高架桥钢箱梁现场焊接方案0702.docx

1、高架桥钢箱梁现场焊接方案0702 郑州市农业路快速通道工程施工第九标段工程钢箱梁焊接施工方案编号：SBC/NYLKSTD-2015-FA016上海宝冶集团有限公司郑州市农业路快速通道工程施工第九标段项目部2015年7月发布受控状态：受控 版本：A版发放编号： 一、工程概况1.1 钢箱梁概况郑州市农业路快速通道项目第九标段工程，主线高架桥在花园路交叉口上部结构设计为三跨变截面连续钢箱梁（50m+70m+50m）。箱梁高为2.0m至3.3米，箱梁主体宽18.9m，两侧的挑梁各宽3.2m，跨中要求钢箱梁有起拱。钢箱梁箱体材质主要为Q345qD,悬挑装饰板材质为Q235C。桥面板块间采用熔透焊对接，节

2、段间桥面板连接为熔透焊工地对接。顶板板厚16mm、18mm、22mm、28mm。纵肋采用U型肋及I肋，U肋间距为450mm，I肋间距为450mm。横隔板一般间距2.0m，一般横隔板厚均为14mm，部分为12mm，横隔板GA*与GB*交替布置，为便于节段之间现场施焊，横隔板布置有进人孔。箱梁底板一般板厚为16mm、22mm、24mm，支点附近加厚至28mm，每条腹板设3-5道纵向加劲肋。支点处横隔梁由于承受较大的横向荷载，且为加强端横梁的横向刚度，支点处横隔板板厚均为28mm。钢箱梁顶、底面设置2%的横坡，底面与顶面保持平行。本标段钢箱梁标准横断面宽度为25.3m，采用单箱六室结构，桥梁横断面结

3、构形式如下图所示：图1.1-1 标准段截面示意图钢箱梁典型节段立体示意图如下图所示：图1.1-2 主线桥钢箱梁标准节段立体图图1.1-3 主线桥钢箱梁中横梁节段立体图1.2 焊接概况1）本工程现场焊接工程量非常大，钢桥主要采用Q345qD钢板。焊接技术要求高，焊接难度高，焊接区域广；主要以高空组装焊接，现场焊接采用手工电弧焊、CO2气体保护焊和埋弧自动焊。2）焊接接头形式；本工程现场焊接施工节点有：（1）顶板纵向、横向对接焊缝。（2）底板纵向、横向对接焊缝。（3）腹板横向对接和横隔板及嵌补段焊接。1.3 钢箱梁节段划分根据各联所处的地理位置及吊装施工环境，同时考虑运输条件，对钢箱桥进行了分段，

4、主线钢箱梁进行纵、横向分段，横向分段最大宽度在3.7m，纵向最大长度为13.4m，分段示意图如下图所示。图1.3-1 横向分段示意图（单箱六室）第8联长170米，横向分8个段，纵向分为18个段，全桥共分为124个块体，最大分段重量为55.9吨，最大分段尺寸为端横梁3051（高）*2190（宽）*13500（长度）和中横梁3485（高）*3600（宽）*12935（长度）。图1.3-2 第8联钢箱梁分段示意图图1.3-3 第8联钢箱梁横向分段示意图二、编制依据本方案编制遵照下列规范、标准、图集（及其最新版本，以最新版本为准）和其它一切相关规范的要求：序号规范标准/编号规范/标准名称12013年版

5、工程建设标准强制性条文（城市建设部分）2JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范3JTJ025-86公路桥涵钢结构及木结构设计规范4TB10212-2009铁路钢桥制造规范5CJJ 2-2008城市桥梁工程施工与质量验收规范6GBT 714-2008桥梁用结构钢7CJJ 129-2009城市快速路设计规范8CJJ 193-2012城市道路路线设计规范9JTGF80-1-2004公路工程质量检验评定标准_第一册_土建工程10JTG-TF50-2011公路桥涵施工技术规范11JTG B01-2014公路工程技术标准12GB51172012非合金钢及细晶粒钢焊条 13GB5118-2012热强钢

