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1、高架桥钢箱梁制造与安装施工组织设计第五章 钢箱梁现场安装方案一、方案概述1.1 总体思路钢箱梁采用分节段工厂预制，在桥位现场搭设临时支墩并铺设施工支架，利用履带吊分段吊装架设就位后进行拼装、焊接、涂装施工。原则上钢结构梁的施工应待其道口两端的预应力混凝土连续箱梁施工完毕后再施工，以便施工道口钢梁时穿线车辆绕行，保证交通运输通畅。匝道桥钢箱梁截面尺寸小，重量轻，根据现场条件可先在地面进行二次总拼将运输分段横向连接形成架设节段，然后以架设节段为单位进行场内转运架设，在空中仅施焊节段间的环焊缝。该方案能够大量减少高空的拼焊作业工作量和安装节段的吊装频次，提高现场安装效率。以下按照主桥钢箱梁的安装方案
2、为主叙述，匝道桥钢箱梁仅在工艺流程上增加了二次总拼工序，其他方案与主桥钢箱梁类似。1.2工程特点及难点钢箱梁线形控制精度高。钢箱梁为曲线连续梁，在现场拼装时需要同时保证成桥平曲线线形和竖曲线线形，按线形制造精度要求高，控制难度大。钢箱梁安装在市区并既有线路上跨线施工，施工过程要求各主要道口交通运营不能中断，尽量减少各类扰民的因素，这对现场安装的施工组织提出了更高的要求。现场场地有限，运输节段来料存放数量有限，要求严格按架梁顺序供梁，并尽量减少梁段的存放时间；存梁场地与安装位置有一定距离，需要水平运输。同时现场道路比较窄，转弯半径小，都是水平运输的制约因素。构件单件长度一般为12m，重量不超过4
3、0吨，但钢箱梁顶面宽度为26m，对于吊装方法的选择、吊装机械的站位等，均要详细计算考虑。现场焊接工作包括节段间的纵缝和环缝，工作量较大，焊接质量要求高。现场的节点均为焊接，将采用手工电弧焊、CO2气体保护和埋弧自动焊等各种焊接方法，焊接位置将有平位焊、立位焊和仰位焊等各种焊接工位，现场焊缝多为熔透焊，要求进行超声波、磁粉及X射线等无损检测。高空施工危险性大。钢箱梁的架设高度一般不超过8m，存在着诸多的高空作业，如高空吊装、高空拼装焊接、高空调整、高空涂装等，高空施工的安全保护，是工程施工的重点。施工防护措施多。在高空施工要设置施工操作平台，在跨线部分上方施工焊接时，在下面既有线路未封闭时，要在
4、高空进行防护，防止火花、小物件坠落等。1.3施工技术路线根据现场条件和本工程结构特点，采用工厂内分段预制，运输到现场后，分段吊装架设的方法。在桥位现场与节段间环缝位置相对应处设置临时支墩，利用临时支墩搭设施工支架，吊装单元均采用单台履带吊退步法依次吊装各分段上临时支墩的方法安装。在现场配置一台100T履带吊进行吊装作业。二、现场施工方案2.1现场安装分段现场安装分段即工厂节段总拼完毕拆分形成的运输节段，分段间通过匹配件连接达到节段工厂总拼完毕的成型状态，节段间环缝位置设置临时支墩。2.2现场吊装机械现场吊装时主要的吊装机械为一台100T的履带吊，吊装时均使用主臂工况。100T的履带吊性能参数如
5、下：现场吊车的行走路线及站位位置的地基承载力应能满足吊车需要。吊车的行走路线的宽度应能满足吊车行走需要。2.3现场安装工艺流程总体施工顺序为：先安装主线桥钢箱梁，然后安装匝道桥钢箱梁；在各联钢梁安装时按照先边跨后中跨的顺序施工，以保证相应道口的交通运营不受影响；各联钢梁在跨中合龙处设置钢箱梁合龙段，长度方向预留足够的余量待现场配切后嵌入安装合龙，完成钢梁的架设。现场施工总体施工工艺流程如下：构件运输进场存梁构件水平运输构件吊装调整及固定临时支撑架的安装2.4临时支撑的设置现场临时支撑位置与节段间环逢相对应，其顶面高程设置与钢箱梁的工厂制造立面线形一致。现场临时支撑采用数个钢管格构柱连成一体形成
