人行天桥钢箱梁加工方案.docx
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人行天桥钢箱梁加工方案
淮南市陈洞路-朝阳路人行天桥
主梁钢结构制造工艺
编制：
审核：
批准：
安徽鸿路钢结构（集团）股份有限公司
中心实验室
2010.4.28
1、工程概况
淮南市陈洞路与朝阳路交口周围学校、单位密集，交通隐患一直存在，伤亡事故频发。
虽然市交通部门加大了此处的出行管理，安排售货员定点疏通车流、人流，但高峰时期，交通堵塞依然严重。
学生、购物人群、公交车、出租车等相互交杂在一起，使此路段交通经常瘫痪。
为保障机动车辆畅通，增加行人过街安全性，改善该路段的交通条件，需要在陈洞路与朝阳路交口设置人行天桥。
本方案是为人行天桥主梁分段制造（工厂）而编制。
2、工程特点、难点分析
2.1工程特点
根据两路交口形式，天桥主梁采用八角形结构，过街部分为直线形，其它部分采用圆弧形式连接。
天桥主梁高度为0.7mm，在工厂分段加工预制，现场拼装成箱梁整体。
两端梯道均用槽钢、踏步钢板等组合拼装焊接成整体结构。
钢梁主梁制作接口处设置施工临时支架，在主梁所有梁段连接成为整体后方可拆除。
主梁所用材料主要为Q345B（t16、t14、t12、t10四种厚度钢板）和Q235B（L140×10角钢）；梯道主要材料为Q345B（t10mm钢板）、Q235B（L140×10角钢、[36c槽钢、I36c工字钢）。
2.2难点分析
2.2.1焊缝质量要求高
钢板对接及拼接焊缝质量应达到RT-Ⅰ级的要求，腹板与顶、底板间开坡口角焊缝须全焊透，经UT探伤应达到Ⅰ级，主梁其余焊缝质量均须达到Ⅱ级。
2.2.2外形尺寸控制难度大
直梁长度较长，系由上板、底板、腹板、筋板等组成的箱式结构，焊缝数量较多。
箱形梁结构在焊接生产时因纵、横向焊缝较多，尤其是纵向焊缝的收缩因在顺序上的不同，极易出现扭曲和弯曲变形。
2.2.3结构重量大，随着制造过程的进行，翻身难度越来越大。
针对以上所述特点和难点，我们必须采取有针对性的工艺技术措施来保证钢结构加工制作的质量。
3、原材料
3.1钢材采购标准
严格按照图纸要求GB/T700《碳素结构钢》、GB/T1591《低合金高强度结构钢》等国家标准进行钢材采购工作，并按规定做好原材料的入厂复验。
3.2焊材采购
A）根据焊接工艺评定试验结果及天桥本身承载特点，确定采用与母材（Q235B、Q345B）相匹配的焊条E5016、气体保护焊焊丝ER50-6、埋弧焊丝H10Mn2+焊剂SJ101，所有焊接材料应符合相应的国家标准。
B）焊接材料除进厂时必须有生产厂家的质量证明书，并应按现行有关标准进行入厂复验，做好复验检查记录。
C）必要时（客户要求），若采用其它新型焊接材料或进口焊接材料，应重新进行焊接工艺试验和评定，并经监理工程师批准后，方可投入使用。
D）气体保护焊使用的二氧化碳气体应符合国家现行标准《焊接用二氧化碳》（HG/T2537）的规定，二氧化碳气体质量应符合该标准中优等品的要求，即其二氧化碳含量（V/V）不得低于99.99%，水蒸气与乙醇总含量（m/m）不得高于0.005%，并不得检出液态水。
E）所有焊接材料应按规定进行贮存、领用、发放和使用，不得存在材料混用情况。
材料代用，须提前以书面形式提出，经原设计单位同意后报监理工程师签认后方可实施。
3.4材料管理
在材料进厂后严格执行公司材料管理制度，确保材料工厂存放、使用按高标准要求进行，具体按如下要求执行：
按照设计要求采购钢材。
所有进厂材料均应有生产厂家的材质证明书，在审定合格后方可入库。
为防止不同种类的钢材混淆，使用规定的标记方法进行标识；
材料应设专人保管，以保证专料专用，不至于随意挪作它用；
钢材入库前进行100%的外观检查；
