长江大桥钢箱梁施工图设计说明

加劲梁设计说明一、设计依据1.设计依据（1）涪陵青草背长江大桥初步设计文件；（2）重庆市交通委员会下达的涪陵青草背长江大桥初设批复；2.设计遵循的相关标准及规范主要有：（1）《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）（2）《公路工程水文勘测设计规范》（JTGC30-2002）（3）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）（4）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）（5）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）（6）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）（7）《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/TB02-01-2008）（8）《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/TD60-01-2004）（9）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）（10）《低合金高强度结构钢》（GB/T1591－2008）（11）《碳素结构钢》（GB/T700－2006）（12）《厚度方向性能钢板》（GB5313－85）（13）《焊缝符号表示方法》（GBGB324－2008）（14）《厚钢板超声波检验方法》（GB/T2970－2004）（15）《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》（GB11345－1989）（16）《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》（JT/J722-2008）二、技术标准1.路线等级：双向四车道高速公路2.设计车速：80km/h3.荷载标准：车辆荷载：公路—I级基本风速：24.2m/s4.通航标准：I-(2)级通航净高：18.0m通航净宽：双向通航净宽382m最高通航水位：183.44m（吴淞）5.设计基准期：100年6.桥面宽度：（1）引桥（有检修道）：全宽28.0m，其中行车道宽：2×2×3.75m；中央分隔带宽：2.0m；左侧路缘带宽：2×0.5m；紧急停车带：2×2.50m；外侧护栏宽2×0.5m；检修道（含灯柱）：2×1.5m；外侧栏杆：2×0.50m；（2）引桥（无检修道）：全宽25.0m，其中行车道宽：2×2×3.75m；中央分隔带宽：2.0m；左侧路缘带宽：2×0.5m；紧急停车带：2×2.50m；外侧护栏宽2×0.5m；灯柱2×0.50m；（3）主桥：全宽27.5m，其中行车道宽：2×2×3.75m；中央分隔带宽：2.0m；左侧路缘带宽：2×0.5m；紧急停车带：2×2.50m；外侧护栏宽2×0.5m；检修道：2×1.75m；灯柱2×0.50m；7．桥面横坡：2%；桥面纵坡：双向1%8．设计洪水频率：1/300；三、主要材料1．钢材（1）钢箱梁主体结构均采用Q345D钢，其化学成份和力学性能应符合《低合金高强度结构钢》(GB/T1591-2008)的相关要求。