赵寨颖河特大桥钢结构主弦杆施工工艺

赵寨颖河特大桥钢结构主弦杆施工工艺赵寨颖河特大桥钢结构主弦杆施工工艺PagePAGE25of17目录HYPERLINK\l"_Toc252217643"1工程说明……………………..21.1工程概述2HYPERLINK\l"_Toc252217644"1.2焊缝质量等级说明2HYPERLINK\l"_Toc252217645"1.3焊缝布置图3HYPERLINK\l"_Toc252217645"1.4制作及验收标准4HYPERLINK\l"_Toc252217646"2弦杆制作工艺4HYPERLINK\l"_Toc252217647"2.1原材料复验4HYPERLINK\l"_Toc252217653"2.2预处理：5HYPERLINK\l"_Toc252217648"2.3排料：5HYPERLINK\l"_Toc252217649"2.4下料及半成品标识5HYPERLINK\l"_Toc252217650"2.5接料、焊接：7HYPERLINK\l"_Toc252217651"2.6矫正：9HYPERLINK\l"_Toc252217652"2.7刨铣边：9HYPERLINK\l"_Toc252217654"2.8拼焊T型（纵肋组拼）：10HYPERLINK\l"_Toc252217655"2.9拼焊箱型10HYPERLINK\l"_Toc252217656"2.10矫正13HYPERLINK\l"_Toc252217657"2.11端铣13HYPERLINK\l"_Toc252217658"2.12、划线钻孔14HYPERLINK\l"_Toc252217659"2.13、横梁、平联接头板拼装焊接钻孔15HYPERLINK\l"_Toc252217659"2.14、横梁、平联水平接头板锤击处理15HYPERLINK\l"_Toc252217659"2.15、弦杆连接端口手孔划线切割15HYPERLINK\l"_Toc252217660"3、试拼装14HYPERLINK\l"_Toc252217661"4、栓钉焊接、喷砂、喷铝、喷漆、标识156HYPERLINK\l"_Toc252217662"4.1主体结构内外表面：15HYPERLINK\l"_Toc252217663"4.2高强螺栓连接部分摩擦面涂装：15HYPERLINK\l"_Toc252217664"4.3辅助结构和检查设备涂装采用：15HYPERLINK\l"_Toc252217665"5成品标识：15HYPERLINK\l"_Toc252217666"6工艺纪律157HYPERLINK\l"_Toc252217667"6.1定位焊工序:15HYPERLINK\l"_Toc252217668"6.2焊接工序：16HYPERLINK\l"_Toc252217669"6.3划线钻孔工序：161工程说明1.1工程概述本桥采用128m下承式简支钢桁梁，由桥面系（采用密横梁与纵梁和纵肋形成整体正交异性钢桥面系）、主桁架、横联和上平联系统等组成。桥面系与主桁采用用现场栓焊。主桁架分为上、下弦杆和腹杆，上、下弦杆的断面型式为箱型结构；弦杆的材质为Q370qE，上弦杆18件；下弦杆22件。腹杆的断面型式为箱形和工型，腹杆的材质Q370qE，直腹杆18件，斜腹杆20件，其中弦杆为较重构件，最大的重量约为32.44t。横联及上平联材质为Q345qD，截面型式为箱型和工型。本桥主桁简图如下所示。1.2焊缝质量等级说明一级焊缝：接料焊缝均采用埋弧自动焊，焊接材料为CJQ-1（Φ4mm）+SJ103M。焊缝为一级焊缝质量要求。按照（铁路钢桥制造规范）中4.9.14条文规定进行100%UT检查。主桁下弦杆箱形截面的上水平板加宽600mm，伸过竖板按1：10放坡后与16mm厚的钢桥面板全熔透焊缝连接。遇主桁节点，在弦杆的上水平板上开槽，节点板从槽中穿出，使节点保持为一个整体。节点板两侧及开槽的端部以熔透焊缝与水平板连接。