钢箱梁制造安装方案

楚雄连汪坝至南华县城一级公路第7合同牛凤龙大桥钢箱梁制造安装技术方案一.工程概况楚雄连汪坝至南华县城一级公路第7合同牛凤龙大桥平面分别位于缓和曲线（起始桩号：K43+819.332，终止桩号：K43+925.604，参数A：312.65，右偏）、圆曲线（起始桩号：K43+925.604，终止桩号：K44+165.386，半径425m，右偏）和缓和曲线（起始桩号：K44+165.386，终止桩号：K44+238.925，参数A：312.65，右偏）上，纵断面纵坡-1.81%；墩台径向布置。

采用3、4孔一联连续结构，按半幅计左幅桥设4联，右幅桥设3幅，全桥共计9道伸缩缝。

孔跨布置为左幅3×30＋3×30＋3×30＋﹙50＋60＋40﹚m, 右幅4×30＋4×30＋﹙50＋60＋50﹚m先简支后连续预应力小箱梁和连续钢箱梁桥，其中左幅第4联、右幅第3联采用钢箱梁。

主桥立面布置图见图1所示。

图1 主桥立面布置图主桥平面布置图见图2所示。

图2 主桥平面布置图标准段横断面布置图见图3～4所示。

图3 主桥左幅第4联钢箱梁标准横断面图图4 主桥右幅第3联钢箱梁标准横断面图二.钢箱梁制造项目重点、难点分析为保证本工程合同段钢箱梁制造安装质量和工期达到预定目标，必须针对此桥的特点及重点采用桥梁新材料、新结构、新设备、新工艺等工程措施，制定出详细的制造方案，确保此项目达到优质工程。

1.钢箱梁安装制造重点1.1科学组织，确保钢梁按期完成制造安装任务承接本合同段工程，我们必须建立并完善技术创新机制和建设管理创新体系，加强技术创新、管理创新和集成创新，确保高标准、高质量、高效率实现本项目建设目标。

本项目钢箱梁制造工程量大、工期紧，如何采用合理的施工组织设计，即有效的组织好各项人力资源、充裕的生产和作业场地、优良的技术装备和工装，大型组装及预拼装场地、涂装车间和存放场地、顺畅的转场和运输能力，先进的安装技术和装备，是按期完成好本标段钢梁制造安装任务的一个重点。

1.2提高精度，确保钢箱梁线形和顺利拼装合拢如何控制钢箱梁的制造质量，提高制造精度，在试拼中发现误差，并采取有效方法和措施消除误差的积累，对钢箱梁制造误差进行动态控制，以保证钢箱梁拼装线形、顺利实现合拢是非常关键的重点。

1.3节段组拼安装风险因素影响多本桥钢箱梁节段尺寸大，其分节段运输到现场，节段现场组拼后运输至桥位安装是主要的施工重点。

2.钢箱梁制造安装主要难点根据提供的设计图纸，经分析研究，认为本工程钢结构制造安装存在以下重点和难点：2.1钢箱梁线形控制精度高钢箱梁为曲线（连续）梁，在拼装过程中需要同时保证成桥平面曲线形和竖向立面线形，箱梁制造线形精度要求高，控制难度大；2.2钢箱梁成形件预制难度大钢箱梁的纵向加劲肋、腹板等单元件，需要三维方向控制变形，预制难度大，拼装要求高.2.3焊接要求高钢箱梁为全焊（钢结构，节段单板厚度与刚度较小，焊缝密集。

尤其是支座连接等处，构造复杂，受力集中。

存在大量的对接接头、熔透或坡口角接接头、T 型角接接头等多种接头形式以及各种不同的焊接工位，而且焊缝要求级别高。

因此，如何控制其焊接变形和焊接残余应力，保证钢箱梁几何尺寸精度是钢箱梁制造的难点。

气体保护和埋弧自动焊等，焊现场焊接的工作量较大，存在手工电弧焊、CO2接位置存在平焊、横焊、立焊和仰焊，焊接工位多，同时焊接要求高，大多的焊缝要进行超声波、磁粉及X射线等探伤。

2.4运输尺寸大钢箱梁采取工厂节段制造，现场安装的方案，其节段尺寸大，运输受道路条件和超限运输也是一大难点。

2.5施工安全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，在下面道路路未封闭时，要在高空进行防护，防止火花、小物件等坠落等。