钢材、焊材的质量证明书、复检单和报料单，按单项工程分册装订，以备查用；
本工程所采用的焊料、涂料以招标图纸和招标文件的规定以及有关国标为准，保证所采购的辅材与主材相匹配；
焊条的烘焙严格执行烘焙技术要求；
严禁使用药皮剥落、变质的焊条及严重锈蚀的焊丝；
涂料的牌号、品种、颜色须符合客户的要求。
涂料应存放于干燥、遮阳、避雨的固定场所，环境温度控制在0～400C之间，并编号分类。
3.5原材料检测工艺和方法
3.5.1购入的钢材应详细检查钢厂出具的质量证明书或检验报告，其化学成分、力学性能和其它质量要求必须符合国家现行标准的规定，且其质量证明书上的炉批号应与钢材实物上的标记一致，否则不得入库。
3.5.2根据钢材质量证明书与尺寸规格表逐张检验、核对，并检查钢材表面质量、厚度、局部平面度，合格后方可办理入库手续，对检验不合格的材料要相关规定进行处理，合格后方可办理入库手续。
钢板厚度按《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、垂直和允许偏差》（GB/T709-2006）执行，如表1、表2所示（用游标卡尺进行检测）。
表1单轧钢板的厚度允许偏差值单位：
mm
公称厚度
下列公称宽度的厚度允许偏差
≤1500
>1500~2500
>2500~4000
>4000~4800
>5.00~8.00
±0.50
±0.60
±0.75
--
>8.00~15.0
±0.55
±0.65
±0.80
±0.90
>15.0~25.0
±0.65
±0.75
±0.90
±1.10
表2钢带（包括连轧钢板）（普通精度）的厚度允许偏差值单位：
mm
公称厚度
下列公称宽度的厚度允许偏差
600~1200
>1200~1500
>1500~1800
>1800
>8.0~10.0
±0.32
±0.33
±0.34
±0.40
>10.0~12.5
±0.35
±0.36
±0.37
±0.43
>12.5~15.0
±0.37
±0.38
±0.40
±0.46
~15.0~25.4
±0.40
±0.42
±0.45
±0.50
钢板的不平度应符合表3、表4的要求（采用平尺和钢直尺测量）。
表3单轧钢板的不平度单位：
mm
公称厚度
钢类L
钢类H
下列公称宽度钢板的不平度，不大于
≤3000
>3000
≤3000
>3000
测量长度
1
2
1000
2000
>8~
14
16
22
>15~25
7
1
19
注：
钢类L：
规定的最低屈服强度≤460Mpa，未经淬火或淬火加回火处理的钢板；
钢类H：
规定的最低屈服强度>460Mpa~700Mpa，以及所有淬火加回火的钢板。
表4连轧钢板的不平度单位：
mm
公称厚度
公称宽度
不平度
规定的屈服强度，Re（MPa）
<220
220~320
>320
>2
≤1200
18
22
27
>1200~1500
23
29
34
>1500
28
35
42
钢材的表面外观质量检测：
表面有锈蚀、麻点或划痕等缺陷时，其深度不得大于该钢材厚度允许负偏差的1/2；钢材端边或断口处不应有分层、夹渣等缺陷，采用目测检测的方法检验。
3.6原材料检测和复验
按设计、钢结构施工质量验收标准及监理要求根据国家规范对本工程钢材进行复验。
复验内容分为钢材复验仍分化学成分分析和力学性能试验两部分。
A．钢材的化学成分分析。
采用试样取样法，按国家标准GB/T222-2006《钢的成品化学成分允许偏差》规定进行取样分析并符合规定。
复验属于成品分析，成品分析的试样必须在钢材具有代表性的部位采取。
试样应均匀一致，能代表每批钢材的化学成分，并应具有足够的数量，以满足全部分析要求。
B．钢材的力学性能试验及试样取样。
包括拉伸试验、夏比缺口冲击试验和弯曲试验等。