其熔透贴角焊缝采用药芯CO2气体保护焊进行焊接，焊接材料为Supercored71H（Φ1.2mm）。二级焊缝上、下弦杆的主角焊缝：采用埋弧自动焊，焊接材料为CJQ-1（Φ4mm）+SJ103M。要求采用UT检查。保证焊缝有效厚度S，详见上、下弦箱型杆件主角焊缝坡口形式和尺寸表。箱体内隔板坡口角焊缝及其它角焊缝箱体内隔板角焊缝采用实芯CO2气体保护焊，焊接材料为ER50-6（Φ1.2mm）。弦杆（箱体）与横梁及平联连接牛腿的主角焊缝采用手工焊接，焊接材料为SHJ507Ni；Supercored71H（Φ1.2mm）。注：以上探伤均执行GB11345标准的规定。焊缝的无损检验必须在外观检查合格后进行，在焊接24h后进行。主要杆件受拉横向对接焊缝应按接头数量的10%（不少于一个焊接接头）进行射线探伤。探伤范围为焊缝两端各250~300mm。焊缝长度大于1200mm时，中部加探250~300mm。射线探伤应符合现行国家标准《钢熔化焊对接接头照相和质量分级》（GB3323）的规定，射线照相质量等级为B级；焊缝内部质量为Ⅱ级。1.3主桁构件焊缝布置图及T型接头焊角及坡口参数表：板厚δ121416182024283236404450单侧焊缝焊角Kaa881010105556677有效深Saa10111213131414双侧焊缝焊角Kbb8810101010555566有效深Sbb111111111212棱角焊缝有效深Scc10141618182020箱内角焊缝焊角Kdd66888810101.4制作及验收标准《铁路钢桥制造规范》（TB10212）2弦杆制作工艺2.1原材料复验2.1.1材质及标准：主桁及桥面系构件采用Q370qE材质的钢材，联结系杆采用Q345qD钢材。两种钢材均应符合《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10002.2-2005）中的规定。主桁下弦杆内侧腹板及节点板材质，应达到Z向性能级别Z35的标准，其技术要求应满足《厚度方向性能钢板》GB5313-85和《建筑结构用钢板》GB/T19879-2005的规定。2.1.2原材料供货状态及复验规定：此工程钢板为甲方供料加工，对来料进行外观检查。供货状态为正火，其化学成分和力学性能均符合GB/T714《桥梁用结构钢》标准的规定。2.1.3焊接材料：对焊条、埋弧自动焊焊丝及CO2气保焊丝应按不同批号进行拉伸、弯曲和低温冲击试验。2.1.4高强度螺栓采用10.9S级，M30高强度螺栓采用35VB钢，M24高强度螺栓采用20MnTiB，螺母、垫圈采用45号优质碳素钢，技术要求应符合GB10433-89的要求。2.2预处理：箱型杆件内部气密防腐，喷砂除锈达到Sa2.5级，内表面封闭部分涂装采用：特制环氧富锌防锈底漆2道，干膜厚度2x40um。预处理前标明预处理板面的内外侧、焊道位置，焊道80mm内不涂装。2.3排料：2.3.1盖、腹板接料长度不小于1000mm，宽度不小于200mm,接缝应距离其它焊缝、圆弧起点、高强螺栓拼接板端等部位不小于100mm。2.3.2杆件相邻焊缝错开距离200mm以上；腹板纵向接料焊缝宜布置在受压区。2.3.3主桁节点板的平面尺寸较大，制造时应尽量采用整板。没弦杆的主要受力方向，应与钢板的轧制方向相同。拼接板沿杆件的方向吼应是钢板的轧制主向。2.4下料及半成品标识2.4.1下料前对下料的外形尺寸进行核对，确认以后方可下料并进行半成品标识。2.4.2半成品标识内容：材质、炉（批）号、杆件号及零件号、刨边及坡口方向。标识方式：用白色油漆书写，字迹应清晰便于识别。2.4.3结合接料情况，适当配备焊接用的引、熄弧板。规格：对接用引熄弧板尺寸40*150;角接用引熄弧板80*150，并加工与工件相同的坡口。2.4.4水平板对接及竖板与整体节点板对接接料。接料坡口、不等厚削薄等应保证表面加工后的尺寸，加工后表面粗糙度。