某大桥钢箱梁制造方案.docx

1、某大桥钢箱梁制造方案*大桥主桥钢箱梁制造（* 标）工 艺 方 案编 号 *大桥项目经理部2015.08目录1 前言11.1 工程概述11.2 钢箱梁设计结构特点11.3 技术难点21.4 施工特点 32 施工准备 42.1 材料采购及管理42 . 2 施工技术管理 42.3 工艺评定62.4 工艺文件编制73 板单元制造83.1 板单元划分83.2 关键工艺93.3 板单元制造工艺103.4 板单元制造工艺说明213.5 梁段、大块件制造方法233.5.1 总拼装胎架233.5.2 梁段制造24 3.5.3 预拼装28 3.5.4 大块件制造314 焊接39 4.1 焊接工艺评定394.2 焊

2、接接头性能检验404.3 焊缝外观检验404.4 焊缝内部质量无损检验405 钢箱梁涂装方案401.前言1.1工程概况*公路大桥跨江大桥工程主桥为 100+100+300+1088+300+100+100m 的双塔双索面斜拉桥，主桥全长 2088m（见图 11）。图1-1 *大桥主桥跨布置图桥面纵坡为 1.5%，其中主跨处于 R=36300m 的圆弧竖曲线上。主桥钢箱梁为扁平流线形结构。全桥钢箱梁分为 17 种类型 141 个梁段，标准段长度 16m，边跨尾索区梁段标准长度为 12m。主跨和边跨标准梁段最大起吊重量约 450t；钢箱梁含风嘴全宽 41m，不含风嘴顶板宽 35.4m，中心线处高

3、4m.C5 标段工程主要工作内容包括：1）材料的采购；2）板单元制作和节段预拼；3）箱梁运输、梁段现场临时连接、现场焊接和螺栓连接；4）防撞护栏、检修道护栏、中央分隔带栏杆制作、运输和安装；5）箱外检修小车的制作、运输、协助和指导安装；6）箱内运输小车和轨道的设计和制作、协助和指导安装；7）钢箱梁及检修小车、护栏等附属结构的涂装，包括涂料采购；8）交通工程的预留，并为交通工程和桥面铺装施工、桥梁动静载试验提供协助和便利条件等。1.2钢箱梁设计结构特点钢箱梁梁段由顶板、底板（包括斜底板）、腹板、横隔板、纵隔板、锚箱、风嘴等组成，见图 12。图12 *大桥主桥钢箱梁梁段图钢箱梁梁高4.0m，全桥重

4、约5万吨。顶板、底板、腹板的厚度为1236mm；顶、底板采用U形肋加劲，U形肋厚度为610mm。锚箱安装在箱梁腹板外侧，并与其焊成一体。根据索力大小的不同，锚箱构造分成了M1M5五种类型。横隔板采用整体式，由上、下两块板组成，上板先与顶板单元组焊，梁段组装时上、下板横位对接熔透焊。标准梁段内设4 道整体式横隔板，间距为4.0m。根据受力、施工构造要求，横隔板采用1036mm厚钢板， 共分为18种类型。横桥向设置两道纵隔板，其构造采用实腹板式和桁架式两种，共分为16 种类型。辅助跨、边跨及索塔区梁段将几个梁段焊接成一体，成为21.9m、60m、36m、56m、32m、24m、48m、22.2m的

5、大块件（由两个及两个以上梁段焊接成一体的吊装单元），利用浮吊进行整体吊装，大块件最长60m，最大重量约1300 t。梁段间工地连接除顶板U形肋采用高强度螺栓连接外，其它部分均为焊接。NA34NA11、SA34SA11、JH、NA1、NA2、SA1、SA2梁段上的风嘴及部分梁段尾部3.2m（斜拉索牵引、张拉施工区域）风嘴待桥上梁段吊装就位后安装焊接，其它风嘴与梁段在拼装场组焊。1.3技术难点1）钢箱梁结构复杂，钢板厚度较大，熔透焊缝和坡口焊缝较多，所产生的焊接变形和残余应力较大，制造过程中控制难度较大；2）横隔板设计为整体式，下部直接插入底板 U 形肋，上部和预先焊在顶板的上接板横位熔透对接，因