各种试验的试样取样，应遵循国家标准GB/T2975-1998《钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备》（在产品标准或双方协议对取样另有规定时，则按规定执行）。
标准规定样坯应在外观及尺寸合格的钢材上切取，切取时应防止因受热、加工硬化及变形而影响其力学及工艺性能。
利用火焰切割切取样坯时，必须留有足够的加工余量，一般应不小于钢材的厚度，也不得少于20mm。
4、天桥主梁钢结构制造工艺
4.1制造工艺流程
见下页图。
4.2技术准备
4.2.1焊接工艺评定
本工程所涉及各种规格的材料焊接，公司中心实验室均已做过合格的焊接工艺评定，见HGP031-GMAW-Q345qD-B10-F、HGP032-GMAW-Q345qD-B10-V和HGP036-SAW
-Q345qD-B10-F，范围可全部覆盖。
4.2.2编制主梁钢结构制造工艺文件
按照招标图纸要求和设计文件的要求，编制工艺指导书作为内控标准来指导和控制钢结构件制造的全过程，并对制造验收标准进行分解细化，编制各个工序的工艺文件用于指导生产，控制施工质量。
4.2.4培训及技术交底
为达到优良的制造质量，对参加本工工程制造的管理人员、技术人员和焊工进行上岗前全员技术培训和质量意识教育、技术交底，对于各主要工种，如焊工、涂装工、组装工、划线工、检查工等进行特殊培训和考试，实行持证上岗制度。
电焊工按焊接方法、焊接位置、材料等要求做到持证上岗，不具备资格者，可按生产需要统一组织培训，取得资格后可进行相应项目的焊接作业。
所有焊接作业不得超出证书所列资格范围，禁止无证上岗。
4.3放样、切割下料
4.3.1基本要求
4.3.1.1放样、切割、制造、检查所用的钢直尺、卷尺、直角尺、高度尺、划线样板等工、量、检具须经二级及以上资格计量单位检验合格。
4.3.1.2考虑焊接收缩变形，在钢板划线时，应留一定的余量（沿桥纵向按总长度的1‰，横向按总宽度的1.5‰，对采用气体保护焊的结构，因其变形较小，余量可适当减小），一般长度可留10～12mm，宽度可留3～4mm。
（注：
划线时，可将总余量分配到每张拼接板上）
4.3.1.3放样划线时，应考虑材料利用率最大化，以减少浪费，降低成本。
4.3.1.4因板材规格所限，放样时，应考虑拼缝错开符合工程技术条件的要求。
4.3.1.5工件长度方向，应沿钢板轧制方向。
4.3.1.6板材下料采用数控火焰切割，切割时须考虑割缝的宽度（一般3～5mm）。
套料时，各件之间（包括板边）预留不小于15mm的余量。
切割后，应及时清除氧化挂渣。
4.3.1.7型钢下料采用火焰切割或锯床切割，采用手工火焰切割时，须利用砂轮机将割口打磨平整，并去除氧化层。
4.3.1.8焊接坡口的加工可采用铣（刨）边机或火焰切割。
当采用火焰切割方式时，可用砂轮机去除氧化层。
4.3.2板件拼接
4.3.2.1如主梁制造工艺流程图中所示，凡注有“☆”者均需拼接；
4.3.2.2接头部位应为钢板横断面（保证板件长度方向为轧制方向）；
4.3.2.3所有焊缝的拼接按下图所示开单边40°坡口。
4.3.2.4除条板（件号8）、侧板（件号11）采用CO2气体保护焊（焊丝采用φ1.2mmER50-6）外，其余各板拼接后的焊接均采用CO2气体保护焊（φ1.2mmER50-6）打底，埋弧自动焊（H10Mn2+SJ101）填充、盖面和反面焊。
4.3.2.5反面焊接前须采用碳弧气刨方法清焊根，确认无缺陷后方可焊接。
4.3.2.6焊后对焊缝进行无损探伤，其中腹板、顶板、底板坡口焊缝为RT-Ⅰ级。
4.4主梁组装焊接工艺（主梁制造工艺流程）