6、，单柱采用四肢钢管格构柱，其截面为1800 mm *1800mm，支肢选用180*8钢管，腹杆缀条选用89*4的钢管，所用材料材质均为Q235B，所有连接均采用焊接连接。钢管格构柱为长度分别为0.5m、1m、2m、4m、6m等长度固定的节段，根据现场的实际需要高度，选用不同的节段。单个钢管格构柱的大样图如下：为使得格构柱顶部受力时能均匀地传递到格构柱的各个分肢，在顶部做不小于I25a的工字钢等材料做一个顶部刚性平台，与格构柱进行焊接连接。底部与地基接触，地基要承担自上而下传递的所有荷载，如果竖向荷载足够大，则对于地基承载的要求会比较高。而如果仅仅以四个主肢作用于地基上，接触面积过小，对于地基局
7、部压力过大，所以考虑在格构柱底部设置一个底部，以增大地基的受力面积。底部一般考虑放置一部厚度为200mm，宽度为2000mm，长度大于2m的路基箱板，形式如下：格构柱对接节点可采用法兰连接，这样节点处理方便装拆，螺栓可以循环利用，节点形式如下图。相邻两个格构柱如需中间连接，可采用桁架式连系梁和钢梁连系梁。中间连系梁可采用桁架式，桁架高度同格构柱的节点距，在格构柱上焊接连接板，然后用螺栓连接中间桁架，形式如下图：中间连系梁可采用钢梁，在桁架上焊接一块加强板，在加强板上焊接抗剪板，用螺栓连接中间连系钢梁，形式如下图。中间连系梁采用螺栓连接，主要是考虑方便拆除，如果不考虑拆除也可直接焊接。格构柱支撑
8、与相邻桥墩结构之间设置系梁，以增强临时支墩的稳定性。2.5现场二次倒运方案2.5.1场地准备工作2.5.1.1进出存梁场地的道路及工地运输线路应满足架设节段转运尺寸及载重要求。2.5.1.2桥位架设前钢梁节段的暂存场地应满足存梁起吊架设的要求。2.5.1.3 钢梁转运吊装时吊机站位点及其地基承载能力应满足起吊方位和起重吨位的要求。2.5.2二次倒运运输路线 二次倒运运输路线是连接存梁场地和架设桥位的纽带，应在满足现场总体场地布置要求和交通组织的前提下力求运输距离最短，以提高运输效率，降低现场运输成本。2.5.3运输方法二次运输构件长度一般不超过15m，重量不超过50t，故采用一台60吨平板车运
9、输即可。2.6现场安装时应具备的条件在各道路口主线桥和匝道梁安装时，现场应具备的条件如下：2.6.1所有主墩的施工应全部完成，不应出现交叉施工现象，或相互影响的情况；2.6.2场地平整，需要回填的区域均已压实，或至少在吊车行走和吊装吊位位置回填后，在吊车施工时，保证地基承载力达到约11吨/平方米；2.6.3与主线桥或匝道梁相邻跨的混凝土梁暂不架设，避免影响吊车行车和吊装；2.6.4在主线桥施工时，现场道路将临时改道，相关事项和手续需按交通管理部门的要求办理；三、现场焊接3.1简介3.1.1原材料本工程主要使用Q345qC材质。钢材品牌、化学成分、力学性能等必须符合GB/T714-2000桥梁用