2.4.5异形板均板均采用数控切割机进行下料，外形规则零件可采用半自动切割机进行下料，切割后的零件焰切面质量和尺寸允许详见下表：项目主要零件次要零件表面粗糙度25um50um崩坑不允许1000mm长度内内允许有一处处1.0mmm切割面垂直度≤0.05t（t为为板厚）,且不大于2.0mmm焰切并进行机加工后的零件尺寸允许偏差（mm）序号名称项目允许偏差1桁梁的弦、斜、竖竖杆，联结系杆盖板宽度工形连接部位：±1..0其它部位：±2..0出沿水平盖板+2.0+1.5内嵌式水平盖板+10节点板、腹板宽度度+2.0+1.52节点板、拼接板孔边距±2.03座板长度宽度嵌入式±1.0其他±2.04拼接板宽度±2.05支承节点板、拼拼接板支承边孔边距+0.5+0.36焊接接头板孔至焊接边距离(1/2000)LL7箱形杆件内隔板宽度（b）≤1000+0.5+0.3>1000+1.00高度(h)+0-1.0板边垂直度隔板尺寸≤10000不大于0.5隔板尺寸>10000不大于1.02.4.6零件机加工部位示意图及尺寸公差图例(见下页）：2.5接料、焊接：2.5.1接料前板件要进行整平，钢板平面度允许偏差1.0mm/米。2.5.2对于接头部位中只要有一块钢板板厚达到下表（一）数值时，必须在定位焊或正式焊接前均进行预热，预热温度见表（一），预热宽度为坡口两侧各不小于100mm。测温点距缝口50~80mnm范围内。定位焊及手工打底焊用焊条：SHJE507Ni，直径Φ4.0或Supercored71H（Φ1.2mm）。焊前预热温度（表一）材质板厚（mm）预热温度（℃）预热范围（mm）道间温度（℃）定位焊、手弧焊、CO2气体保护焊焊埋弧焊对接棱角接Q370qE≤28不预热热≥5--60~25025~200＞28~4060~100≥5≥8060~25025~200＞40~5080~1220≥5≥8060~25025~200备注：①板厚组合合中只要有一一块钢板达到到以上要求，必必须预热；②测温点距缝50~~80mm范围内。2.5.3组装前，必须将待焊区域及两侧20~30mm范围内的铁锈及油污、氧化皮、底漆等有害物打磨干净，露出金属光泽，并加焊接引板。预热可采用履带式加热器电加热或火焰加热。2.5.4接料直度控制：在接料定位胎上进行接料。节点板与竖板平直段对接，以有构件连接的边缘为接料基准。在保证不直度≤1.5mm的情况下，通过对竖板底边进行铣削加工达到消除或减少累计误差的目的。见如下图例：对接焊缝对接对接焊缝对接焊缝2.5.5拼接允许偏差（表二）图例项目允许偏差对接高低差△≤1.0(t≥255)≤0.5(t＜255)对接间隙b1.02.5.6接料焊接:焊接过程中应注意保持并控制层间温度，每条焊缝应连续施焊直至完成。对焊缝进行修磨，焊缝外观质量应符合“表三”质量要求。焊接参数及其它各项要求按专项焊接工艺执行。焊缝外观质量要求（表三）项目焊缝种类质量标准（单位mmm）气孔横向对接焊缝、熔熔透角焊缝不允许主要角焊缝直径<1.0,每每米<3个,间距>20其他焊缝直径<1.5mmm,每米<3个,间距>20mm咬边受拉杆件横向对接接焊缝及竖加加劲肋角焊缝(腹板板侧受拉区)不允许受压杆件横向对接接焊缝及竖加加劲肋角焊缝(腹板板侧受拉区)≤0.3纵向对接焊缝、主主要角焊缝≤0.5其他焊缝≤1.0焊脚尺寸主要角焊缝Hf0+2.0其他焊缝Hf0+2.0焊波角焊缝≤2.0（任意255mm范围高低差差）余高对接焊缝≤3.0（焊缝宽bb≤12）≤4.0（焊缝宽112＜b≤25）≤4b/25（b＞＞25）余高铲磨后表面横向对接焊缝不高于母材0.55不低于母材0.33粗糙度2.5.7无损检测：所有接料焊缝T和熔透角焊缝均应做100%UT。按GB11345-89执行。同时要求弦杆横向对接焊缝应按接头数量的10%（不少于一个焊接接头）进行射线探伤。探伤范围为焊缝两端各250~300mm。焊缝长度大于1200mm时，中部加探250~300mm。射线探伤应符合现行国家标准《钢熔化焊对接接头照相和质量分级》（GB3323）的规定，射线照相质量等级为B级；焊缝内部质量为Ⅱ级。