钢结构讲义配ppt.docx
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钢结构讲义配ppt
钢结构（钢箱梁）制作质量控制
验收要点
一、方案编制
1、制作方案的确定（第3、4页）
制作方案最重要的是确定梁段的划分。
梁段划分的确定是根据安装及运输方案来确定，由于桥位的施工情况受场地及起重机起重量的需要，往往钢梁需要划分多个节段进行安装，划分时同时考虑运输条件的限制，（例：
高速公路收费口能通过宽度5米，长度控制在25米内，若存在圆弧段，考虑装车后整宽不超过5米。
）也要考虑结构上的影响，（例：
横梁宜整体制作，其板厚与纵梁不同。
）
分段划分后，总包方要根据所划分的阶段校核其是否满足吊装、运输及结构上的要求，然后必须报设计院同意，作为书面文件存档。
2、施工准备
施工准备主要是编制相关的文件，主要包含文件如下：
编号
工艺文件名称
1
钢结构制作工艺方案
2
钢结构深化图纸
3
钢结构制造验收规则
4
板单元编号及打写号规定
5
钢板进货检验及项目验收
6
板单元组装工艺规程
7
节段组装及预拼工艺规程
8
焊接工艺评定任务书
9
焊接工艺评定指导书
10
板单元焊接工艺规程
11
节段组装焊接工艺规程
12
桥位焊接工艺规程
13
焊缝编号规定
14
板单元无损探伤清册
15
节段无损探伤清册
16
桥位无损探伤清册
17
生产试板清单
18
涂装材料进货检验规程
19
涂装工艺
（第5页）深化图是厂家根据生产需要将设计图进行深化，深化图包括板单元图、胎架图、总拼图以及安装图。
钢结构制造验收规则是整个钢结构制作过程中的验收标准。
板单元编号及打写号规定是不可或缺的文件，对所有板单元都有统一的编号，使得制作过程中不易重复，不易遗漏。
进货检验及项目验收是规定原材料及半成品进场所需检验项目及方法的文件，防止进场原材料及半成品漏检、漏项。
（第6页）工艺规程是在制作工程中指导工人施工的文件，内容包括组装、预拼、焊接等，规定了制作过程中采用的组装及预拼的顺序、方法，焊接的顺序、参数，以及特殊部位的处理、返修的处理等。
焊接工艺评定是指在制作前对整个工程采用的焊缝接头进行整理，对这些焊接接头所采用的坡口形式、板厚组合、焊接材料、焊接方法、焊接位置、代表部位、焊接参数等进行规定并进行试验，满足设计及规范要求后方可指导施工。
焊接工艺评定需编写《焊接工艺评定任务书》、《焊接工艺评定指导书》、《焊接工艺评定总结报告》。
（第7页）焊缝编号、探伤清册、生产试板清单都是做检测是必备的文件，没有这些文件，检测报告是对应不起来的。
涂装工艺同组装、焊接工艺，指导工人施工的指导文件。
二、原材料（第8、9、10页）
原材料检测主要检测有钢材、焊材、焊钉、高强螺栓、涂装材料。
相关项目参照规范要求。
钢材进场取样按四个“同一”即：
同一厂家、同一材质、同一板厚、同一出厂状态，每10个炉（批）号抽验一组试件。
其他条款根据规范要求。
原材料控制标准根据各规范要求较严的执行，一般在钢桥制作中采用《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001、《铁路钢桥制造规范》TB10212-2009较多，其规定较详细。
三、板单元
1、号料（第11页）
在钢箱梁制作中，焊接收缩是无法控制的，它随着材料、厚度、焊接方式、坡口、焊接环境等因素的影响发生变形。
用计算机对钢箱梁区段进行整体放样，确定各个零部件的精确尺寸后，必须对每个节段加方余量。
