魁奇路东延线二期工程奇龙大桥钢箱梁制造安装施工工艺探讨
摘要
关键词
市政桥梁;钢箱梁;制造安装技术
正文
一、工程概况
奇龙大桥全长395m,跨越东平水道,为独塔空间双索面混合梁斜拉桥,跨径组合为66+69+260=395m,桥宽40.5m。斜拉桥独塔采用独塔双索面结构,主塔造型为菱型,主梁为混合式箱梁,其中主跨采用全钢梁,边跨采用预应力箱梁,下部采用大孔径灌注桩基础。主梁采用双边箱正交异性板箱梁,标准节长度取12m,梁上索距取12m,最大节段重量约290t。
二、奇龙大桥钢箱梁主要施工技术和保证措施
奇龙大桥钢箱梁截面大、体量大、制造精度要求高,钢箱梁的生产以“车间化、机械化、自动化”的制造理念,大力创新管理方法、采用先进的制造模式,保证实现“大型化、工厂化、标准化、装配化”钢结构产品的设计意图,采取主要应对措施如下:
1、焊接质量提升措施
为了提高和改善奇龙大桥的整体焊缝外观的质量,焊接时能采用自动化焊接的位置尽量采用自动化焊接,包括埋弧自动焊、焊接机器人、焊接小车等方法进行焊接。对于自动化焊接不能使用的位置,选用技术水平好的焊工进行焊接,对该位置加强质量上的检查,保证焊缝内在和外观的焊接质量。
(1)对于对接钢板的焊缝,采用平焊位的埋弧自动焊进行焊接,焊接时的参数采用焊接工艺评定试验确定的焊接参数,钢板对接焊接完成后对焊缝进行内在和外观的质量检测。
(2)U肋板单元是全桥最多最主要的板单元,因此要严格控制其焊接质量,U肋板单元的焊接引进唐山开元公司TKRS板单元焊接机器人与反变形胎架进行焊接,保证了U肋的焊接质量。
(3)隔板单元上的筋板采用焊接小车与MICROBO焊接机器人进行焊接,焊接时要严格按照工艺固定的焊接顺序进行焊接,控制隔板的焊接变形量和焊缝的外观质量。
(4)箱梁节段拼装时,箱梁隔板与腹板的立焊缝的焊接,采用MICROBO焊接机器人进行焊接。
(5)箱梁节段拼装时,箱梁腹板与底板的平焊位焊接,采用MICROBO焊接机器人进行焊接。
(6)现场钢箱梁节段安装时,钢箱梁节段间的顶板与顶板的对接焊缝,采用陶瓷衬垫+埋弧自动焊进行焊接,腹板与腹板的对接的立焊缝、底板与底板的对接的平焊缝,采用MICROBO焊接机器人进行焊接。
(7)配备合格技能的一线工人队伍
配备了先进的机械化自动化设备,还须具备合格技能的操作工人才能发挥效能。要实现高品质、高效率的生产,就必须保证“操作工、设备、产品”三者间的高度协调统一。
2、桥面正交异性板装焊质量的保证
桥面正交异性板由于受车轮载荷的反复作用,由于焊缝处的应力集中现象,易产生疲劳裂纹。从国内若干在用钢箱梁桥的使用情况看,桥面正交异性板是发生构件疲劳裂纹比较多的部位。鉴于此,本桥钢箱梁桥面板制造工艺的一个重点,就是提高U肋焊缝的熔合质量,降低结构局部的应力集中度,焊后进行必要的消应处理,提高结构疲劳强度。具体从以下几个方面保证。
(1)通过焊接工艺评定试验,确定U肋板单元焊接工艺;
(2)运用先进的U肋生产线制造质量合格的U肋、U肋板单元装配与焊接生产线;
(3)采用铣边机精密加工U肋坡口,保证U肋与顶板组装间隙b≤0.5mm,钝边P偏差0.5mm以内,坡口角度α偏差2º以内;
(4)采用焊接机器人进行焊接和超声相控阵探伤技术,保证焊接熔透深度≥0.80t(t为U肋厚度),焊喉高≥t,且无焊漏现象。
(5)横隔板下料采用精密切害技术,提高切割精度,减少结构组装间隙。
(6)角部交叉处,U肋与横隔板角焊缝80mm范围内连续施焊,均不得起熄弧,不得留有间隙。
(7)与横隔板焊缝在弧形切口端部内开5mm双面坡口,由两侧围焊,同时应打磨匀顺,并对40mm长度范围内的焊缝进行捶击处理。
(8)培训合格的责任心强的生产线操作工人,正确地操作、维护设备,保证生产线长时间运转时,加工质量保持稳定合格;
(9)建立严格的质量管理制度,责任到人,奖罚分明,员工质量档案。
3、钢箱梁的预拼装质量控制