3.钢箱梁制造难点控制措施3.1变形控制及措施焊接结构的变形预测以及控制历来是焊接过程中一大难题。

每个钢箱梁节段气体保护焊、埋弧自动焊、手工弧焊等都有多种类型的焊接接头形式，需采用CO2多种焊接方法。

因此焊接变形的控制对保证钢箱梁的几何精度和质量非常重要。

钢结构焊接通常采用熔化焊的方法，由于焊接加热，融合线以外的母材产生膨胀，冷却后，熔透金属和熔台线附近母材产生收缩，因加热、冷却这种热变化在局部范围急速的进行，膨胀和收缩变形均受到约束而产生焊接变形钢结构焊接变形的基本形式有横向收缩及弯曲变形、纵向收缩及弯曲变形、旋转变形。

在实际的结构中焊接变形呈现出由这些基本形式组合的复杂状态。

我公司采用自动化设备进行板单元组装和焊接，以控制焊接变形。

板单元自动组装设备见图5所示。

板单元自动多头门式焊接设备见图6所示。

图5板单元自动组装设备图6板单元自动多头门式焊接设备（1）下料几何尺寸的控制钢箱梁在拼装前，板料部件刚度小，焊缝多方位施焊，容易产生变形，焊成整体后，刚度很大，变形极难休整。

所以在钢箱梁板单元制造过程中首先必须控制单元件的精度。

因此钢箱梁底板的下料尺寸控制尤为重要，板块及各零件下料加工时，按其后序作业中焊接条件在纵向、横向预留收缩补偿量应通过放样并考虑变形收缩量后再决定下料尺寸。

对于横隔板等影响钢箱梁几何尺寸的单元件，采用数控精密切割进行下料，严格控制其几何尺寸在公差范围内。

（2）板单元组拼尺寸控制①钢箱梁的板单元之间通过焊接连接成整体，因此控制单件板单元的几何尺寸，对于钢箱梁总拼时控制箱梁整体的焊接收缩、焊接变形，确保几何尺寸精度尤为重要。

②为减少因焊接而引起的变形，板单元采用移动式U肋装备机自动定位安装。

③横隔板的焊接在专门的自动化装置中进行，控制焊接收缩和焊接变形，保证横隔板的尺寸精度。

（3）钢箱梁节段组拼线型控制对于钢箱梁线形控制采取的措施为电脑精确放样后腹板与顶、底板、腹板数控下料，保证零件曲线线形；在工厂单元件制造、总拼时均模拟桥形进行工装胎架布置，保证成桥线形的准确；由于本工程均为平面曲线钢箱梁，因而其外腹板放样是本桥的特点和难点。

当曲线为圆曲线，两侧外腹板分别为正、反圆台，在展开时为扇形；当曲线为缓和曲线时，lh =A2/R，其X、Y坐标分别为：5n2l40sn nslXR l=-；36nslYRl=，其中ln-曲线上任意一点N到ZH点的曲曲线长度(里程差)；ls - 缓和曲线长度；R - 缓和曲线终点的圆曲线半径。

同样通过缓和曲线方程逐点求出各点坐标，利用各点的三维坐标值可计算出腹板曲面相邻点的距离以及相邻线的夹角，通过三角展开原则可将腹板曲面展开成平面，如下图所示，亦可近似以几段圆曲线替代缓和曲线，腹板展开图形有几段扇形组合而成。

α缓和曲线腹板三维示意图腹板三角形法展开示意图钢箱梁的加劲肋采用热煨弯的方案，拼装时每个横隔板（肋）与加劲肋的交点按即有线形控制；钢箱梁节段组拼采用4+1的方式在现场专用胎架上进行全桥组拼→相邻节段端口精确匹配，待拱度、接口各尺寸调整到位→安装临时匹配件。

（4）钢箱梁现场装焊质量控制①合理设置装配间隙；加放焊接收缩余量。

②施工过程中定期进行桥轴线变化的监测。

③合理安排焊接顺序。

④设置防风、防雨设施。

⑤加强对现场工艺纪律执行的管理力度。

（5）焊接重点控制事项①所有类型的焊缝在焊接前应作工艺评定试验，编制完善的焊接工艺评定试验报告。

②焊接合理选择焊接方法和焊接材料，选择的焊材应具有良好的抗裂性能；再次，采用合理的焊接工艺参数，尽量采用较小的线能量输入，小电流、快速焊，多层多道焊，严格控制层温，减小热输入产生的内部拘束应力和焊接变形；③ U肋的制造质量和焊接好坏直接关系到板单元的制造，为此生产中重点控制U肋的加工质量特别是U肋的坡口加工精度，并采用十二头双丝U肋龙门焊接机进行焊接，保证焊接质量，以达到良好的熔透深度和焊缝外观成形。