为便于组装、焊接及控制焊接变形，结合其本身结构特点及质量要求，将单个主梁结构分成若干工艺件和散件（散件指在组装过程中单独组装和焊接的件），采取先组装后焊接（工艺件）与边组装边焊接（散件）相结合的方式，在合理的组装和焊接顺序的基础上，既保证了结构有足够的刚性，控制了焊接变形，又可使结构应力尽可能均布，也能为结构内腔的防腐处理创造有利条件（本工艺规程中所列内容以R09059-02-17为例，其余各件因其截面形状相同，制造工艺可参照进行）。
结构工艺件划分见表5及图1。
表5主梁组成及结构划分一览表
顺号
工艺件（零件）名称
包含零件名称
零件在图中的序号
数量
规格
备注
1
底板工艺件组成
底板
2
1
t16
腹板
3
1
t14
3a
1
t14
4
1
t14
4a
1
t14
隔板
5
3
t12
5a
3
t14
筋板
6
24
t10
7
33
t10
长条板
8
4
t10
短条板
8a
4
t10
支柱座加强板
13
8
t14
2
顶板工艺件1组成
顶板工艺件1
1-1
1
t16
长条板
8
1
t10
折弯件
顶板工艺件2组成
顶板工艺件2
1-2
1
t16
长条板
8
1
t10
顶板工艺件3组成
顶板工艺件3
1-3
1
t16
长条板
8
1
t10
3
电梯座组成
电梯座底板
15
1
t16
立板
16
5
t14
17
2
t14
端板
18
1
t14
隔板
23
4
t12
24
2
t12
上座板
21
1
t16
22
1
t16
座侧封板
19
1
t14
立板16、17与电梯座板及座盖板间完成焊接后组焊
20
1
t14
4
侧部加强板组成
侧腹板
9
25
t10
侧盖板
10
25
t10
5
散件
顶板工艺件4
1-4
1
t16
短条板
8a
1
t10
侧板
11
2
t10
预弯件
角钢
12
2
L140×10
三角盖板
14
1
t16
封头板
25
1
t14
图1顶板工艺件划分工艺示意图
注：
图中虚线部分（黄色）为工艺件分界线，也是接口位置线；双点划线为底板投影线。
4.4.1底板组成
4.4.1.1组装
1）将底板吊入组装底板工艺件组成胎架，采用螺旋夹紧器将底板夹固在胎架上（不允许用定位焊方式点固），使底与胎架间贴密（必要时，底板上面可用钢砣压紧），划底板中心线，以中心线为基准划腹板、长条板、短条板、筋板6、隔板、支柱座加强板组装位置线。
如下图：
图1划线
2）组装长条板对准定位线（注意安装位置，复检其间及两侧条板与底板侧边的距离），并定位焊。
定位焊时须注意在筋板、隔板组装位置线两侧各200mm范围内不点固，以便在组装筋板、隔板时调整。
组装短条板时，可用3米平尺贴靠一侧腹板定位线辅助定位。
（短条板也可在组装腹板后进行）
图2组装条板
3）组装腹板及隔板对准定位线并定位焊。
a.腹板上应事先组装好与底板及顶板间埋弧焊用垫板（I级焊缝），见图4。
b.组装隔板，必要时可调整长条板以便于长条板卡入槽内（图5）。
c.保证隔板与腹板垂直度（上部条板槽口处）不超过1mm。
d.预留的顶板工艺件埋弧焊垫板槽口向上。
图3组装腹板及隔板
图4腹板与垫板的组装
图5隔板组装时调整条板
4）组装筋板7（共26块）并定位焊。
注意：
与电梯座中立板（16、17）相对应的七块筋板7不装。
图6组装筋板7
5）组装筋板6（预留的上板工艺件埋弧焊垫板槽口向上），必要时可调整长条板以便于长条板卡入槽内（参照图5）。
注意：
控制每一断面两筋板6与筋板7的大面平行度及其与腹板的垂直度，以利于顶板工艺件组装时条板的顺利卡入。
备选方案1：
先将筋板6与7组装成工艺件并完成焊接与校平，再组装2：
下料时直接将6与7做成整体（每块会产生1572×268×10的余料）
6）检查
按图样要求结合工艺余量，检查各件组装位置精度（见图R09059-02-17、18、19），并请工程监理确认。
图7组装筋板6
4.4.1.2焊接