6、焊条 14GB/T 8110-2008气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝15GB/T10045-2001碳钢药芯焊丝16GB12470-2003埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂 17GB/T5293-1999埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂18GB/T8110-2008气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝19GB/T10045-2001碳钢药芯焊丝20GB/T 985.1-2008气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口21GB/T 985.2-2008埋弧焊的推荐坡口22GB/T 985.4-2008复合钢的推荐坡口23CECS300-2011钢结构钢材选用与检验技术规程24GB11345-2013焊

7、缝无损检测 超声检测 技术、检测等级和评定25GB/T 29712-2013焊缝无损检测 超声检测 验收等级 26JG/T203-2007钢结构超声波探伤及质量分级法27GB3323-2005金属熔化焊焊接接头射线照相28GB50661-2011钢结构焊接规范 29GB/T 700-2006碳素结构钢30GB/T 1591-2008低合金高强度结构钢三、材料及焊接方法3.1钢材（1）本工程主要采用Q345qD的材质，挑臂装饰板采用Q235C，必须符合下表所列标准和图纸的要求。 表3.1-1 钢材标准钢 号标 准 名 称标 准 号Q345qD桥梁用结构钢GB/T 7142008Q235C碳素结构

8、钢GBT_700-2006（2）Q345qD钢的技术性能均应符合GB/T7142008的要求，其化学成分并应符合下表要求； 表3.1-2 Q345qD钢板化学成分要求钢种C%Si%Mn%P%S%AlsCeq%Q345qD0.180.61.001.600.0250.0100.0150.43注：碳当量可根据出厂证明书记载的化学成份含量或制造厂抽检得到的化学成份含量。Q345qD钢板力学性能和工艺性能应符合下表要求：表3.1-3 Q345qD钢板力学性能和工艺性能要求牌 号质量等级厚度屈服点s抗拉强度b伸长率5V型冲击功（纵向）180弯曲试验钢材厚度mmmmMPaMPa%温度J时效J不 小 于161

9、6Q345qD1634551021-203434d=2ad=3a1635325490203550315470205010030547020注1 d-弯心直径，a-试样厚度（直径）（3）钢材除必须有生产钢厂的出厂质量证明书外，并按合同和TB102122009标准进行复验，做好复验检查记录。（4）制造使用的钢板或型钢，在材质或规格方面，原则上不允许制造厂家自行更换钢材型号，如有意外变化，对原设计需做任何改变时，必须事先报承包商，并征得设计单位同意，办理相应的设计变更文件，方可实施。（5） 钢材的化学成份、力学性能应满足相关规范要求。（6） 对于钢板的表面缺陷，应根据铁路钢桥制造规范（TB10212

10、）的有关规定进行修补和处理。（7） 钢材表面锈蚀等级应符合涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级（GB8923-88）规定的 A、B、C 级。（8） 制作 U 型肋的钢板，当采用冷加工制作时，U 型肋外缘不得有裂纹，否则应采取热煨，弯曲后的零件边缘不得产生裂纹。（9） 本桥所用全部钢材在预处理前必须通过校平机进行校平后方可使用。3.2焊接材料（1） 选定焊接材料，必须符合相关国家标准的规定。表3.2-1 焊接材料名称型 号标 准标准号焊条E5015非合金钢及细晶粒钢焊条GB/T5117-2012CO2实芯焊丝ER50-6气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝GB/T8110-2008CO2药芯焊丝E50

11、1T-1碳钢药芯焊丝GB/T10045-2001埋弧焊丝H10Mn2埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂GB/T5293-1999埋弧焊剂SJ101q埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂GB/T5293-1999（2）焊接材料除进厂时必须有生产厂家的出厂质量证明外，并应按现行有关标准进行复验，做好复验检查记录。（3）焊丝上的油、锈必须清除干净后方可使用。（4）焊剂中不允许混入熔渣和脏物。重复使用的焊剂小于60 目的细粉粒的量不得超过总量的5 %。（5）焊条、焊剂必须按焊接材料使用说明书的规定烘干后使用。（6）焊接材料应由专用仓库储存，按规定烘干、登记领用。当焊剂未用完时，应交回重新烘干。烘干后的焊条应放在专用的保温筒内备