2.6矫正：板件接料后采用火焰加热矫正，加热温度应控制在600~800℃。温度降至室温前，不得锤击钢材。冷却过程中注意采取保温措施。矫正允许偏差：钢板平面度允许偏差1.0mm/米；直线度偏差为4mm；2.7刨铣边：机加工零件的边缘加工深度不小于3mm,零件应磨去边缘的飞刺、挂渣，使断面光滑匀顺。零件加工尺寸的允许偏差应符合2.4.5焰切并进行机加工后的零件尺寸允许偏差规定。注：①长度不大于10m的直线度允许偏差为2.0mm，10m以上者为3.0mm，且不得有锐弯；②腹板宽度必须按盖板厚度及焊接收缩量配制；③箱形杆件内隔板板边垂直度偏差不得大于0.5mm。2.8拼、焊T型：2.8.1首先要求控制盖腹板与弦杆纵向加劲肋平面度和直线度：非机加工面直线度允许偏差为2mm；机加工面直线度允许偏差为1mm。钢板平面度允许偏差1.0mm/米；拼装间隙1mm。2.8.2划线拼装弦杆纵向加劲肋。拼装中心线偏移允许偏差1.0mm；垂直度允许偏差0.5mm。2.8.3焊接弦杆纵向加劲肋；焊接前将盖腹板与纵向加劲肋的组拼件，用定位卡具固定在反变形焊接胎上（定位卡具间隔1.5m），焊接完成后，根据焊接变形情况采用火焰进行矫正。采用埋弧自动焊，焊接材料为CJQ-1（Φ4mm）+SJ103M或CO2气体保护焊，焊接材料为Supercored71H（Φ1.2mm）。焊接时使用引、熄弧板，且引、熄弧板的材质、坡口与所焊件相同，引熄弧长度应在80mm以上，焊后采用火焰切割方法切掉引熄弧板，不得用锤击掉。不允许随意在焊道以外的母材上引弧，母材电弧损伤部位需打磨修整后做磁粉探伤检查。2.9拼、焊箱型：2.9.1首先要求隔板精度控制：隔板是保证弦杆宽度、高度及箱型对角线的重要部件，相当于弦杆组焊内胎。对其宽度、高度、垂直度公差必须严格执行工艺规定进行控制。2.9.2箱体制做组装焊接顺序分为两种方案：2.9.2.1上弦杆箱体组拼焊接方案（倒立组装焊接）。即将上弦杆上翼缘板放置在抄平后的拼装用平台上，然后依次将内横隔板、外侧腹板、内侧腹板组拼槽形，根据图纸要求焊缝型式进行焊接，最后将下翼缘等单元件组件拼成箱形并进行焊接。（详见上弦杆箱体组拼图）2.9.2.2下弦杆箱体组拼焊接方案（外侧放平组装焊接）。即将下弦杆外侧腹板组件水平放置在工装胎架上，然后依次将内横隔板、下弦上翼缘板及内侧腹板组拼成槽形，根据图纸要求对熔透部位及内隔板进行焊接，最后将下弦杆下翼缘板等部件组装成箱形构件并按要求进行焊接。焊接顺序为由内到外，拼装时要兼顾焊接。（详见下弦杆箱体组拼图）2.9.3组拼过程中采用断续焊进行加固，焊逢长60~70mm，间隔300mm，焊脚高度hf=6mm。如果加固焊缝有缺陷，在正式施焊前必须刨掉，然后才能进行正式施焊。焊缝加固必须采用手工电弧焊，焊材的材质与正式施焊时所采用的材质一致。2.9.4拼装公差详见下表序号图例项目允许偏差(mm))1对接高低差Δ0.5(t<255)1.0(t≥255)对接间隙b1.02盖腹板中心与腹板板中心线偏移移Δ1.03盖腹板平面度Δ1.04盖板倾斜Δ0.55组装间隙Δ0.56截面高度h偏差+1.50对角线差偏差2.0杆件宽度b偏差±1.07焊接节点板内侧节节点板的垂直度Δ1.5高度h+1.508箱形内隔板及外侧侧加劲或连接接板间距偏差差±2.09磨光顶紧局部间隙0.210H、h1、h2+1.50整体节点弦杆节点点板内侧宽度度b+2.0+0.5杆件接头板组装尺尺寸L+1.502.9.5弦杆箱形的焊接2.9.5.1焊前按要求进行焊前预热，预热温度详见表一；2.9.5.2焊前在构件两端加引熄板，引熄板长度大于100mm，且坡口型式与焊接构件一致；2.9.5.3焊前清理焊道，保证焊道两侧30mm范围内没有熔渣、油污及其它杂物；2.9.5.4焊接参数的选择严格执行焊接工艺规程的要求，严格按图纸标注的焊缝内容进行施焊；2.9.5.5焊后及时清理焊道内药皮、飞溅等，并按进行自检，根据自检结果可以进行返修。