4.4.1.2.1焊接顺序
1）原则：
根据焊缝在整个结构中的分布情况，综合考虑先少后多，先短后长，先横后纵，先小后大（先焊焊缝尺寸小的，后焊大的），先大后小（先焊收缩量大的，后焊小的），先里后外，先中间后四周各原则，兼顾尽可能地减少焊件翻身次数及保证焊缝处于平或横角焊的位置，最大可能地控制焊接变形，减小焊接应力，保证焊缝内在质量。
2）顺序及方向
a.焊接筋板组成（筋板6与7间对接焊缝，焊接位置：
立焊，共12组，总顺序如图8所示；每一断面上焊接顺序及方向见图9，两面焊缝焊接顺序：
先靠中心，后靠两端。
（两焊接时，可对称同时施焊）
之后，完成隔板5a与底板之间角焊缝和隔板5a之间条板与底板间角焊缝（平焊位，由内向外、中间向两端）。
图8筋板组成焊接顺序
图9筋板组成断面上焊接顺序示意图
b.沿纵向轴线翻转90°，先焊一侧隔板与腹板间焊缝（下部内面），再焊腹板与底板间（上部外面）坡口打底焊缝（断续焊，200（500））。
断续焊时，避开筋板7与腹板间焊缝位置（保证后面在焊筋板7与腹板间焊缝有一定的自由度，避免过大的应力水平）。
图10隔板、腹板焊缝及腹板、底板打底焊缝焊接序顺示意图
隔板与腹板每道焊缝按先焊靠中心一侧，后焊远离中心一侧。
图10中焊缝7（打底焊缝，平焊）施焊顺序及原则如图11所示（分段焊法本案仅列两种）。
图11分段焊示意图
完成后，组装支柱座加强板13，完成水平位置与隔板5a之间角焊缝的焊接（图12），焊接方向：
由内腔向外口。
备选方案：
隔板5a与支柱座加强板13先组成工艺件焊接好，在4.4.1.1-3中完成组装。
图12支柱座加强板焊接顺序示意图
c.翻转180°,按b项要求，焊另一侧隔板与腹板焊缝，再焊接支柱座加强板13与隔板5a之间的角焊缝，最后焊腹板与底板间坡口焊缝。
d.水平放置（开口向上），先焊筋板6、7与底板间角焊缝（按图8），再采用如图11所示的方式（从中间向两端）焊接条板与底板间焊缝（四条板顺序由内向外交替进行，图13）
图13条板焊接顺序示意图
e.翻转90°（开口向侧），先焊接筋板7与腹板间角焊缝（图14），再按图11的顺序所示，完成腹板与底板间坡口焊缝打底焊的其余段。
图14筋板7与腹板焊接顺序图
f.翻转180°（开口向侧），先焊接筋板7与腹板间角焊缝（按图14），再按图11的顺序所示，完成腹板与底板间坡口焊缝另一侧打底焊的其余段。
g.埋弧焊：
采用埋弧焊方法完成腹板与底板间长直焊缝的焊接。
4.4.1.3焊缝外观检查及无损检测
焊后及时清理飞溅，打磨处理接头外观不良等，完成自检后提交焊接质量检查员进行专检（包括腹板与底板间坡口焊缝的UT探伤。
4.4.1.4结构尺寸检查
检查钢结构尺寸是否符合设计图样的要求，不符者，若不能通过后续的组装进行消除，则必须采取必要的手段进行调修。
4.4.1.5除锈及防腐处理
对钢结构采取抛丸除锈，表面处理等级为Sa2.5级，局部不得低于Sa3.0。
除锈后，仅对内腔采用压无气喷涂涂覆环氧富锌底漆（干膜总厚度不得小于60μm），表干后涂覆环氧耐磨漆（干膜总厚度不得小于100μm）。
4.4.2顶板工艺件1组成
4.4.2.1组装
a.将顶板工艺件1放置在组装胎架上，划条板组装位置线；
b.组装条板（保证条板在直线段的直线度，以便侧部加强板组成的安装，定位焊。
c.组装垫板（图15）
图15垫板组装示意图
4.4.2.2焊接
采用分中分段两侧交替焊的方法完成条板与顶板工艺件1之间的角焊缝焊接。
图16条板焊接顺序和方向
图15所示为两人同时施焊时的焊接顺序和方向，若仅一人焊接时，则焊接顺序为：
A1→B1/B2→A2/A4→B4/B3→A3/A5→B6/B5→A6/A8→B8/B7→A7/A9→B9/B10→A12/A10→B12/B13→A15/A12→B11/B14→A14.