12、用。烘干后的焊接材料应随用随取，从保温箱取出的焊接材料超过4h，应重新烘干后再使用。（7）采用CO2 气体保护焊应满足防风、防雨条件，CO2 气体纯度应不低于99.5，使用前需经倒置放水处理。3.3 焊接方法表3.3-1 焊接方法焊接方法焊接材料规格(mm)其它手工电弧焊E50153.2、4陶瓷衬垫TG-1.0CO2实芯焊丝气体保护焊ER50-61.2CO2药芯焊丝气体保护焊E501T-11.2埋弧自动焊H10Mn2+SJ101q43.4 焊材管理焊材应按焊材管理制度严格管理，强调如下：(1) 焊材要有齐全的材质证明，并经检查确认合格后方可入库。(2) 焊材应由专人发放，并作好发放记录。(3)

13、 焊条、焊剂要按规定烘烤。烘干焊条时，应防止将焊条突然放进高温炉内，或从高温中突然取出冷却，以防止焊条因骤冷骤热而产生药皮开裂现象。(4) 焊条烘烤次数不得超过三次。(5) 不得使用药皮脱落的变质焊条。(6) 焊条应随用随取，领出的焊条应放入保温筒内，剩余的焊条应当天退回焊条房。(7) 实芯焊丝应无油污、锈蚀，镀铜层应完好无损。四、焊工焊接工作应由取得相应项目、并在有效期限内的焊工合格证的焊工承担。焊工须经现场考试合格后方可上岗。五、焊前准备1）焊前应进行技术和安全交底。2）焊接工艺评定合格后方可进行正式焊接。3）低氢型焊条烘干温度应为350380，保温时间应为1.52h，烘干后应缓冷放置于1

14、10120的保温箱中存放、待用；使用时应置于保温筒中；烘干后的低氢型焊条在大气中放置时间超过4h 应重新烘干；焊条重复烘干次数不宜超过2 次；受潮的焊条不应使用。4）衬板应按规定的规格制作加工，保证其尺寸，坡口要符合标准。5）在焊接前，将坡口表面、坡口边缘内外侧20mm范围内的油污、铁锈等杂物清除干净，露出金属光泽。6）定位焊采用手工电弧焊，焊接要求同正式焊接。定位焊应牢固可靠，定位焊不得有裂纹、气孔、夹渣等缺陷。7）施焊前，应复查组装质量，定位焊质量和焊接部位的清理情况，对口的平整度（错口偏差），坡口角度、间隙和洁净度，陶瓷衬垫的加设牢固程度。如不符合要求，应修正合格后方可施焊。8）因陶瓷衬

15、垫散热慢，容易在熄弧处产生根部收缩，且焊接速度影响焊缝质量，在正式施焊前对焊工进行模拟培训，以确定最佳焊接方法，保证焊接质量。9）手工电弧焊风速大于8m/s、气体保护焊现场风速大于2m/s时，采取有效的防风措施（搭设防风棚）后方可施焊。10）当雨天或相对湿度大于90%时，采取有效防护措施（搭设防雨棚）后方可施焊，防雨棚要注意密封，防止雨水沿构件流淌。11）严禁在接头间隙中填塞焊条头、铁块等杂物。12）现场施焊前应检查脚手架等临时设施是否安全可靠。六、焊接工艺6.1 焊接顺序6.1.1 总体焊接顺序现场焊接顺序为：先焊接纵向对接焊缝，后焊接节段间环向对接焊缝。图6.1.1-1 横向分段顶底板现场

16、焊缝示意图块体间纵向拼接焊缝有顶板对接焊缝，底板对接焊缝，腹板对接焊缝、腹板与顶底板T型对接焊缝，U型肋与顶板、横隔板焊缝。顶板对接焊缝为陶瓷衬垫，2道CO2气体保护焊（FCAW）打底，多道埋弧焊分层填充、盖面；底板对接焊缝为陶瓷衬垫，1道CO2气体保护焊（GMAW）打底，多道CO2气体保护焊（GMAW）分层填充、盖面；腹板对接焊缝、腹板与顶底板T型对接焊缝为陶瓷衬垫CO2气体保护焊（GMAW）；U型肋与顶板、横隔板焊缝为手工电弧焊（SMAW）或CO2气体保护自动焊（GMAW）。气保焊打底焊接时采用从中间往两边分段退焊法控制焊接变形，每一分段控制在500mm左右，埋弧焊遵循从起弧端向熄弧端焊接