6、此在横隔板单元制作过程中控制尺寸精度是一个难点；3）锚箱与腹板的熔透焊缝是全桥最关键的传力焊缝，其焊缝质量控制尤为关键；4）顶板采用了 14mm、16mm、18mm、20mm、24mm 五种厚度，底板采用了 12mm、16mm、18mm、20mm、24mm 五种厚度，厚度之多在钢箱梁中属于首次，不同厚度之间的对接需要加工过渡坡，而且使得板单元的种类大大增加，制造难度增大；5）U 形肋的板厚和高度随着顶、底板的厚度不同而变化，这就给U 形肋的加工制作、钻孔胎型及组装胎型的设计带来较大难度；6）由于大块件吊装就位后不能及时安装斜拉索，在自身重力作用下，钢箱梁出现中间下挠，两边上翘，使两相邻梁段对接

7、口出现转角，因此，在大块件梁段组拼时，需根据大块件梁段的长度、重量参数，设置相应的预拱度；7）参与大块件组装的板单元有的不宜留长度配切量，这就要求板单元的长度要准确预留焊接收缩量、索力水平压缩量、线形调解量等；8）部分梁段的风嘴在桥上安装，增加了桥上的工作量和难度；1.4施工特点钢箱梁制造与安装划分为三个阶段：即板单元制造，梁段（含大块件）制造，桥上拼装焊接。根据钢箱梁的结构特点，综合考虑“联合体”两公司的现状和运输等因素，确定顶板单元、部分底板单元、锚腹板单元等在中铁山桥的车间内完成；横、纵隔板单元、风嘴单元、部分底板单元等在金泰公司的车间内完成。以便发挥两公司各自的设备优势，避免运输给一些

8、较薄板件带来的损伤，保证板单元的质量。梁段制造在金泰公司拼装场完成； 桥上拼装焊接在架设现场梁段吊装就位后完成。根据我们对本桥钢箱梁设计文件的理解， 确定本桥钢箱梁制造与安装采用“板单元制造板单元运输板块拼接梁段组焊及预拼装涂装大块件拼焊称重梁段运输桥上连接最终涂装”的程序。板单元制造完成后，在*公司拼装场进行梁段（含大块件）的制造（由*桥制造的板单元及零件，在*港装船运抵拼装场）。根据本桥钢箱梁的结构特点，采用多节段连续匹配组装、焊接和预拼装同时完成的方案。全桥共85个梁段、20个大块件，为满足架设工期要求，改造两条170m长的梁段总拼装线（每条线每次最多可组装10个标准梁段），按照架梁顺序

9、及工期要求进行匹配制造。每轮次组拼不少于5个梁段，全桥共分10轮次制造，每轮预拼装合格后，标记梁段号，将最后一个梁段留下，参与下一轮预拼装，其余梁段出胎进入涂装工序。在梁段制造中，按照底板、斜底板横、纵隔板中间顶板 锚腹板边顶板风嘴的顺序，实现立体阶梯形推进方式逐段组装与焊接。组装时，以胎架为外胎，以纵、横隔板为内胎，重点控制桥梁的线形、钢箱梁几何形状和尺寸精度、相邻接口的精确匹配等。钢箱梁制造检查验收应符合*大桥主桥钢箱梁制造验收规则（以下简称规则）的规定。2.施工准备2.1材料采购及管理2.1.1材料采购用于钢箱梁制造的主要材料均通过招标，并报业主批准后采购。在材料采购过程中参照苏通大桥物