在这个环节上，每个分段都有余量。
针对常州桥的结构特点，桥面的宽度方向（横向），每个分段加放4mm的焊接收缩量；长度方向（纵向），合拢段在余量端加放50mm的工地配切量，其它每个吊运分段均在余量端加放30mm的工厂预拼配切量。
（第12页）钢板使用前经过预处理（矫平、清洁、除锈处理并喷涂无机锌车间底漆）是保证数控下料准确的基础。
（第13页）除此之外下料时留有不断点更是保证下料精度关键，根据试验证实保证3m范围内有一个不断点的板件，下料精度可达到误差1mm的范围，而没有不断点的板件根本无法达到精度要求，板件越大精度越差。
原理：
防止在切割时产生的应力造成零件翘起，影响下料精度，不断点就是给这个翘起提供约束。
2、制作
（第14页）钢箱梁每个节段划分为：
顶板单元、底板单元、纵腹板单元、横隔板单元等。
在制造中尽量实现单元化，避免零散部件参与节段组装。
这样所有单元可按类型在车间内专用胎架上形成流水作业制造，易于实现生产规范化，产品标准化，质量稳定化。
（第15页）顶、底板单元是钢箱梁的基本构件，它的外形尺寸、U形（扁钢）肋间距、U形（扁钢）肋位置等项点是保证箱梁整体组装精度的基础，为此在零件加工方面，首先对面板下料后滚平，以消除焰切应力，有利于减小焊接变形，其次提高U形（扁钢）肋的制作质量，严格控制U形（球扁钢）肋的外形尺寸和长度。
在组装方面，采用门架式胎型无码定位组装U形肋，并严格按纵横基准线精确对线就位。
在控制焊接变形方面，利用反变形胎架设置反变形量，并在纵横向预留焊接工艺补偿量；采用线能量较小的CO2气体保护自动焊接工艺和优化的焊接顺序在约束条件下焊接；对控制焊接后的微小残余变形采用冷、热矫相结合的方法进行矫正，在专用胎架上精密对称切割对接边坡口。
针对有纵向弧线的制作可调式板单元胎架，根据线形制作板单元。
（第16页）顶、底板单元验收时仔细核对深化图纸和探伤清册，检查几何尺寸、平整度、焊缝外观、探伤速报、坡口尺寸和方向。
几何尺寸一般横向严格些，纵向放松些，因为纵向留有余量；
平整度个人认为比较重要，是影响总拼时的关键，若板单元制作时平整度不理想，在总拼时就要进行调整，当结构焊接结束后处理受焊缝约束，调整困难且应力无法释放，既浪费时间又对结构不利；U肋和球扁钢或者加劲板的间距一般都有样板卡来检验，检验部位是隔板线部位，其他部位可以去检，尤其是带弧形的板单元，往往U肋采用的是“以直代曲”，保证接头部位不在隔板线上就行；U肋端部有钢衬垫，检查钢衬垫上的飞溅是否打磨干劲，钢衬垫是否一直装到面板位置；
焊缝外观验收时要注意起弧和断弧部位是否有不饱满或者焊瘤、不顺的情况，如有需要补焊和打磨；
坡口尺寸影响焊接变形，坡口尺寸容易出现的问题主要是钝边和角度，钝边有大有小，造成熔透焊是不易焊透，根部有未熔合的现象。
角度直接影响焊缝收缩的收缩量的变化；
（第17页）横隔板按位置主要分为普通横隔板、支座处横隔板两种形式，均采用整体式结构。
横隔板是钢箱梁组装的内胎，它的精度直接影响箱梁的断面精度，同时钢箱梁顶底板U形（扁钢）肋直接插入横隔板槽口，因此在横隔板单元制作过程中控制U形（扁钢）槽口间尺寸精度是一个重点，也是一个难点，可用以下工艺措施确保横隔板几何精度：
钢板下料前采用滚板机机械滚平，以消除轧制和焰切应力，从而减小后续部件的焊接变形。
采用平台刚性约束下施焊，减小其翘曲变形。
用线能量较小的CO2气体保护半自动焊焊接，以减小焊接变形。
四、总拼
1、胎架（第18页）