17、的顺序。图6.1.1-2 节段间焊缝6.1.2 环缝焊接顺序节段之间的环向对接焊缝，顶底板对接采用CO2气保焊打底、埋弧焊填充盖面，腹板采用CO2气保焊焊接。具体的焊接顺序如下图。图6.1.2-1 节段间环缝焊接顺序横向对接焊缝焊接顺序：图6.1.2-2 环缝总体焊接顺序示意图底板焊接由4名焊工从中间向两边分段、对称、同时施焊。腹板安排4名焊工对称、同时施焊。顶板焊接采用6名焊工从中间向两边分段、对称、同时施焊，顶板的填充、盖面由一台埋弧焊机从一端向另一端进行焊接。工地纵肋、U肋嵌补段可以同时施工，先焊接对接焊缝，后焊接角焊缝。横向接口焊接应注意以下事项：各接口焊接方向应两侧对称施焊。为减小因

18、焊接而产生的附加应力和焊接残余应力，焊接方向总的原则是：横向焊缝应从桥中轴线向两侧对称施焊；一端有自由端的长焊缝，可从另一端施焊向自由端前进；采用分中、对称分段施焊。应在桥面板、底板、腹板对接焊缝无损检测合格后，方可组装U肋、板条肋嵌补段。焊接时注意焊道排列，焊道排列应上下交错，以便形成相互交织成网状的结晶，使焊缝杂质偏析分散，有利于提高焊缝的低温冲击韧性6.2焊接方法选择根据焊缝的焊接位置和操作方便进行焊接方法选择：（1）顶板对接焊缝为陶瓷衬垫，2道CO2气体保护焊（FCAW）打底，多道埋弧焊分层填充、盖面；（2）底板对接焊缝为陶瓷衬垫，1道CO2气体保护焊（GMAW）打底，多道CO2气体保

19、护焊（GMAW）分层填充、盖面；（3）腹板对接焊缝、腹板与顶底板T型对接焊缝为陶瓷衬垫CO2气体保护焊（GMAW）；（4）U型肋与顶板、横隔板焊缝为手工电弧焊（SMAW）或CO2气体保护自动焊（GMAW）。表6.2-1 焊接方法选择焊接部位焊接方法焊缝要求U型板嵌补段手工电弧焊（SMAW）或CO2气体保护自动焊（GMAW）熔透不少于80%顶板对接焊缝陶瓷衬垫，2道CO2气体保护焊（FCAW）打底，多道埋弧焊分层填充、盖面横向I级，背面清根底板对接焊缝陶瓷衬垫，1道CO2气体保护焊（GMAW）打底，多道CO2气体保护焊（GMAW）分层填充、盖面横向I级，背面清根腹板陶瓷衬垫CO2气体保护焊（GM

20、AW）3道I级焊缝定位焊手工电弧焊（SMAW）或CO2气体保护自动焊（GMAW）6.3 焊接工艺6.3.1 底板对接焊接主要针对钢箱梁底板现场对接焊接，底板厚度16、22、24、28mm，不等厚对接时将厚板加工18斜坡。1）坡口形式图6.3.1-1 钢箱梁底板现场对接焊缝坡口形式2）焊接位置 平焊 3）焊接方法GMAW，陶瓷衬垫，单面焊双面成形焊接工艺4）焊接顺序钢箱梁横向六个主箱室底板对接口由6名焊工同时从中间向两侧对称施焊，采用多层多道焊。如图18所示：图6.3.1-2 底板横向焊接顺序图由六名焊工分别承担各自箱室的焊接，完成多层多道焊接。每两层之间焊道的接头应相互错开30-50mm。每道