采用自动气保焊时，可采同方向两侧同时施焊，但须保证两侧焊接规范的一致性（电流偏差不超过5A，电弧电压偏差不越过2V）。
4.4.2.3焊缝外观检查
检查焊缝外观质量符合要求。
4.4.2.4结构尺寸检查（略）
4.4.2.5除锈及防腐处理
对工艺件内腔表面采取抛丸除锈，表面处理等级为Sa2.5级，局部不得低于Sa3.0。
除锈后，仅对内腔采用压无气喷涂涂覆环氧富锌底漆（干膜总厚度不得小于60μm），表干后涂覆环氧耐磨漆（干膜总厚度不得小于100μm）。
4.4.3顶板工艺件2组成
参照顶板工艺件1组成制造方案。
4.4.4顶板工艺件3组成
参照顶板工艺件1组成制造方案（不装垫板）。
4.4.5侧部加强板组成（略）
4.4.6电梯座组成
4.4.6.1组装
a.将电梯座底板放置在平台上，划各件组装位置线。
b.依次组装立板（16、17）、端板（18）、隔板（23、24）、上座板（21、22）。
图17电梯座组成
4.4.6.2焊接
应使所有焊缝处于平焊或船形焊的位置，因此需要多次翻身。
图18所示为其中一个位置焊接顺序，其它位置焊接顺序可按从中间向四周扩散的方式参照进行。
图18电梯座组成焊接
4.4.6.3焊缝外观检查
按标准和技术条件的要求检查焊缝是否符合要求，否则应进行打磨或返修。
4.4.6.4结构尺寸检查
构件各部尺寸应符合产品图样要求。
4.4.6.5除锈及防腐处理
对构件内腔表面采取抛丸除锈，表面处理等级为Sa2.5级及以上，局部不得低于Sa3.0。
除锈后，仅对内腔采用压无气喷涂涂覆环氧富锌底漆（干膜总厚度不得小于60μm），表干后涂覆环氧耐磨漆（干膜总厚度不得小于100μm）。
4.4.7主梁总体组装焊接
4.4.7.1工艺流程
见图19。
4.4.7.2组装焊接过程
a.划线检查：
在顶板工艺件上划筋板6、隔板5、隔板5a等安装位置线，检查是否与底板组成上相应位置件（筋板6、隔板5、隔板5a）相吻合，否则应进行适当调整；检查筋板6、隔板5、隔板5a上埋弧焊垫板槽是否影响顶板工艺件2上垫板的装入；检查顶板宽度是否符合保证埋弧焊接头3-4mm间隙的要求；检查电梯座组成座板是否符合与底板组成组装的要求。
b.组装：
底板组成进入组装工位（开口向上），组装电梯座组成并定位焊；在腹板内
图19主梁总体组装工艺流程
侧组装与电梯座立板相对应的筋板（7）。
c.焊接：
按从中间向两端的顺序，完成电梯座组成中立板（16、17）与底板组成中腹板（4）之间角焊缝的焊接；完成筋板（7）与腹板间角焊缝（立焊）。
（图20）
图20电梯座组成立板与腹板焊接
d.组装电梯座组成侧封板并定位焊。
e.组装侧部加强组成（共25组）并定位焊，须保证侧腹板上边与腹板、隔板、筋板等的上口在同一平面内，平面度在任意方向上不得超过2mm/m。
图21组装、焊接侧部加强组成
e.焊接：
焊接侧盖板与腹板间角焊缝（平焊）及侧腹板与腹板间角焊缝（立焊）。
（见图21）
f.组装顶板工艺件1组成、顶板工艺件3组成、顶板工艺件4并定位焊。
图22组装顶板工艺件1、3、4
g.翻转工件，使顶板处于下方，焊接顶板与隔板、筋板间及侧腹板与角焊缝，焊接与腹板间坡口焊缝（图23、图24）。
图23顶板与隔板、筋板焊接
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