10、资采供管理办法执行。所有材料的采购应满足钢箱梁设计和生产进度的要求。2.1.2材料复验1)材料除必须有生产厂家的出厂质量证明书外，并按现行有关标准进行复验，做好复验检查记录备查。探伤板按 10进行复检，复检标准为中厚钢板超声波检验方法（GB/T2970-2004）,质量等级为级。复检过程中将根据复检情况，并经监理工程师批准， 适当调整复检比例。2)所有材料复验合格并经监理工程师验收后方可使用。2.1.3材料管理1）检验合格，由质检部门在质保书上加盖合格印章，编上序号，作为领料依据；不合格材料反馈给供货单位及时换料。2） 本工程材料专料专用，物资部门必须妥善保管，作明显标记，严格材料领退制度，

11、加强退料管理，杜绝混料。3）所有材料应妥善存放，避免积水积尘，防止腐蚀和变形。2.2施工技术管理2.2.1技术准备技术部认真研究理解业主提供的钢箱梁技术文件（设计图纸、招标文件、规范等资料），参加设计交底。在此基础上，编制钢箱梁制造验收规则、钢箱梁制造工艺方案，完成施工图转化、工装设计、焊接和火焰切割工艺评定、油漆工艺试验、工艺文件编制和质量计划编制等技术准备工作。2.2.2施工图绘制施工图全部用 CAD 绘制。内容包括：板单元施工图、梁段施工图、大块件施工图、梁段拼装顺序图、附属设施施工图、材料明细表等。苏通大桥主桥钢箱梁施工图清单序 号编 号工 艺 文 件 名 称1QS-ST-1-板单元施

12、工图2QS-ST-2-梁段施工图3QS-ST-3-大块件施工图4QS-ST-4-检查车及箱内小车5QS-ST-5-桥面附属设施施工图绘制程序如下：2.2.3工装设计1）为保证各梁段的制造精度，提高生产效率，将设计制造或改制一系列工装，具体见下表：板 单 元 制 造梁 段 制 造桥 上 作 业1自动定位U 形肋旋转钻孔胎1.工艺拼接板1.桥上工作车2板单元自动定位组装胎2.板块拼装胎架2.施工平台3. 顶板单元横接板组装胎3.多梁段匹配组焊及预拼装胎架3.防风防雨棚4板单元检测平台4.大块件组焊胎架5焊接反变形胎5.钢箱梁段称重装置6锚箱和腹板组焊平台6.测量坐标系统7纵、横隔板单元组焊胎架7.

13、防风防雨棚8风嘴组焊胎架梁段及大块件组焊胎架等重要的工装设计应报监理工程师审核批准。2）工装设计流程框图设计文件施工图制作方案车间状况2.3工艺评定2.3.1焊接工艺评定 1）焊接工艺评定是编制焊接工艺的依据，应在钢箱梁制造开工前完成。 2）根据本桥设计图纸和苏通大桥主桥钢箱梁制造验收规则的规定，编写焊接工艺评定试验方案，呈报监理工程师审批。根据批准的焊接工艺评定试验方案，拟定焊接工艺评定指导书（PWPS），逐项进行焊接工艺评定试验。3）焊接工艺评定试验提供阶段性报告及最终报告，经监理工程师审查、批准生效。并在生产中跟踪、检查，补充和完善施工工艺。如在生产过程中按某焊接工艺焊接的焊缝， 当质量

14、不稳定或低于标准要求时应立即终止使用此焊接工艺，并查找原因。4）试验报告按规定程序批准后，根据焊接工艺评定试验报告编写焊接工艺规程和各种接头的焊接工艺指导书。经监理工程师批准后，根据焊接工艺规程和焊接工艺指导书的内容组织焊接施工。2.3.2火焰切割工艺评定在钢材加工之前，用有代表性的试件进行火焰切割工艺评定。对于切割前已经过抛丸除锈预处理并喷上车间底漆的钢材，其进行火焰切割工艺评定的试件，必须涂上同样的底漆。2.4工艺文件编制按照招标文件中技术规范和设计文件的要求，编制*大桥主桥钢箱梁制造验收规则作为内控标准来指导和控制钢箱梁制造的全过程，并对制造验收规则进行分解细化，应编制各个工序的工艺文件

