鋼結(jié)構(gòu)工廠加工和預(yù)拼裝工藝研究

摘 要：該文以金沙江路真北路人行天橋新建工程鋼結(jié)構(gòu)的加工和預(yù)拼裝為實(shí)例，介紹了鋼結(jié)構(gòu)的加工制作和預(yù)拼裝的施工順序及施工要點(diǎn)，值得類似工程推廣應(yīng)用

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu) 加工制作 預(yù)拼裝 拼裝胎架

中圖分類號：U44 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（b）-0024-01

1 工程概況主橋

人行天橋主橋成橢圓型布置，結(jié)構(gòu)形式為空間管格構(gòu)結(jié)構(gòu)，主橋內(nèi)、外側(cè)面為不規(guī)則雙向傾斜，高低錯(cuò)落，鋼構(gòu)件加工精度控制要求高。主橋橋面主要由3根箱型截面梁和它們之間的聯(lián)系鋼梁通過栓接和焊接組成橋面骨架，上鋪壓型鋼板混凝土。主橋橋面下弦與側(cè)面支撐鋼管為相貫節(jié)點(diǎn)連接。整個(gè)結(jié)構(gòu)桿件形式較多，連接節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，如何保證鋼構(gòu)件的加工精度到最后天橋整體的制作精度是本工程的技術(shù)難點(diǎn)之一。

2 鋼結(jié)構(gòu)加工制作工藝

2.1 深化設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的圖紙文件及CAD圖型文件，進(jìn)行消化和討論，根據(jù)設(shè)計(jì)圖尺寸建立1∶1的計(jì)算機(jī)三維模型，并按部套分類進(jìn)行細(xì)部設(shè)計(jì)。設(shè)繪結(jié)構(gòu)的部套圖、分段圖、桿件圖、機(jī)加工零件圖，注明接頭位置、焊接符號、坡口尺寸及制造技術(shù)要求等。部件圖、分段圖及機(jī)加工零件圖設(shè)計(jì)院審核認(rèn)可。

2.2 放樣工藝

加工前，在熟悉加工詳圖及技術(shù)要求的前提下，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，編制詳細(xì)的加工工藝和構(gòu)件表，并經(jīng)設(shè)計(jì)、監(jiān)理等有關(guān)部門的認(rèn)可，作為鋼結(jié)構(gòu)加工的依據(jù)。

按照施工設(shè)計(jì)圖紙和施工工藝的要求，采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行放樣，以確定各個(gè)零部件的精確尺寸；

對H型結(jié)構(gòu)，在翼板的寬度方向應(yīng)加放2 mm的焊接收縮余量；在腹板的寬度方向應(yīng)加放2 mm焊接收縮余量，在構(gòu)件的長度方向應(yīng)加放30 mm二次加工余量；

按放樣尺寸，并采用經(jīng)二級以上計(jì)量單位檢驗(yàn)合格的長尺。繪制零件草圖、編制數(shù)控程序和編制套料圖，供下料用。

2.3 號料與劃線

（1）號料前應(yīng)確認(rèn)材質(zhì)和熟悉工藝要求，然后根據(jù)排版圖、下料加工單和零件草圖進(jìn)行號料。（2）號料母材必須平直、無損傷及其他缺陷，否則應(yīng)先矯正。切割斷面深度大于1 mm的局部缺口、深度大于0.2 mm的割紋應(yīng)用紅色作標(biāo)記。

2.4 切割和刨削加工

（1）切割前應(yīng)清除母材表面的油污、鐵銹和潮氣；切割后氣割表面應(yīng)光滑無裂紋，熔渣和飛濺物應(yīng)除去。切邊應(yīng)打磨。

（2）切割后應(yīng)去除切割熔渣。對于組裝后無法精整的表面，應(yīng)在組裝前進(jìn)行處理。

（3）火焰切割后須自檢零件尺寸，然后標(biāo)上零件所屬的工作令號、構(gòu)件號、零件號，再由質(zhì)檢員專檢各項(xiàng)指標(biāo)，合格后才能流入下一道工序。

