杭州湾跨海大桥钢箱梁、钢锚箱制造施工技术方案

第三章钢箱梁制作工艺3.1 南、北航道桥钢箱梁制作工艺3.1.1 钢箱梁制作重点及对策钢箱梁制作难点：●梁段组装预拼线型与全桥成桥线型一致性；●梁段锚固耳板制造、安装；●相邻梁段端口与U型肋组装的一致性；●相邻梁段端口顶板U型肋制孔、安装；●梁段端口外形尺寸；●梁段组装焊接质量；工艺保证措施：●制定合理的焊接工艺，减少结构变形造成的误差；●推广应用先进的焊接方法，保证钢箱梁的焊接质量；●设计合理的胎架和工装，保证结构尺寸的一致性；●制定合理的装配工艺，保证结构的安装精度；●制定准确的机加工工艺，确保栓接孔群间的精度；根据杭州湾跨海大桥南、北航道桥钢箱梁设计特点，结合其它大型钢箱梁桥制作经验，该桥钢箱梁制作分为以下三个工艺阶段●单元件制作●梁段组装预拼●钢箱梁工地吊装栓接、焊接1)钢材预处理所有钢材经复验合格后才能投入预处理工序。

(1)钢板校平钢板在下料前,根据不同的板厚分别采用九辊和十一辊校平机进行校平保证钢板平面度，消除钢板轧制内应力。

(2)钢材预处理钢板、各种型材在钢材预处理流水线上完成抛丸处理和喷涂车间底漆工作，图3-3图3-2图3-1放样流程图喷涂车间底漆一度，漆膜厚度30μm 。

2)放样、下料 (1)放样①采用计算机三维放样技术，对钢箱梁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。

②放样时按工艺要求预留制作和安装焊接收缩补偿量、加工余量及线形调整量。

③放样流程见图3-1：(2)下料①下料前核对钢材的牌号、规格、材质等相关资料，检查钢材表面质量。

②下料严格按工艺套料图进行，保证主要构件受力方向与钢材轧制方向一致。

钢板及大型零件的起吊转运采用磁力吊具，U 型肋、扁钢加劲板等采用专用吊具起吊，保证钢板及下料后零件的平整度。

③钢板采用等离子或火焰切割下料，主要设备有澳大利亚FABRICATOR 3500型门式数控钻割机图-2、德国梅塞尔6500数控等离子—氧乙炔多头切割机图-3、CNC-4A 门式数控切割机、LC-3.0-8门式自动多头切割机、华联DS2-700D 数控火焰切割机、半自动切割机等。

④U 型肋采用仿形轨道自动切割机进行切割（图）。

⑤切割零部件偏差均符合规范要求。

1)零件加工⑴制孔分别用四海数控钻床及摇臂钻床进行加工；⑵顶板U 肋连接板的制孔采取制作钻孔模具来加工，以保证孔群间的精度及连接板间的互换性；⑶横隔板人孔及管线孔加劲圈用三芯辊或油压机加工成型；冷弯曲加工作业均在车间内进行，环境温度不低于-5℃。

⑷锚固耳板的索孔采用镗床加工，平面及斜面采用刨床加工； ⑸锚固耳板和边纵腹板上连接孔群采用数控钻床钻孔； ⑹过渡坡口和板边加工采用刨边机加工； ⑺零件加工允许偏差符合规范要求。

2)矫正⑴下料后的钢板采用九辊和十一辊校平机进行矫平，下料后的零件长度是宽度的8倍需要调直，下料后的部分零件也要采用二次九辊和十一辊校平机进行矫图3 -4 U 型肋切割机SM72500SM624002400SM5SM42400SM324002550255025502475SD2SD3SD4SD5SHG1-2120002780SZGA-1SHG1-1104582373.09SD12658SS SS2658SD102373.0910458SHG1-1SZGA-112000SD6SD7SD8SD924752550255025502400SM122400SM11SM1024002400SM92500SM81680016800平。