（2）根据锚箱受力的要求，吊耳板（60mm）采用抗层状撕裂钢材，其化学成分要求为：钢材碳含量≤0.17%，磷含量≤0.01%，硫含量≤0.01%，碳当量≤0.44%，并采用Z向拉伸试验的断面收缩率来评定其抗层状撕裂性能，评定标准按GB5313-85《厚度方向性能钢板》中Z15执行。所用钢板要求探伤。探伤方法按GB/T2970－2004《厚钢板超声波检验方法》标准执行，钢板质量等级为Ⅰ级，且近焊缝区域各200mm内不得有任何片状夹层缺陷。（3）钢箱梁临时匹配件、防撞护栏采用Q235C钢，其化学成份和力学性能亦应符合《低合金高强度结构钢》(GB/T1591-2004)的相关要求。（4）钢箱梁行车道路缘石、路灯底座及泄水管等均采用Q235C钢，其化学成份和力学性能应符合《碳素结构钢》（GB700-2006）的要求。2．焊接材料焊接材料应根据焊接工艺试验评定的结果来选用。所采用的焊丝、焊剂和手工焊条应符合相应的国家标准要求。3．高强螺栓临时连接用高强螺栓为10.9级，其技术指标应符合GB1228-2006的要求，螺母应符合GB1229-2006的要求，垫圈应符合GB1230-2006的要求。四、设计要点1.结构体系跨度为788m双塔单跨悬索桥。主跨处于R=20000m的圆弧竖曲线上，桥面纵坡为双向1%。主跨加劲梁为扁平流线形封闭钢箱梁，桥面板与桥底板均采用正交异性板结构。索塔与加劲梁之间设置竖向支座和横向抗风支座，并设有纵向带限位功能的粘滞阻尼器，粘滞阻尼器对脉动风、刹车和地震引起的动荷载具有阻尼耗能作用，而对温度和汽车引起的缓慢位移无约束。当由静风、温度和汽车制动引起的塔梁相对纵向位移在阻尼器设计行程以内时，不约束加劲梁运动；超出行程时，对主梁运动产生固定作用。一个塔梁连接处安装2个粘滞阻尼器，全桥共4个。2.钢箱梁（1）主桥加劲梁采用正交异性板流线型扁平钢箱梁，梁高3.5m，宽（含风嘴）30.7m；顶板厚14mm，U形加劲肋厚8mm；底板厚12mm，其U形加劲肋厚6mm；吊耳板厚80mm。钢箱梁标准梁段长16m，内设6道实体式横隔板，为加强桥面板刚度，减小桥面板变形对铺装层的不利影响，横隔板间距确定为2.7m。吊索处横隔板厚12mm（承力板为30mm），其余横隔板厚8mm。在端梁段有永久竖向支座处的横隔板厚度为20mm，端横隔板厚度为20mm。根据构造需要，端梁段局部设纵隔板2道。（2）结合吊索的设计方案，钢箱梁与吊索的连接采用销接式锚板。（3）钢箱梁为全焊结构，作为受力的统一体，要求焊缝的力学性能与母材相同，其中，冲击功的要求为34J(－20℃)。（4）主桥加劲梁根据制造时划分的梁段数划分成48个吊装段，即跨中吊装段(2个)、标准吊装段(44个)、端部吊装段(2个)、合拢段(2个)。其中标准吊装段长度为16m，跨中吊装段长度16.6m，合拢段为标准段长度16m，端部吊装段长8.32m。最大吊装重量395.2吨（端部吊装段）。（5）图中给出的所有梁段的计算长度，该长度均为基准温度20℃下的尺寸，未计入焊缝的收缩。合拢段长度需根据合拢时的实际温度情况给定，现场配切。（6）主梁南北两端各设有一道伸缩缝，其不受约束的伸缩总量为±720mm。3.支承体系索塔处设置竖向支座一对。上游侧为纵向移动、横向约束的单向活动支座；下游侧为纵横均可移动的双向活动支座。在端梁段，箱梁两侧横向设置抗风支座两套，用于抵抗风荷载及地震荷载作用下的钢箱梁横向变位。单向和双向活动竖向支座与钢箱梁连接端为活动端，固定端位于主塔下横梁顶的支座垫石上，滑动端应设防尘罩。横向抗风支座采用多向球型活动支座。五、加工要点1．