21、焊完要清除焊渣和飞溅，如有焊瘤要铲磨掉，焊接过程中要注意检测层间温度。6.3.2 顶板对接焊接主要针对钢箱梁顶板现场对接焊接，顶板厚度16、18、22、28mm，不等厚对接时将厚板加工18斜坡。1）坡口形式 2）焊接位置 平焊 3）焊接方法 FCAW（药芯焊丝）打底，SAW填充盖面，陶瓷衬垫，单面焊双面成形焊接工艺。4）焊接顺序（1）先焊接钢箱梁顶板纵向长焊缝，然后在再焊接顶板环向焊缝（2）钢箱梁顶板纵向长焊缝由48多名焊工采用药芯焊丝气保焊从中间向两端对称打底施焊，然后采用埋弧焊从一端向另一端填充、盖面。（3）钢箱梁顶板环向焊缝由48名焊工采用药芯焊丝气保焊从中间向两端对称打底施焊，然后采用

22、埋弧焊从一端向另一端填充、盖面。（4）每两层之间焊道的接头应相互错开30-50mm。每道焊完要清除焊渣和飞溅，如有焊瘤要铲磨掉，焊接过程中要注意检测层间温度。（5）焊缝端部设置引弧板、熄弧板。5）焊接时注意：（1）打底焊缝采用CO2气体保护焊共焊接两层，厚度8mm。第1层打底焊接采用小热输入摆动焊接，以保证熔合良好；第2层打底焊接热输入可适当增加，采用窄焊道焊接。（2）埋弧焊接第一层填充焊接时电流取下限以防止焊漏，埋弧焊盖面时电压走上限。（3）埋弧焊填充时控制热输入和层间温度确保焊缝力学性能，盖面时多道盖面，控制余高和焊缝外观成形。（4）为了控制梁段总宽，焊接前顶板每条纵向对接焊缝预留3mm收

23、缩量，焊后横向收缩总宽控制在验收标准范围内。（5）当受条件限制不能用埋弧焊盖面时，可采用药芯焊丝CO2气体保护焊盖面，先焊接气体保护焊焊道，然后焊接埋弧焊盖面焊道（焊前将接头处气刨出15的斜坡，并搭接20mm再行施焊，焊后将搭接处修磨匀顺），如图11所示。6.3.3 腹板对接焊接主要针对钢箱梁腹板板现场对接焊接，腹板高度23.3m，腹板厚度16、22、24、28mm，不等厚对接时将厚板加工18斜坡。1)坡口形式 2）焊接方法 GMAW3）焊接位置 立焊 4）焊接顺序（1）腹板高度在22.7m时由两名焊工同时自下向上焊接。腹板高度在2.73.3m时由三名焊工同时焊接。（2）钢箱梁内部，GMAW多

24、层多道焊。（3）腹板正面处采用气保焊正面打底、填充盖面，焊完后，背面处气刨清根并打磨清除渗碳层后再焊，并清除焊渣和飞溅。（4）每两层之间焊道的接头应相互错开30-50mm，相邻两名焊工焊接的焊道接头也要注意每层错开。每道焊完要清除焊渣和飞溅，如有焊瘤要铲磨掉，焊接过程中要注意检测层间温度。6.3.4 腹板与顶、底板T型对接主要针对钢箱梁腹板与顶底板的现场焊接，腹板厚度18mm，横隔板厚度12、14mm。1)坡口形式 2）焊接位置 横焊、立焊、仰焊 3）焊接方法GMAW4）焊接顺序（1）钢箱梁内部，GMAW多层多道焊。（2）腹板对接焊缝焊完后，再焊腹板与顶、底板T型焊缝（3）腹板正面焊完后，背面

25、气刨清根并打磨清除渗碳层后再焊。（4）每两层之间焊道的接头应相互错开30-50mm，6.3.5 U形肋的焊接6.3.5.1 U形肋与顶板、横隔板的焊接主要针对钢箱梁顶板加劲肋（U型肋）的现场焊接，U型肋板厚度6mm，横隔板厚度12、14mm。1)坡口形式2）焊接位置 仰焊、立焊3）焊接方法SMAW或GMAW4）焊接顺序（1）先焊接U型肋与顶板的船型对接焊缝，然后再焊接与横隔板的角焊缝；（2）U型肋与顶板的焊缝采用单面坡口，保证80%熔深；（3）每两层之间焊道的接头应相互错开30-50mm。5）焊接注意事项U形肋和横隔板的相交处，由于承受往复作用的荷载，应力比较复杂，为提高此处的抗疲劳性能，待各