胎架是结构制作的前提，结构线形基本上都在胎架上体现出来，所以胎架的验收是必不可少的，（有些单位认为胎架不必报验）。
首先，我们要核对胎架图与设计图是否一致，主要就是控制其线形是否正确。
例：
北翟路高架WN匝道有一跨就是胎架图的问题造成横坡做反标高差了16cm。
其次，对胎架标高要进行测量复合。
在胎架制作过程中，钢箱梁的投影线、控制点都要打在地上（地样）。
牙板位置一般均设置在隔板位置上。
2、总拼（第19页）
根据设计线形设置并考虑预拱设置制作总拼胎架，多节段连续匹配组装、焊接、预拼。
在节段制造中，有两种制作方法即正造法和反造法。
正造法按照底板、斜底板→横隔板→纵腹板→顶板的顺序。
反造法按照顶板→隔板→腹板→球扁钢→底板的顺序。
（第21页）钢箱梁整体组装胎架上以胎架为外胎，以横隔板为内胎进行整体组装，采用纵横基准线、测量塔控制箱口几何尺寸和断面垂直度。
整体组装胎架设计时根据已有的经验，横向预设工艺补偿量，来抵消整体组焊后箱梁断面的收缩变形，确保1.5%桥面横坡。
采用横向基准线控制单元块的准确就位,再以单元块的纵横基准线控制其它单元件的组装。
在日出前将钢箱梁板单元按线定位，避免日光对组装的影响。
将两个底板单元件组焊成一个板单元件后再参与箱梁的整体组装，减少整体焊接的焊缝数量（俗称：
两拼）。
箱梁横断面预设适当的焊接工艺补偿量，以控制箱梁的整体焊接变形。
正造部分顶、底板与反造部分顶板两拼容易产生角变形，反面加长码的刚性固定来减小变形，焊后再反面用火焰矫正，效果明显，使平整度达到精度要求。
（第24页）反造部分的底板都是弧形较大的部分，两块弧形板拼接地方的角变形向内凹陷，严重影响了美观。
由于自身结构特点的不同，利用刚性固定及火焰矫正的方法效果很不明显，随后采用反变形的方法向外给足收缩量再焊接的方法，使得两块弧形板连接位置的圆弧精度达到要求。
3、预拼（第25页）
钢箱梁在总拼装场进行预拼装，若发现节段尺寸有误时，即可在预拼装场进行尺寸修正和调整匹配件尺寸，从而避免在高空调整，减少高空作业难度和加快吊装速度。
（第26页）采用纵横基准线、测量塔控制预拼长度和直线度；采用多段实桥立体预拼装法，实施箱口匹配连接精度的控制。
合拢段长度及箱口尺寸精度是实现大桥顺利合拢的必要条件，为此在制造中采取板单元制作时两端留出一定配切量（取各50mm），在箱梁制造完成后暂不切除，待大桥架设到合拢口时，准确量测合拢口的距离，再对合拢段依据测量统计结果进行配切，确保合拢段的长度。
如果一条胎架不够整桥长度，最后一个节段前移与后续节段进行预拼装。
（第27页）节段间端口连接应重点检查节段中心梁高、相邻外腹板及底板平斜对接近转角处梁高、平斜对接转角偏差、顶底板板边错边量等节段间接口的焊接间隙必须严格控制。
过大的焊接间隙会增大焊接收缩量，影响连接精度；而间隙过小，则容易造成焊缝熔不透。
因此，规定合理的焊接间隙是保证焊接质量的一个重要因素。
为此，采用间隙定位工艺板，确保间隙尺寸。
在顶板、底板处确定若干个间隙定位点，用于间隙检查。
（第28页）为了减小桥位接口对接错边调整的难度，箱口各拐点处预留一定长度的不焊段（即甩焊，一般预留20cm）。
五、扫尾（第29页）
扫尾工作是结构报验的最后一关，所以结构上的问题均在该步骤中完成。
检查重点是焊缝外观的修整、自由边的打磨、环缝坡口的切割以及结构表面的马脚、崩坑、毛刺、飞溅等。
（第30页）在制作过程时要设有停止点（检查点，暂停施工待检查合格后方可继续施工，故名停止点）。
停止点的划分为：
名称
内容