15、共 47 个，用于指导生产，控制施工质量。苏通大桥主桥钢箱梁制造工艺文件清单序 号编 号工 艺 文 件 名 称1BZ/STQ-GZ钢箱梁制造验收规则2ZJ/STQ(2005)钢箱梁制造质量创优规划3GY/STQ-FA钢箱梁制造工艺方案4焊接工艺评定试验方案5GY/STQ-01U 形肋技术标准6GY/STQ-02材料管理办法7GY/STQ-03材料检验规程8GY/STQ-04板单元编号及打写号规定9GY/STQ-05钢箱梁制造检验规程10GY/STQ-06板件切割、修磨工艺规程11GY/STQ-07钢板焰切缺陷修补工艺规程12GY/STQ-08顶板单元半成品加工工艺细则13GY/STQ-09顶板

16、单元组装工艺规程14GY/STQ-10底板单元半成品加工工艺细则15GY/STQ-11底板单元组装工艺规程16GY/STQ-12锚腹板单元半成品加工工艺细则17GY/STQ-13锚腹板单元组装工艺规程18GY/STQ-14横（纵）隔板板单元半成品加工工艺细则19GY/STQ-15横（纵）隔板单元组装工艺规程20GY/STQ-16风嘴板单元半成品加工工艺细则序 号编 号工 艺 文 件 名 称21GY/STQ-17风嘴组装工艺规程22GY/STQ-18顶板单元焊接工艺规程23GY/STQ-19底板单元焊接工艺规程24GY/STQ-20锚腹板单元焊接工艺规程25GY/STQ-21横（纵）隔板单元焊接

17、工艺规程26GY/STQ-22风嘴焊接工艺规程27GY/STQ-23附属部件焊接工艺规程28GY/STQ-24板单元修整工艺规程29GY/STQ-25钢材预处理工艺规程30GY/STQ-26板单元存放、吊装运输规程31GY/STQ-27钢箱梁涂装工艺规程32GY/STQ-28钢箱梁桥上涂装工艺规程33GY/STQ-29焊缝无损检验规程34GY/STQ-30焊缝无损检验记录规定35GY/STQ-31梁段整体组装工艺规程36GY/STQ-32梁段整体焊接工艺规程37GY/STQ-33梁段存放运输规程38GY/STQ-34钢箱梁整体组拼测量工艺规程39GY/STQ-35梁段称重规程40GY/STQ-

18、36桥上焊接工艺规程41GY/STQ-37焊缝编号规定42GY/STQ-38焊缝锤击工艺规程43GY/STQ-39板单元焊缝探伤清册44GY/STQ-40整体拼装焊缝探伤清册45GY/STQ-41高强度螺栓施拧工艺规程46GY/STQ-42员工岗前培训计划47GY/STQ-43焊工考试方案3板单元制造3.1板单元划分在满足设计要求、保证大桥制造质量的的前提下，综合考虑供料、运输及批量生产等因素，对梁段进行了板单元划分，见图3.11。图3.11 梁段板单元划分每个标准梁段划分成55块板单元，其中顶板单元16块，底板和斜底板单元15块，横隔板单元12块，纵隔板单元8块，锚腹板单元2块，风嘴单元2件

19、。钢箱梁制造中实现板单元化， 尽量避免或减少零散部件参与梁段组装。这样所有板单元可按类型在专用胎架上形成流水作业制造，实现生产规范化，产品标准化，质量稳定化。3.2关键工艺板单元制造按照“钢板赶平及预处理数控精确下料零件加工（含 U 形肋制造） 胎型组装反变形焊接局部修整”的顺序进行，其关键工艺如下：钢板赶平及预处理数控精切下料U 形加劲肋制造利用旋转钻孔胎型钻制顶板 U 形肋螺栓孔板件用数控钻床制孔用高精度 U 形肋自动定位板单元组装胎组装顶、底板单元锚箱与腹板的组装和焊接横隔板单元外形尺寸控制对单侧有纵肋的板单元采用反变形焊接优先选用自动和半自动 CO2 焊接方法3.3板单元制造工艺3.3