钢箱梁制造（1）.钢箱梁制造单位应根据招标文件、设计图纸及与之相关的标准规范的技术要求编制相应的钢箱梁制造验收规则，并经设计认可后方可执行。（2）工厂制造进行板块划分时，应根据钢厂的轧制能力和工厂的加工能力使板块宽度最大化，以减少对接焊缝的数量。（3）顶板、底板、U形加劲肋等主要受力零件下料时，应使钢板轧制方向与其主要应力方向一致。（4）顶、底板和U形加劲肋在一个梁段长度内不允许接长焊缝，所有工厂拼接焊缝都应避开钢箱梁构造所规定的焊缝，两条平行的焊缝间距不小于100mm。应尽量避免T形接料焊缝。（5）U形加劲肋肢边外侧开坡口，内侧作磨圆角处理，圆角半径R=2mm；采用冷加工制作前，应进行弯曲工艺试验，对弯曲表面进行低倍检验，要求圆角外边缘不得有任何微裂纹，否则应采用热煨。2.钢箱梁焊接（1）由于钢箱梁为全焊结构，连接焊缝较多，焊缝力学性能合格与否是保证桥梁结构受力是否满足设计要求的关键。因此要求所有类型的焊缝在制造前，应做焊接工艺评定试验，依据试验结果编制焊接工艺。根据考虑到结构焊接变形和残余应力都较大，焊接工艺评定所确定的焊接工艺应尽量采用焊接变形和焊缝收缩都较小焊接形式和方法。（2）钢箱梁的吊耳板与承力板为主要传力构件，它们之间的连接焊缝为熔透焊缝，并应采用焊接变形小的坡口形式。焊后要求对焊缝表面进行锤击处理，以减小应力集中。（3）为保证钢箱梁连接构造受力的需要，提出如下要求：A）顶板U形纵向加劲肋与顶板间的焊缝是主要受力焊缝，开坡口焊接，其熔透深度要求不小于0.75倍的板厚；B）横隔板上接板与顶板间要求顶严后焊接，其间隙不大于0.5mm。C）底板U形加劲肋与底板亦开坡口焊接，焊缝喉厚不小于5mm。D）桥面板、U形加劲肋与横隔板间相交的角部的焊缝应连续施焊，不得留有间隙。F）图纸中有顶紧要求的的部位，焊接前必须检查是否顶紧，合格后方可焊接。端部无连接的贴角焊缝端部应包角焊接。（4）焊接工作宜在室内或防风防雨设施内进行，焊接环境的相对湿度应不大于80%；焊接低合金钢的环境温度不应低于5℃，焊接低碳钢的环境温度不应低于0℃。当环境温度或相对湿度未满足上述要求时，应在采取有效的工艺措施后进行焊接。（5）焊缝质量分级A）焊缝质量分级详见表1。表1主要焊缝质量分级焊缝部位质量等级探伤方法执行标准备注桥顶（底）板纵纵横向对接接Ⅰ级超声波TB102112GB/T111345GB/T33323JB/T600612X射线工地横桥向对接接焊缝Ⅰ级超声波X射线吊耳板与承力板板间熔透角角焊缝Ⅰ级超声波磁粉承力板与斜底板板坡口角焊焊缝Ⅱ级超声波横隔板长度对接接焊缝Ⅱ级超声波GB/T111345横隔板宽度对接接焊缝Ⅱ级超声波横隔板(断开))与纵隔板板部分熔透透角焊缝Ⅱ级超声波TB102112JB/T60061横隔板厚度中间间允许4mm不熔透透腹板与底板间熔熔透坡口角角焊缝Ⅰ级超声波磁粉支座处横隔板与与桥顶板部部分熔透角角焊缝Ⅰ级超声波厚度中间允许44mm不熔透磁粉抗风支座加劲构构造与底板板间坡口角角焊缝Ⅱ级超声波横隔板与腹板坡坡口角焊缝缝Ⅱ级磁粉JB/T60061端梁段纵隔板与与顶（底）板板角焊缝Ⅱ级磁粉顶、底板U肋坡坡口角焊缝缝Ⅱ级磁粉U肋嵌补段对接焊焊缝Ⅱ级磁粉B）焊缝无损检验等级焊缝无损检验等级详见表2。表2焊缝无损检验等级焊缝质量级别探伤方法检验等级验收标准Ⅰ级对接焊缝超声波B级GB113455Ⅰ级X射线AB级GB3323Ⅱ级Ⅱ级对接焊缝超声波B级GB113455Ⅱ级X射线AB级GB3323Ⅲ级熔透角接焊缝超声波A级GB113455Ⅱ级磁粉（板厚大于于等于25mm时）JB/T60661Ⅱ级根部部分不熔透透坡口角焊焊缝超声波A级TB102122Ⅱ级Ⅱ级贴角焊缝磁粉JB/T60661Ⅱ级3.