第1停止点
底板铺设（顶板）
第1．5停止点
底板焊接结束（顶板）
第2停止点
隔板、腹板组装
第2.5停止点
隔板、腹板焊接
第3停止点
顶板铺设（底板）
第4停止点
预拼装
第5停止点
下胎扫尾
停止点的划分必须严格控制，否则后给下道工序的制作带来困难，一旦下道工序开始就很难进行纠偏，造成浪费大量的工期、人工及资金。
检查内容：
第1停止点：
板单元上胎后要与其固定牢靠，防止焊接侧板时引起焊接变形导致脱胎。
顶、底板铺设上去后检查板边线，用吊线的方法对照地样。
第1.5停止点：
顶、底板拼缝焊接完成24h后进行无损探伤，对有缺陷的焊缝进行返修，返修不得超过两次。
同时检查焊缝区域的平整度，如有超标进行火焰矫正。
第2停止点：
隔板、腹板安装后检查其直线度、垂直度、有失高的吊线检查。
第2.5停止点：
隔板、腹板焊接后检查其直线度、垂直度、有失高的吊线检查。
由于受焊接收缩变形影响，直线度一般都如波浪，需要火焰矫正。
检查焊缝外观质量，注意U肋、球扁钢及加劲肋部位的包脚。
熔透焊24h后无损探伤。
注：
焊缝外观检查一定要注意不要将外观缺陷放入扫尾阶段，目前处于敞开状态，对修补和检查都方便，一旦顶、底板铺设后，相对环境都要差，只会浪费时间。
第3停止点：
顶板铺设后检查边线位置及标高。
第4停止点：
预拼完成后检查以纵向中心线处的理论标高为准，检测各节段两端横隔板处的实际标高值。
在检查线形的同时检查预拼节段中心线的旁弯。
检查各节段两端横隔板处的左右标高值，判断各节段的水平状态及扭曲情况。
将钢箱梁横隔板处中心线返至顶板上作为检查线，检查各节段的累加长度（确定后续节段的补偿量）；节段纵向累加长度；扭曲；节段间端口匹配情况等。
检查时同时注意节段内不能漏掉阶段编号和方向，吊装钓饵的位置及方向以免造成现场安装的困难。
预拼完成后即可下胎，进入扫尾阶段。
六、涂装（第31页）
钢结构涂装其实是很重要的，作用是保护结构不受腐蚀而影响寿命。
常规外表面防腐配套有环氧富锌底漆（无机富锌底漆、喷锌、喷铝）→（环氧封闭漆）→环氧云铁中间漆→聚氨酯面漆（氟碳面漆）。
（第32页）涂装检验主要是检查进入喷砂房前是否钢表面有油污、胶带（陶瓷衬垫），影响喷砂效果，使其能够达到设计及规范要求的清洁度和粗糙度。
喷砂施工后检查清洁度和粗糙度，使用工具是目测对照图谱和粗糙度仪。
油漆喷涂施工每道油漆都需要进行检查，检查其厚度并观察是否存在流挂、橘皮、针眼等。
使用工具为膜厚仪和十倍放大镜。
喷涂油漆前测量环境温度、湿度、钢板温度，保证涂装施工满足要求。
（第33页）油漆表干后还要做油漆附着力试验，环氧富锌底漆的直接做划格法；若是喷铝、锌和无机富锌底漆的做拉拔试验。
七、拓展
1、施工过程中的保护
在制造过程中，钢梁是禁止随意在结构上起弧的，一般工厂都能做到，但桥址安装完成后，土建单位会在梁体上随意焊接与结构无关的装置，且随意起弧，这对结构是有破坏的。
施工管理人员发现该情况应及时制止，并在事前进行交底，保证结构的完好。
2、营运过程中的养护
在我国，投入营运的钢结构桥梁往往被忽视养护，养护除了外部的涂装进行重新喷涂外，内部更是要检查。
焊缝在震动过程中会产生裂缝，而这些裂缝往往是结构设计上的原因，为了不断完善钢结构的设计及寿命，在设计时应考虑检修口供检修人员进入进行检修，把发现的问题及时反馈给设计单位，才能更加完善我国钢结构的设计。
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