20、.1顶板单元3.3.21）制造工艺顶板采用多嘴精切（含坡口），一般情况下在背塔端留配切量。横隔板接板数控精切下料，U 肋下料后经过矫正、机加工、压制成型。顶板精切下料后用赶板机赶平，严格控制平面度。顶板 U 形肋组装前在专用旋转钻孔胎上钻孔。于板单元组装前组焊封头采用磁力吊吊钢板，以防产生永久变形。用板单元组装胎组装，组装胎设有钢板、U 肋栓孔的定位装置。组装时将纵、横基线返到顶板上，并打上样冲眼。采用反变形胎，用 CO2 自动焊机施焊，焊后控制松卡温度，并进行适当修整。在专用组装胎内组装横隔板接板，横隔板接板位置靠胎型自动定位，避免人为因素造成的误差，确保梁段组装时与横隔板在同一平面内。焊后

21、上平台进行修整检验，以保证顶板平面度。将顶板单元的纵、横基线返到无 U 肋面，打样冲眼,以备梁段组装用。2）制造工艺流程不合格品 N控制程序 复 验Y赶 平不合格品 N控制程序 检 查YN检 查Y组焊 U 形肋封头板不合格品控制程序检查 NY不合格品控制程序 检查包括 检 查 N焊缝探伤Y不合格品控制程序 3.3.3底板单元1）制造工艺底板采用多嘴精切（含坡口），一般情况下在背塔端留配切量。U 形肋下料后经过矫正、机加工、压制成型。矫 正 底板精切下料后用赶板机赶平，严格控制平面度。组装 U 肋采用磁力吊吊钢板，以防产生永久变形。用板单元组装胎组装，组装时将纵、横基线返到底板上，并打上样冲眼。

22、焊 接 采用反变形胎，用 CO2 自动焊机施焊，焊后控制松卡温度，并进行适当修整。修 整用塑料布将底板 U 肋端口封闭，防包 装 止雨水和杂物进入。旋转式板单元反变形船位焊接胎 板单元修整检测平台3.3.4锚腹板单元1）制造工艺增加对腹板的连接锚箱部位及锚固板、承压板的近熔透焊缝区域进行超声波探伤复检。锚固板、承压板及非矩形肋板采用数控精切下下 料料。腹板及长条肋板采用多嘴切割机精切下矫 正 精切下料后用赶板机赶平，严格控制平面度。在平台上精确划线组装, 两锚固板间用专用卡具定位，同时确保锚固板、承压板与腹板连接边在机加工划线焊接坡口、承压板和锚垫板孔、斜面及排水槽等均采用机加工。在平台上精确

23、划出水平肋系统中线（纵基线）、锚箱处的横隔板中线（横基线）、熔透焊缝探伤系统线，并在线的两端打上样冲眼。以所划线为基准组装肋板,肋板在锚箱同一个平面内，近腹板侧的两块加劲板和锚箱隔板暂时不组焊。锚箱加劲板承压板组焊锚箱 组焊腹板锚固板锚箱和腹板应分别组焊，然后再焊为一体。部位连接横隔板处留嵌补段工地组焊， 以保证对锚箱与腹板的熔透角焊缝进行充分有效的探伤，保证梁段组装时隔板与腹板熔透角焊缝质量。腹板内侧竖向加劲板待梁段组拼时组焊。 腹板锚箱组焊修完成后，用立式铣床加工承压板外平面，以保证承压板与锚垫板的密贴。腹板和锚箱单元组焊在平台上以腹板横、纵基线为基准精确划线组装，经检查合格后方可施焊。焊

24、前预热，焊接时采用小线能量，防止层状撕裂。焊后用直探头从腹板内侧检查有无层状撕裂。锚垫板腹板o 锚箱隔板2）锚腹板单元制造工艺流程（1）腹板（2） 锚箱 (3)锚腹板单元进料锚箱与腹板组装不合格品控制程序N原材料复验Y赶 平预处理包括超声波探伤检 N 不合格品检查 控制程序Y焊接数控精切下料赶平机加工修整 检查包括 检 验焊缝探伤YN 不合格品控制程序不合格品 N控制程序 检查YN检查组装锚箱隔板、加劲板与锚垫N 不合格品检查 控制程序Y焊接Y 修整不合格品控制程序组锚箱N检 查YN 不合格品检 查 控制程序Y 不合格品 检 查控制程序 N机加工 检 验Y 与腹板组装Y不合格品 N控制程序3.