2.9.5.6焊缝自检合格后，交专检检验，进行焊缝的外观检验和无损探伤检查，合格后转下一道工序。2.10矫正：采用火焰进行矫正，加热温度应控制在600~800℃。矫正后公差应符合第2.9.4拼装公差表中要求。2.11端铣杆件端铣前严格修整弯曲、扭曲、节点板不平等焊接变形。端铣端面垂直度公差为≤0.3mm。2.12划线钻孔A：卡样钻孔弦杆竖板钻孔：以端铣端为基准，用定位孔模板钻定位孔，以定位孔用整体大钻模钻弦杆两端连接孔和大节点定位孔。以大节点定位孔卡钻模钻大节点孔。B：凡超过14750mm的杆件需用大钻模导钻并制作样杆，以样杆连接节点钻模,进行杆件的钻孔。C：下弦杆与桥面系钢梁连接的节点钻孔：采用节点模板配合磁力钻进行钻孔。钻孔前的号孔，应采用靠尺进行划线定位，并钻出节点板上的定位孔，然后用卡具和销钉将节点模板固定，即可进行该节点的全部钻孔。D：截面高度符合903DD数控切钻机床要求的杆件，采用此设计进行杆件的钻孔。E：对于个别的散件节点的钻孔2.13横梁、平联接头板拼装焊接钻孔整体钻孔后拼焊横梁、平联接头板竖板及水平板。竖板要求按工艺要求严格三面铣边加工控制尺寸精度。接头板竖板水平定位，出檐水平板侧以出檐水平板上的孔定位另一侧以端头孔定位。拼装单水平接头板。为保证接头板竖板上的高强螺栓孔群到弦杆轴线的距离公差，拼装后焊接前以有Z向性能（既有水平连接侧）的竖板侧面为基准立体划内侧一排孔的中心线作为焊接收缩量参考线。药芯焊丝CO2气体保护焊焊接与弦杆竖板的熔透角焊缝，焊后探伤矫正。检测接头板竖板上参考线检测实际焊接收缩量，以参考线为参考划接头板钻模对孔线，卡模用磁力钻水平钻孔。2.14、横梁、平联水平接头板锤击处理横梁、平联接头板竖板及水平板与弦杆竖板的熔透角焊缝焊后探伤矫正合格后需按照《锤击工艺规程》对横梁、平联接头水平板两端部进行切割修磨和锤击消除焊接应力处理。2.15、弦杆连接端口手孔划线切割划线切割弦杆连接端口R70的手孔。3、试拼装3.1、按试装图进行试装，试装采用局部试装；桁架梁采用平面试装；3.2、试装杆件在试装前均应检验合格，试装在未涂漆之前进行；3.3试装在测平的试装胎架上进行，试装长度不少于4个节间；3.4、试装时，必须使板层密贴，冲钉不宜少于螺栓孔总数的10%，螺栓不宜少于螺栓孔总数的20%；3.5、试装时，必须用试孔器检查所有螺栓孔。所有孔必须100%自由通过较设计孔径小0.75mm的试孔器。3.6、磨光顶紧处应有75%的面积密贴，用0.2mm的塞尺检查，其塞入面积不得超过25%；3.7、桁架梁试装的主要尺寸允许公差（mm）序号项目允许偏差说明1桁高±2上下弦杆中心距离离2节间长度±2——3试装全长±L/100000L>50004拱度±3±5f/1006对角线±37主桁中心距±2.5±54、栓钉焊接、喷砂、喷铝、喷漆、标识杆件表面按图纸植栓钉φ19X100mm，执行《栓钉焊接工艺规程》，按〈表面处理涂装工艺〉要求对杆件进行喷砂除锈达到Sa2.5级，涂特制环氧富锌防锈底漆一道，干膜厚度为40um。钢梁主体结构外表面及箱型杆件端隔板以外的内表面、桥面板底面和顶面外露部分，高强螺栓涂装现场接头，混凝土道渣槽底面的钢板，涂装涂层体系如下。4.1主体结构内外表面：主体结构外表面及箱型杆件端隔板以外的内表面：特制环氧富锌防锈底漆2道，干膜厚度2X40um;棕红云铁环氧中间漆：1道，干膜厚1X40um;JHRF氟碳涂料面漆（JHRF）:2道，干膜厚度2X30um,工厂一道、工地一道。箱型杆件两端设封端隔板，其内部为气密防腐，内表面封闭部分涂装采用：特制环氧富锌防锈底漆2道，干膜厚度2X40um。4.2高强螺栓连接部分摩擦面涂装：电弧喷铝层总干膜最小厚度100um。4.3辅助结构和检查设备涂装采用：特制环氧富锌防锈底漆2道，干膜厚度2X40um;棕红云铁环氧中间漆：1道，干膜厚1X40um;灰铝粉石墨醇酸面漆2道，干膜厚度2X35um。5成品标识：标识位置：构件两端部的1000mm附近位置，腹板中心线位置，且避开孔群200mm以上。标识