⑵切割后的零件，由于受热不均引起的变形，采取在4000KN 或13000KN 油压机上矫平，矫平时，环境温度不宜低于-5℃；⑶当采取热矫时，其加热温度应控制在600～800℃；温度降至室温前，不允许锤击钢材；⑷零件矫正允许偏差符合规范要求。

单元件划分根据二座桥钢箱梁结构形式，以标准梁段A 为例对梁段进行单元件划分。

标准梁段A 结构形式如图3-5；代号前均加字母“S ”，单元件划分见图3-5a,北航道桥的单元件代号前均加字母“N ”，单元件划分见图3-5b 。

顶板划分为14个单元件用字母“M ”表示，底板划分为10个单元件用字母“D ”表示，横隔板（以横隔板1为例）划分为3个单元件用字母“HG1”，斜腹板划分为4个单元件用字母“X ”表示；边纵腹板划分为2个单元件用字母“BZ ”表示；中纵腹板划分为10个单元件用字母“ZZ ”表示；风嘴单元件划分为2个单元件用字母“F ”表示。

图3-5 标准梁段A 示意图 底板 .边纵腹板③U 型肋隔板装焊。

U 肋内表面涂装同钢箱梁内表面。

③U 肋隔板装焊 ④U 型肋装配在液压U 型肋装配机上进行无马装配。

将底板吊上U 型肋装配机装配平台上，用定位装置自动对中固定，摆放U 型肋，并将端头对齐。

U 型肋装配机从U 型肋一端向另一端进行装配。

装配后的U 型肋采用CO2气体保护焊进行点焊。

3.1.5 单元件制造工艺1) (1)顶图3-7 底板单元件结构示意图 图3-6 顶板单元件结构示意图①检查来料（零件号、外形尺寸、对角线、坡口、材质及炉批号（自由边打磨R2-3mm ）②划线工作在专用划线平台上完成。

划线平台上设有自动对位装置，板材自动对位后，按平台上的标记点配合钢带绘制单元件纵横向定位线、结构装配检查线及端口检查线。

② 划线⑧将单元件吊到专用检验平台上，检查单元件长度、宽度、对角线差、焊接质量和平面度等。

合格单元件进行标记后转入存放。

⑦单元件矫正后按照划线标识装配齿形板。

①检查来料（零件号、外形尺寸、对角线、坡口、材质及炉批号。

⑥检查单元件长度、宽度、对角线、焊接质量、不平度等，自由边打磨R2-3mm ，③对线安装竖向加劲板，测量装配间隙和垂直度。

采用CO 2气体保护自动焊焊接。

⑤将单元件置于检验、矫正胎架上，检查单元件平面度和板边平直度。

变形采用火焰矫正，矫正温度控制在600℃~800℃之间，自然冷却，严禁过烧、锤击和水冷。

④横向加劲板对线安装，测量装配间隙和垂直度。

人孔、管线孔加筋圈分两段装配，贴紧孔边。

采用CO 2气体保护自动焊焊接加劲板，CO 2气体保护半自动焊焊接加劲圈。

2)横隔板单元件制作(1)横隔板单元件（以横隔板1为例）结构及单元件划分示意见图-8。

(2)横隔板单元件制作工艺流程（以横隔板单元件中的1号单元制作为例）图3-8 横隔板单元件结构示意图横构件竖构件部件2②划线工作在横隔板专用装焊胎架上进行，胎架周边设有各加劲板位置线标记。