梁段组拼、堆放及运输梁段应在胎架上组装，胎架横向应预设上拱度。组装胎架应具有足够的刚度和几何尺寸精度，组装前应按工艺文件要求检测胎架的几何尺寸，是否符合设计线形。梁段组装宜采用连续匹配组装的工艺方案，每次组装的梁段数量不应少于5段，梁段匹配组焊完成后，经检查合格，留下最后一个梁段参与下一批次预拼装，其余梁段运出胎架。梁段拼装顺序应与吊装顺序相同，吊装时不允许调换梁段号。梁段组装定位过程应避开日照的影响，梁段长度还应考虑温度变化的影响。要求梁段单层堆放。由于底板厚度较薄，堆放支点必须位于横隔板下的存梁支点加劲处，并应尽量使各点受力均匀，不允许出现偏载情况。梁段的运输包括场内运输及装船运输，所有过程在起吊时只能利用指定的吊点。在堆放与运输过程中，在梁端部均应用特制块体（如橡胶块）将U形加劲肋口封住，以防雨水侵入。该块体在梁对接时取掉。4．钢箱梁防腐涂装由于钢箱梁各部位所处环境不同，故各部位采用的防腐涂装也不尽相同。（1）钢箱梁外表面钢箱梁外表面系指除桥面车行道铺装部分以外的所有直接暴露于大气中的钢箱梁外表面部分，要求其在正常维护下，防腐年限不小于25年。（2）钢箱梁内表面钢箱梁内表面系指箱内所有部分，该部分处于封闭环境中（由于采用抽湿系统，箱内相对湿度小于50%），因此，防腐涂装要求可低于钢箱梁外表面。U形加劲肋在与顶、底板焊接前，其内侧应按钢箱梁内表面涂装要求完成涂装。在抽湿条件下，钢箱内表面的防腐年限要求不小于25年。为保证钢箱梁内抽湿系统的正常工作，需要保证钢箱梁内部与外界环境的密封，所有与外界连通的过焊孔均需要用腻子填封，所有顶底板上的高强度螺栓孔均需要用高强度螺栓封堵。所有与外部相通的管线孔均需采用适当方法（如采用橡胶等材料）进行封堵。（3）护栏、路缘石与灯柱与钢箱梁外表面涂装相同，要求其在正常维护下，防腐年限不小于25年。（4）涂装完成后，在梁内醒目位置喷涂梁段号、横隔板编号及相应的吊索编号。表1桥梁钢箱梁结构外表面涂层配套体系（长效型）配套编号腐蚀环境涂层涂料品种道数/最低干膜厚μmmS07C5-I底涂层环氧富锌底漆1/80中间涂层环氧（云铁）漆漆（1～2）/150面涂层（第一道道）丙烯酸脂肪族聚聚氨酯面漆漆/氟碳树脂脂漆1/40面涂层（第二道道）氟碳面漆1/30总干膜厚度300表2钢箱梁封闭环境内表面涂层配套体系配套编号工况条件涂层涂料品种道数/最低干膜厚μmmS12配置抽湿机底-面合一环氧（厚浆）漆漆（浅色）（1～2）/150总干膜厚度150注：抽湿机需常常年工作，以以保持内部部系统相对对湿度低于于50%。非封闭环境内表面涂层配套体系见表3，或采用与外表面相同的涂层配套体系。表3钢箱梁非封闭环境内表面涂层配套体系配套编号腐蚀环境涂层涂料品种道数/最低干膜厚μmmS15C4，C5-I，C55-M底漆层环氧富锌底漆1/60中间漆层环氧（云铁）漆漆（1～2）/120面漆层环氧（厚浆）漆漆（浅色）1/80总干膜厚度260表4钢桥面涂层配套体系配套编号工况条件涂层涂料品种道数/最低干膜厚μmmS16沥青铺装温度≤≤250℃底漆层环氧富锌底漆1/80总干膜厚度80S17沥青铺装温度＞＞250℃底漆层无机富锌底漆1/80总干膜厚度80配套编号工况条件涂层涂料品种道数/最低干膜厚μmmS18底漆层热喷铝或锌1/100总干膜厚度100注：①钢材表面预处理和车间底漆涂装由加工单位完成，钢板进场经