钢箱梁截面较大,焊接量大,容易产生变形,对钢箱梁预拼装的线形控制是钢箱梁制造的重点,从如下几个方面进行整体制造线形的控制。
(1)利用计算机对该桥进行整体线形放样,并对锚箱位置处进行三维放样,保证结构整体制造线形。
(2)钢箱梁组装时,以胎架为外胎,以横隔板为内胎,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。钢板在抛丸除锈前先预处理,大大消除了钢板的残余变形和轧制内应力,从而减少了制造过程中产生的变形,保证了板件平面度;对形状复杂的零件采用数控切割机精确下料,并使用合理的切割顺序及增加合适的补偿量以保证其几何形状和尺寸精度,控制各板单元的制造精度,对钢箱梁节段预拼装起到很大作用。
(3)设计专门的预拼装胎架,根据节段的重量、结构形式、外形轮廓、节段制作预变形、设计线型、成桥预拱值及钢箱梁转运等因素进行胎架的设计和制作,胎架结构设计有足够的刚度,满足承载钢箱梁及施工荷载的要求,确保不随节段拼装重量的增加而变形。胎架横梁设计成高度可调整形式,以便在每轮钢箱梁制作前,根据每轮胎架的设计高度调整模板高度,满足每轮节段纵坡值、预拱值变化的要求。胎架需经复验报检合格后方能开始匹配组装。在胎架外设置足够的基准点,对节段标高样杆标记点进行复查,要求与相应标记点偏差不得大0.5mm,并对预放反变形的各标记点进行复查。
(4)钢箱梁节段下锚箱在钢箱梁预拼装中定位,钢箱梁节段的下锚箱通过拉索与主塔钢锚箱进行连接,为了保证下锚箱的制作精度,施工时,承压板和锚垫板整体进行镗孔,保证锚孔同轴度,避免承压板与锚垫板之间加工后产生错边:上下锚板先单独制作成板单元,可以控制焊接质量;承压板、锚腹板下料时留加工余量和焊接收缩量,下锚箱在专用组装台架上进行组装,组装时用临时工装固定,由于焊缝集中且金属填充大,焊接时采用气保悍相互穿插进行,以减少焊接变形量,下锚箱在钢箱梁预拼装中的定位采用全站仪进行定位放样,施工时要充分考虑钢箱梁节段的焊接收缩量和温度效应对锚箱的定位尺寸影响。
4、奇龙大桥梁钢箱梁施工技术管理
4.1做好质量管理工作
工程开工前做好准备工作,对相关人员进行项目交底和质量意识宣讲。按照图纸和技术文件及专检项目进行验收,及时发现质量问题并处理;在梁段组装环节,首先要做好胎架的质量管控,认真检查其刚度、平整度、垂直度,还要利用检测工具对节段组装后的间距、长度、宽度、高度等重要质量控制指标进行测量和核对,确保各验收项目达到完工质量标准。
4.2做好安全管理工作
(1)要建立健全质量安全管理制度,明确三检制度,督促全员严格执行现场安全生产有关管理制度。
(2)进行施工现场环境管理,保持良好的作业秩序,作业空间内应干净整洁,各种水电设施等不要占道设置。
(3)要做好施工技术和安全交底工作,对项目交底、对工长交底、工长对作业班组交底,树立安全第一的思想,确保现场施工严格按照作业设计及标准操作工艺进行。
4.3做好进度管理工作
本工程对于工期目标进行了拆解,对施工进度计划的落实给出了充足的保障,配备高素质的项目管理班子,并根据施工工艺安排了技术型人才进行指导,专业资质特殊工种人员进行焊接、吊装等操作。从技术措施上来说,在总结国内外类似工程施工经验基础上,已经形成具有丰富实践经验的工艺设计体系。同时为了更好地管理此工程,也做好了充足的技术研究和工艺性试验,应用了许多先进的自动化技术,可以有效保障施工进度。
三、结语
通过本工程实际案例可以看出钢箱梁施工有一套标准的施工流程,且各环节的施工所采取的工艺和参照的质量标准各不相同,施工过程中应严格依据相关施工规范进行,保障工程质量、进度和安全的和谐统一。同时钢箱梁施工技术在本工程中的成功应用也说明了该技术具有广阔的推广前景,在未来的道桥工程建设工程项目中,加强对该技术的研究,以促使其更好地发挥效用,进一步提升工程综合效益。
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