10、结构钢的要求。 3.1.2现场焊接主要工作内容包括：(1)钢箱梁顶板对接和叠合梁顶板对接；(2)钢箱梁底板对接和叠合梁底板对接；(3)钢箱梁腹板对接和叠合梁腹板对接，腹板与顶板底板角接；(4)钢箱梁内部U型肋、板肋对接，U型肋、板肋与顶板底板角接。3.1.3现场焊接特点：(1)本工程现场露天施工，必须采取必要的防风、防雨措施；(2)焊接工作量大，焊接质量要求高。本工程主要执行规范为铁路钢桥制造规范，全桥现场焊缝不仅要按规定进行超声波探伤，还要进行一定比例的射线探伤。3.2 主要施工方法和技术措施3.2.1 定位焊3.2.1.1 分段钢箱梁定位结束后，节点处应进行定位焊；3.2.1.2 纠正错位
11、偏差的位置必须定位焊接；3.2.1.3 定位焊焊缝厚度和长度根据对接处的错边量决定，一般情况下定位焊焊缝长度80100mm，间距不大于400600mm，定位焊厚度不得大于设计焊缝厚度的1/2，定位焊施焊位置在小坡口一侧。3.2.1.4 定位焊应由合格焊工施焊；3.2.1.5 定位焊的工艺参数和焊接材料同正式焊缝一致；3.2.1.6 定位焊之前，定位焊区域内的铁锈、水分、油漆、油污等杂质应清除干净，密封带揭开长度满足定位焊即可，其他地方不允许揭开；3.2.1.7 定位焊结束后应检查焊缝外观，不允许存在气孔、夹渣等可能熔入正式焊缝之内的缺陷，焊缝起弧、收弧处应平缓过渡以便于正式焊缝的连接；3.2.
12、1.8 定位焊如果出现裂纹时，必须在焊接工程师的指导监督下，将该定位焊缝全部清除，确认未影响母材时，按原工艺重新施焊。3.2.2 焊前检查定位焊结束正式焊接前，应对分段钢箱梁对接节点处的间隙、错边量、三维坐标进行检查，并做好相关的记录确认工作，确认合格后方可进行正式焊接。3.2.3 焊接3.2.3.1 焊接时的环境要求：环境温度：5环境湿度：80%3.2.3.3 焊接方法及其工艺参数见表四除匝道梁顶板对接焊缝采用CO2气体保护焊打底、埋弧自动焊填充盖面的焊接方法外，其他焊缝均采用CO2气体保护焊进行焊接。焊缝返修时当返修长度较短（小于400mm）时采用手工电弧焊进行焊接。表四 焊接方法及其工艺
13、参数焊接方法焊接工位焊丝或焊条保护气体或焊剂保护气体流量（L/min）电流（A）电压（V）焊速（m/h）牌号直径CO2气体保护焊平焊E501T-11.2CO218-20260-28028-30-仰焊立焊E501T-11.2CO218-20180-20026-28-埋弧自动焊平焊H08Mn2E5.0SJ101q-680-72029-3224手工电弧焊平焊E50153.2/4.0-160-19025-28-仰焊立焊E50153.2/4.0-120-16022-25-3.2.3.4 焊接顺序合理的焊接顺序和焊接方向对于预防焊接变形和减小焊接应力非常重要，因此本工程所有焊缝施焊时应遵循对称、均匀、同步
14、、先长后短的原则进行。（1） 钢箱梁在桥位梁既有顺桥向分段，又有横桥向分块，为了最大程度的减小焊接应力，控制焊接变形，应遵循先施焊纵向分段内的纵缝将横桥向分块连接形成纵向节段，再施焊纵向分段间的横桥向焊缝将顺桥向分段连接形成架设节段。同时，要求节段纵横焊缝的施焊相对于分段（块）间的匹配拼装滞后12个节段，以确保梁段间的整体匹配性。（2） 整节段梁的焊接主要有顶板、底板纵向（顺桥向）对接，横隔板对接及横隔板与腹板T型角接。焊接时先同时同向焊接顶板、底板对接焊缝，再焊横隔板对接焊缝或横隔板与腹板的T型角接焊缝。（3）整节段梁吊装到位后，钢箱梁架设节段之间的环缝施焊可按照节段间环缝形成的顺序依次施工