采用磁力吊将板材吊上胎架，调整定位好后，周边用夹具将其与胎架固定，再按各标记点连线绘制加劲肋装配线和单元件定位线、检查线。

3)边纵腹板单元（含锚固吊耳板）制作边纵腹板单元件制作质量直接影响成桥的质量和桥梁的安全，边纵腹板单元件制作是钢箱梁制造的重要工序，是质量控制的重点。

边纵腹板单元件详图见图3-8，其制作工序如下：图3-8 边纵腹板单元件详图(2)划线工作在专用划线平台上完成。

划线平台上设有自动对位装置，板材自动对位后，按平台上的标记点配合钢带绘制单元件纵横向定位线、结构装配检查线及端口检查线。

(1)腹板材料Q345-D ，锚固吊耳采用高强度结构钢SUMITEN780S 钢板作Z 向超声波探伤检测，满足规范要求后，按设计要求进行下料。

腹板下料时其上螺栓孔群在FABRICATOR 数控钻割机上钻孔。

耳板及夹板的孔群用数控钻孔。

(3)按结构定位线装焊腹板单元件纵肋。

由于腹板比较厚，进行反变形比较困难，我们对腹板进行刚性固定后再采用药芯焊丝CO 2气体保护自动焊进行焊接，由2～4名焊工从板中部向两端对称施焊。

焊前预热温度为80～120℃。

(4)锚固耳板及夹板安装。

高强度螺栓安装时按其安装程序进行。

图3-10 中纵腹板单元件划分示意图4)中纵腹板单元制作中纵腹板单元件（以一侧为例）结构及 单元件划分示意图-10。

(1)检查来料（零件号、外形尺寸、对角线、坡口、材质及炉批号，(2)划线工作在专用划线平台上完成。

划线平台上设有自动对位装置，板材自动对位后，按平台上的标记点配合钢带绘制单元件纵、横向定位线及结构装配线。

(4)将单元件置于检验、矫正胎架上，检查单元件平面度和板边平直度。

变形采用火焰矫正，矫正温度控制在600℃~800℃之间，自然冷却，严禁过烧、锤击和水冷。

(3)按结构装配线装焊各结构。

人孔加强圈采取二段对接而成，其成型在油压机上使用专用模具弯制。

结构装焊时在专用胎架上进行施焊，单元件在胎架上进行相对固定。

焊接采用CO 2气体保护焊。

①检查来料（零件号、外形尺寸、对角线、坡口、材质及炉批号。

②风嘴单元件N F1、N F2、NF3的制作（参见顶、底板单元件的制作）。

5)风嘴单元件制作(1)风嘴单元件（以NF1为例）结构示意图见图。

(2)风嘴单元件制作工艺流程风嘴单元件以腹板为基面，在专用胎架上制作，其制作工艺流程如下：③将风嘴单元件F3吊上胎架，按地标定位，并核对单元件上构件位置线与胎架上的定位线的吻合情况。

图3-11风嘴单元件构件示意图下腹板F3上腹板F1横隔板1工装板斜腹板F2横隔板2④结构安装严格按上斜腹板上的构件结构安装线安装风嘴横隔板及工装板，保证构件装配位置精度及垂直度，并用临时支撑定位，装配横隔板，并安装端口成形控制工装，以控制端口尺寸。

⑤风嘴单元件N F2、NF1装配安装按N F2单元件上的定位线对准地标线定位N F2单元件，并核对N F2单元件与构件的位置线与地标吻合情况。

按N F1单元件上的定位线对准地标线定位N F1单元件，并核对N F1单元件与构件的位置线与地标吻合情况。

3.1.6钢箱梁梁段组装及预拼装1)钢箱梁梁段组装与预拼装原则梁段制作及预拼在总装胎架上完成以北航道桥为例叙述钢箱梁梁段组装与预拼装工艺。

2)总装胎架制作⑴胎架结构形式（胎架每轮次进行一次复测） 根据梁段的重量、结构形式、外形轮廓、梁段制作预变形、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，确保不随梁段拼装重量的增加而变形。

胎架区用全钻仪配合，在地面上划出供各单元件定位的（纵、横向）标记线、锚固耳板中心线以及梁段中心线、角定位控制线等（图3-13），这些标记线简称为地标。

在胎架以外的钢柱上设置各单元件的高度定位基准标记线（即标高样杆）。

梁段组装过程中，由各基准线控制各单元件和构件的空间位置，以保证钢箱梁整体尺寸精度。

3)钢箱梁组焊工艺流程NHG2-1NHG2-2NHG2-3NZZA3NZZA8 NZZA4 NHG2 NZZA9NHG1NHG1梁段中纵腹板单元件定位装焊 横隔板定位固定梁段中纵腹板单元件定位装焊NZZA10 NZZA2NZZA5NZZA7以北航道桥为例叙述。