25、3.5横隔板单元根据横隔板的结构特点，横隔板可分为无拉索处横隔板和有拉索处横隔板。1）无拉索处横隔板制造工艺上接板采用水下等离子数控精切下料；肋板、人孔和管线孔围板采用多嘴切割机精切下料。上接板焊接坡口亦可机加工；人孔和管线孔围板压型。划线组装，预留焊接收缩量，在板单元对接处，水平肋留400mm 嵌补段。板边与胎架固定，在反变形胎架上进行焊接， 用 CO2 半自动焊机对称施焊，严格控制焊接变形，以减小修整量。在平台上进行检验，严格控制平面度。以上水平肋为基准，用水下等离子数控切割机切割，严格控制上水平肋至底边的尺寸，从而便于顶板在梁段组装时确定标高。用 CO2 半自动焊机对称施焊，严格控制焊接

26、变形。2）工艺流程包括超声波探伤检验 3）有拉索处横隔板制造工艺上接板采用水下等离子数控精切下料；肋板、人孔和管线孔围板采用多嘴切割机精切下料；主板边块焰切荒料。机加工荒料对接坡口及过渡坡；上接板焊接坡口亦可机加工；人孔和管线孔围板压型。采用埋弧自动焊焊接。用火焰修整，严格控制平面度。划线组装，预留焊接收缩量，在板单元对接处，水平肋留400mm 嵌补段。板边与胎架固定，在反变形胎架上进行焊接， 用 CO2 半自动焊机对称施焊，严格控制焊接变形，以减小修整量。在平台上进行检验，严格控制平面度。以上水平肋为基准，用水下等离子数控切割机切割，严格控制上水平肋至底边的尺寸，从而便于顶板在梁段组装时确定

27、标高。用 CO2 半自动焊机对称施焊，严格控制焊接变形。3.3.6纵隔板单元纵隔板分为桁架式和实体式两种类型。桁架式纵隔板上、下弦杆为 T 形截面，板厚为14mm，斜杆由 2 根16014mm 角钢加缀板组合而成；实体式纵隔板在索塔区板厚一般为24mm，压重区为 14mm。1）桁架式纵隔板 2）实体式纵隔板上下弦腹板数控精切下料，盖板用多嘴精切，节点板剪切或用数控精切下料，角钢锯切。严格控制直线度和平面度。主板用数控精切，其它件采用多嘴精切。矫 正 严格控制平面度和直线度。 加 工 刨焊接坡口，人孔围板压型。上下弦盖板刨头，严格控制长度公差。剪切下料的节点板刨焊接边。T 形肋组焊修采用 CO2

28、 半自动焊，焊后修整严格控制直线度。上、下弦杆及斜杆分别组焊修。注意在斜杆组装前必须先将角钢内部进行涂装。T 形肋与主板组焊修组焊人孔围板和竖肋在反变形胎上用 CO2 半自动焊机施焊，以减小焊接变形和修整量。在平台上用 CO2 半自动焊机按工艺规定的顺序施焊，严格控制焊接变形。用胎型控制其外形尺寸和T 形腹板与节点板的对中。采用 CO2 半自动焊焊接。修 整 焊后在平台上修整检验。3.3.7风嘴单元风嘴单元由风嘴顶板单元（检修道板）、风嘴底板单元、导风板单元及风嘴隔板单元组成。风嘴隔板数控精切，其余多嘴精切（含坡口），顶、底板和导风板预留焊接收缩量。严格控制平面度和直线度。顶、底板和导风板用自动定位板单元组装胎组装。在反变形胎上用 CO2 自动焊机对称施焊。