26、板件就位后，采用实芯焊丝CO2气体保护焊焊接，过焊孔处不进行引弧、熄弧，从下向上进行立位施焊U肋与横隔板间角焊缝。对U肋与横隔板角焊缝的端部进行包角处理，并对成形不匀顺的地方进行修磨。6.3.5.2 钢箱梁顶板U形肋嵌补焊接主要针对钢箱梁顶板加劲肋（U型肋）现场嵌补段的焊接，U型肋板厚度6mm。1)坡口形式 2）焊接位置 仰焊、立焊3）焊接方法SMAW或GMAW4）焊接顺序（1）先焊接U肋对接焊缝，将对接焊缝端部修磨出与预留段同样的坡口；（2）再焊接嵌补段U肋与顶板的坡口角焊缝。（3）U肋对接焊缝焊接方向如下图：6.4 焊接工艺参数表6.4-1 焊接工艺参数焊接方法焊接材料焊接工艺参数型号规格

27、(mm)电流(A)电压(V)气流量(L/min)GMAWER50-61.215020022261520FCAWE501T-11.2120-28022261520SAWH10Mn24.0600-6503436/SMAWE50153.2901202226/41602402426/52002402628/6.5 焊接注意事项1)构件工厂制作时应收集加工焊缝收缩的实际数据，以便于现场安装时焊接间隙的预留和对合拢段的制造尺寸控制。2)施焊时构件应保持平稳，不得受到震动和冲击。3)焊接过程中，焊缝不得受力。4)焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，应查清原因，订出修补工艺后方可处理。5)引弧应在焊道处进行，严

28、禁在被焊工件表面引弧、试电流或随意焊接临时支撑物。6)施焊中，应特别注意接头和收弧的质量，收弧时应将熔池填满。7)多层多道焊时，接头错开50mm以上，并连续施焊。8)多层焊接宜连续施焊，每一层焊道焊完后应及时清理检查，清除缺陷后再焊。9)预热要尽可能均匀一致，焊后要注意保温。10)焊接完毕，焊工应清理焊缝表面的熔渣及两侧的飞溅物，检查焊缝外观质量。检查合格后应在规定部位打上焊工钢印。11)对接接头、T型接头和要求全熔透的角部焊缝，应在焊缝的两端设置引弧和引出板，其材质和坡口型式应与焊件相同。引弧和引出板的焊缝长度对手工焊及气体保护焊应大于60mm，引焊到引板上的焊缝长度不小于引板长度的2/3，

29、焊完后应采用气割切除引弧和引出板，并修复平整，不得用锤击落。12)焊缝必须饱满，其角焊缝焊脚尺寸要达到设计图纸规定要求。13)焊接工作结束，将焊缝区及焊接工作位置场地清理干净。6.6 返修工艺当焊接接头有超标缺陷时，必须进行返修，并应遵守下列规定：1）焊缝表面缺陷超标时对气孔、夹渣、焊瘤、余高过大等缺陷应用砂轮打磨、铲凿、钻、铣等方法去除，必要时进行补焊，对焊缝尺寸不足、咬边、弧坑未填满等进行补焊。 2）经无损检测检查的内部超标缺陷进行返修时应先编写返修方案，然后确定位置，用砂轮和碳弧气刨清除缺陷，缺陷为裂纹时气刨前应去裂纹两端钻止裂孔，并清除裂纹两端各50mm长焊缝或母材。3）清除缺陷时刨槽加工成四侧边斜面角大于10的坡口，必要时用砂轮清除渗碳层，用MT、PT 检查裂纹是否清除干净。4）补焊时应在坡口内引弧，熄弧时应填满焊坑，多层焊的焊层之间接头应错开。当焊缝长度超过500mm时，应采用分段退焊法。5）返修部位应连续焊成，如中断焊接时