15、，待各联钢梁环缝施焊完毕再拆除各临时支架，完成钢梁的体系转换达到成桥使用状态。每条环缝（横桥向对接焊缝）焊接顺序相同。具体如下：a、 向上立焊直腹板对接焊缝，b、 向上立焊斜腹板对接焊缝c、 从中间往两边焊接顶板、底板对接焊缝d、 以上焊缝探伤合格后拼装焊接U肋嵌补段及球扁钢嵌补段。可多点同时焊接，先焊对接焊缝，再焊其与顶、底、腹板的T型角接焊缝。3.2.3.5 焊接采用多层多道焊。（1）多层多道焊的接头应错开，每层焊道的高度在4-5mm之间；（2）每道每层之间要求严格清渣，自检前层前道焊缝无裂纹等缺陷后，方可进行下道下层的焊接，直至焊接完成；（3）每层每道宜连续施焊。3.2.3.6 焊缝清根
16、使用碳弧气刨，用磨光机清除渗碳层，直至露出金属光泽，保证打磨后深度一致。气刨工艺参数见表五。表五 碳弧气刨工艺参数规范参数电极直径备注8mm10mm电流（A）280-330380-450使用I500A直流焊机，正接空气压力（kg/cm2）3.5-4.04.0-5.0弧长（mm）1-21-23.2.3.7 焊后打磨焊接结束后应将焊缝表面打磨平整。焊缝的打磨方向应与焊缝受力方向一致，余高应光滑过渡到母材表面，过渡区焊缝边缘不得有咬边。3.2.3.8 焊接检验焊接完毕，应按自检、互检、专检程序进行检验。所有焊缝都必须在冷却后在全长范围内进行外观检查，并做好检查记录。焊缝外观检验合格，并待焊缝冷却至室
17、温24小时后进行无损检测。具体检测方法和检测范围按焊接工艺执行。对经超声波探伤检验不合格者，必须对该梁上的同类焊缝全部进行探伤检查。并对有超标缺陷的焊缝进行返修，返修部位仍需进行100的无损探伤，且符合相关规定。3.2.3.9 焊缝返修（1）外观缺陷：焊缝焊瘤、凹陷、弧坑等表面缺陷，应使用打磨、碳刨等有效方法进行清除后补焊；（2）内部缺陷：经检测的现场焊缝需返修时应按铁路钢桥制造规范的有关规定进行返修；（3）焊缝缺陷较长（L400mm）时，采用CO2气体保护焊或埋弧自动焊按原工艺参数进行焊接。焊缝缺陷较短（L400mm）时，采用手工电弧焊焊接之后用砂轮打磨匀顺；（4）返修前应认真确定返修的范围
18、，焊缝返修次数不宜超过两次。3.2.3.10 严格焊接工艺纪律（1）所有的焊接应按照已批准的焊接工艺进行，如果改变焊接工艺，需重新进行评定；（2）所有焊接的引弧必须使用引弧板或在焊接区域内进行，不允许在母材表面随意引弧；（3）焊接完成后的焊缝应对名称、编号、焊工信息、焊接日期及参数、质量情况等进行记录；（4）坡口清理后，应在2小时之内进行焊接以防坡口被再次污染。3.3 防风、防雨及安全措施3.3.1 本工程施工季节雨水较多，为了保证焊缝质量，满足进度要求，必须考虑足够有效的防风防雨措施。3.3.1.1 顶板焊接时需搭设防雨棚，在焊缝上部，横桥向方向用脚手管子搭设高1.5米，宽1米的框架，框架外覆盖三防油布；3.3.1.2 底板焊接时需搭设焊接操作平台，平台宽度1米，平台距离底板下平面1.2米，平台栏杆距离底板下平面不大于100mm，栏杆内侧覆以三防油布；3.3.2为了保证职工的身体健康，钢箱梁内部焊接时需强行通风，具体措施为将轴流风机产生的风通过一个分配器，然后用通风软管送至每个焊接工位附近。