焊接质量应为箱形梁制造中的重中之重，特别要控制U肋与顶、底板焊接“透而不漏”，不能焊穿。

并且焊缝表面要光顺、略成凹形。

横肋与U肋的焊接一定要包角焊，拼装间隙不能大于1mm。

所有顶、底板的纵、横向对接，特别是工地焊，必须保证焊透。

④各类节段施焊顺序应对称与桥轴线，并对称于构件自身的对称轴，均匀、对称、同步协调的实施。

3.2钢箱梁节段制造和组拼的精度控制措施(1)钢箱梁板单元制造精度控制要点①划线精度；②结构接头装配精度；③单元件形状、尺寸精度；④单元件边缘精度；⑤单元件基准线的准确性；⑥胎架制作精度。

(2)钢箱梁组拼精度控制①胎架划线精度；②基准段定位准确性；③结构对称精度；④顶面结构坡度；⑤节段主尺寸精度。

⑥高强度螺栓孔位精度。

3.3钢箱梁运输方案及保证措施架设方案根据现场实际施工情况进行细化编写，形成流水施工。

充分考虑占道封路的时间安排、节段转运、起吊设备能力等制约因素，做到安全可靠、工期可控、成本可控、质量有保证。

3.4钢箱梁涂装控制措施钢梁的防腐涂装是保证大桥寿命的重点之一，在防腐体系一定的情况下，防腐处理的质量是保证该桥防腐寿命的关键。

我们对国内钢桥防腐方面不好原因进行分析，结合国外的经验，涂装质量的好坏主要取决于除锈质量和涂装条件控制。

为此我们在专用封闭式除锈、涂装车间里，配备抽湿、通风、除尘设施，除锈车间及涂装车间的温度、湿度、通风条件必须达到涂装规定要求，保证涂装质量。

三.钢箱梁制作方案方法1.制作方案综合考虑了制造、运输、架设等因素，按照设计文件和架设方案的要求，进行钢箱梁节段的划分，节段拼接线处各板件的交错线按设计图纸执行。

根据我公司多次施工同类型的工程总结的经验，结合施工图，决定沿用比较成熟的工艺来安装本合同段钢箱梁，即采用顶推发安装钢箱梁。

总体工艺路线流程：图纸审核→放样→采购材料→材料试验→下料→制作胎架→加工加劲肋→拼装小分段（顶板小分段、底板小分段、腹板小分段）→焊接→检验→上总装胎架进行第一批次节段总拼→焊接→检验→脱胎架→修正胎架→上总装胎架进行第二批次节段总拼→脱胎架→修正胎架→以此类推：拼装剩余轮次→焊接→检验→预拼装→划安装线→检验→打磨除锈→喷底漆→喷中间漆→运输→搭设支架→吊装→组拼成整体节段→顶推→检测→调整→焊接→检验→落梁就位→喷涂面漆→验收。

钢箱梁制造总体方案：钢箱梁节段制造安装总体方案见图7所示。

图7 钢箱梁制造安装总体方案2.钢箱梁制造工艺2.1 板单元制造单元件的划分是根据市场上钢板的幅宽，工厂处理和下料加工设备能力，纵肋布置，焊缝间隔及相应原理来决定，尽量减少对接焊缝数量，能形成批量生产，容易控制质量，一个节段划分成若干块顶底板单元、内外腹板单元、纵隔板单元、横隔板单元、挑臂等结构。

钢箱梁制造实现板单元化。

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。

图8钢箱梁节段结构图（1）制造节段划分为方便运输，钢箱梁根据结构特点和运输情况按照设计图纸要求进行纵向及横向分段，分段要保证纵向顶、底、腹板分段线错开200mm，横向保证隔板与顶、底板错开100mm以上，纵向分段焊缝避开桥墩及中跨至少2500mm，分段尽可能采用大块件，以减少现场焊缝数量，连结方式均采用焊接形式。