大跨度双层钢架桥梁制作工艺研究.pdf
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1、87大跨度双层钢架桥梁制作工艺研究来淑梅刘郭周张博翔/中国电建市政建设集团有限公司【摘要】钢结构桥梁工程中,钢结构制作水平直接影响桥梁工程的整体质量和稳定性,鉴于工期较短,经常采用厂内单元制作和预拼装、工地现场大组装的方法。本文结合工程实例,阐述了钢结构桥梁制作和焊接变形控制技术,旨在提高钢结构桥梁制作水平。【关键词】双层钢架桥单元制作乍焊接腹杆1引言新建岐江河大桥的设计为双层钢梁柔性拱桥形式,一种梁与拱的组合结构,全长153m,主梁采用全焊接双层桁架。主桁采用三角形桁架,主桁上、下弦杆均采用箱形截面,主桁腹杆采用箱型、工字形两种截面,主桁节点采用焊接整体节点,主桁节点板板厚为446 0 m
2、m。主桁各杆件与节点焊接连接,与横梁顶、底板焊接,腹板采用M24高强螺栓连接。桥面系采用大横梁十小横肋十纵梁的正交异型桥面板,节点处设大横梁,标准横梁间距为10.6 m,两横梁之间设小横肋,横肋采用变截面,标准节段两横梁之间设3道小横肋。钢桥面顶板厚为16 mm,采用U形加劲肋,钢桥面顶板与弦杆的顶板焊接,横梁腹板与弦杆腹板螺栓连接,底板与弦杆的底板焊接。钢桁架梁主要为栓焊结合形式连接,钢板较厚,焊接量大,容易导致焊接变形。施工技术也十分复杂,结构的拼装吊装难度极大。2双层钢架桥制作工艺流程考虑项目进度工期和经济性,采用工厂内单元制作、现场大段组装的施工方法,构件分段划分,最大限度减小现场工作
3、量。分段制作的原则按照满足工厂加工制作、公路运输条件限制、现场安装起吊能力,确定划分方案,报设计方审批。单元构件划分见图1,主桥结构分段划分包括主桁上弦杆、腹杆、拱肋、桥面板及小横梁、小纵梁等。厂内制作流程:熟悉设计图纸计算建模节段划分单元件划分材料统计采购零部件放样下料单小横梁大横梁小纵梁上弦杆腹杆下弦杆上层桥面板下层桥面板图1单元构件划分元件制作焊接单元件质量检验分段总装胎架布置搭设桁架预拼桥面面板预拼节段总组焊焊接矫正和余量切割装配吊耳和布置测量点涂装防腐标记分段编号和方向标识及出厂日期包装运输。3桥梁加工制作关键技术3.1零件放样及下料采用计算机三维放样技术,用计算机辅助设计,建立三维
4、模型,对各构件进行准确放样,绘制各构件零件详图,作为绘制下料套料图及数控编程的依据。根据制作工艺要求,通过模型采样拆解成单元,再将单元进一步拆解成零件。经计算机数学放样处理,获得零件下料的精确理论尺寸,再根据接头加工要求和焊接收缩量确定下料加工的工艺尺寸,下料工艺尺寸=理论尺寸十焊接收缩量十加工余量。模拟放样后,将精准制作技术运88路桥与市政工程用于整个施工过程,从而确保该工程结构的制作满足施工图样、合同文件及规范的技术要求,零件放样及下料流程见图2。熟悉设计图工艺性分析:(1)单元件划分;(2)焊接坡口设计计算机建模工艺性分析理论尺寸确定焊接、加工补偿量确定成组分析内容:(1)零件下料方式:
5、零件下料尺寸确定(2)零件加工方式:(3)梁段对零件的需求量成组分析是否数控下料材料利用率分析:(1)数控下料零件由数控编程软件理论尺寸确定自行分析:数控编程(2)非数控下料零件以AutoCAD软件面积比例为判断依据:材料利用率分析(3)对不符合条件的套料必须经总工艺师批准才予通过工艺师确定下料图2零件放样及下料流程下料切割前对钢板进行抛丸除锈预处理并喷上车间底漆,切割工艺评定的试件同样进行处理,进行火焰切割工艺评定的试件,当厚度为2 0 mm时,其工艺评定的结果亦适用于小于2 0 mm的各种厚度的钢材;厚度为40mm时,其工艺评定的结果亦适用于大于2 0 mm而小于40 mm的各种厚度的钢材
6、;当厚度大于40 mm时,应按每5mm为一级,分别进行工艺评定。3.2单元件制作焊接检查下料的零件号、外形尺寸、对角线、坡口、材质,对顶、底、腹板、隔板、横梁、腹杆、拱肋及风撑等单元件,在装配平台按照单元制作工艺图组焊。对于反变形要求的顶、底板需要置于反变形船形摇摆焊接胎架上焊接,按指定的焊接规范参数施焊,以减少焊接变形。组焊后对单元件垂直度、平面度等进行质量检查并矫正处理。3.3弦杆制作及预拼装3.3.1弦杆分段制作弦杆设计为箱型截面,焊缝较长,节点板开挡尺寸、杆件直线度等都是重点控制项。采用数控下料时,预留焊接收缩量,埋弧自动焊施焊对接焊缝,严格控制板件焊接变形,确保箱型杆件最终直线度成型
7、。根据图纸尺寸,用全站仪配合,在胎架区划出供各单元件定位的标记线,在预先布置的总装胎架上分段进行上下弦杆制作,组装时以左腹板为胎架面,整体卧拼,腹板单元件对正纵横标记线,与胎架模板之间刚性连接固定,腹板上粉线弹出顶板、底板定位线,根据定位组装横隔板。再对线安装顶、底板单元件,并焊接隔板与顶、底板之间的焊缝及腹板与顶、底板之间的焊缝。右侧腹板单元件上胎架定位,各个控制点标记线与横隔板顶紧安装,并焊接隔板与右侧腹板之间的焊缝及右侧腹板与面、底板之间的焊缝。横向端头面板和T形横梁部件组装,组装时面板及T形横梁部件组装均应对合地样点。T形横梁的划线安装精度是控制重点,安装时应保证T形横梁部件的垂直度。
8、面板安装时应保证面板与腹板板边的平整度,不允许出现错边现象,面板与腹板的焊缝焊后应打磨平整。按照同样组装顺序依次组装其余节段,节段与节段之间拖开30 0 mm。3.3.2主桁架厂内预拼装钢桁架厂内进行试拼装,可实现梁段环口的精确匹配,修正梁段的整体线型,避免在高空调整,减少高空作业难度,并加快吊装速度,确保钢桁架的顺利架设。拼装前制定主桁架厂内预拼工艺图,按图进行地样要求定位分段,预拼场地需硬化处理并有足够的承载力,胎架与地面之间通过膨胀螺栓固定,沿控制尺寸布置胎架。单幅桁架采用N十1的预拼模式,全桥分左幅和右幅,单幅分两轮预拼,第一轮最后一个节段参与第二轮预拼。将拼装好的主桁上、下弦杆上胎架
9、,以弦杆腹板为胎架面整体卧拼,梁段对合地样点,与胎架模板之间刚性连接固定。把腹杆单元件置于胎架,定位装配腹杆,腹杆环缝与弦杆环缝匹配,通过码板固定。依次拼装其余节段,节段与节段之间顶紧不拖开,控制腹杆与弦杆、弦杆与弦杆环缝的匹配性,组对完成后,及时复核主弦杆外侧大、小横梁定位尺寸,如有误差及时调整。此步骤是工地横梁对接的关键。组焊腹杆与上、下弦杆临时连接件,装配工地吊耳并布置测量点,测量点距板边线50 0 mm,标记、标识腹杆的二次编码,保证在工地安装过程中梁段编号的唯一性。弦杆分段组焊及桁架整体预拼工艺流程见图3。3.4桥梁面板制作及预拼装为了减少工地面板仰焊焊接量,厂内制作桥面板单元件(含
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