2.5 焊接H型梁加工制作

（1）放樣和下料：鋼板放樣采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行放樣，放樣時(shí)根據(jù)零件加工、焊接等要求加放一定加工余量及焊接收縮補(bǔ)償量；鋼板下料切割前用矯平機(jī)進(jìn)行矯平及表面清理，切割設(shè)備主要采用數(shù)控等離子、火焰多頭直條切割機(jī)等。

（2）焊接H型鋼構(gòu)件的組裝：組裝前先檢查組裝用零件的編號、材質(zhì)、尺寸、數(shù)量和加工精度等是否符合圖紙和工藝要求，確認(rèn)后才能進(jìn)行裝配。構(gòu)件組裝要按照工藝流程進(jìn)行，焊接H型構(gòu)件四條縱焊縫處30 mm范圍以內(nèi)的鐵銹、油污等應(yīng)清理干凈。筋板的裝配處應(yīng)將松散的氧化皮清理干凈。焊接H型構(gòu)件的翼板和腹板下料后應(yīng)在翼腹板上標(biāo)出長度中心線和腹板拼裝位置線，并以此為基準(zhǔn)進(jìn)行構(gòu)件的拼裝。構(gòu)件的翼板可以先壓反變形，反變形的數(shù)值可以通過試驗(yàn)確定。構(gòu)件拼裝可以在H型構(gòu)件拼裝機(jī)上進(jìn)行，為防止在焊接時(shí)產(chǎn)生過大的角變形，可預(yù)先采取反變形的措施。對于需起拱的鋼梁，可按設(shè)計(jì)圖紙的起拱曲線要求進(jìn)行起拱，因此此類H梁的腹板下料后應(yīng)先起拱并通過調(diào)整焊接順序來控制預(yù)拱度。構(gòu)件組裝完畢后應(yīng)進(jìn)行自檢和互檢，準(zhǔn)確無誤后再提交專檢人員驗(yàn)收，若在檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時(shí)向上反映，待處理方法確定后進(jìn)行修理和矯正。

（3）H型鋼構(gòu)件的焊接：拼裝定位焊所采用的焊接材料須與正式焊縫的要求相同。桿件拼裝好后吊入龍門式埋弧自動焊機(jī)上進(jìn)行焊接，焊接時(shí)按規(guī)定的焊接順序及焊接規(guī)范參數(shù)進(jìn)行施焊。對于鋼板較厚的桿件焊前要求預(yù)熱，采用陶瓷電加熱器進(jìn)行，預(yù)熱溫度按對應(yīng)的要求確定。

3 橋面分段的預(yù)拼裝

3.1 預(yù)拼單元的劃分

主橋的橋面分段在工廠內(nèi)必須進(jìn)行預(yù)拼裝，橋面分段的精確度是控制現(xiàn)場吊裝分段拼裝的基準(zhǔn)。由于整個(gè)橋面分段呈橢圓型面積過大，工廠內(nèi)無那么大的拼裝場地進(jìn)行整個(gè)主橋橋面的預(yù)拼，因此在廠內(nèi)可把橋面分段劃分為幾個(gè)單元分別進(jìn)行預(yù)拼，相鄰單元的桿件應(yīng)分別參與兩個(gè)單元的拼裝。

3.2 主橋橋面單元分段的制作和預(yù)拼工藝

（1）預(yù)拼胎架設(shè)置

①胎架縱向各點(diǎn)標(biāo)高按設(shè)計(jì)給定的線形設(shè)計(jì)，橫向考慮焊接變形和重力的影響，按照設(shè)計(jì)圖紙的起拱要求設(shè)置拱度。②胎架基礎(chǔ)必須有足夠的承載力，確保在使用過程中不發(fā)生沉降。胎架必須有足夠的剛度，確保胎架使用過程不變形。③在胎架上設(shè)置縱、橫基線和基準(zhǔn)點(diǎn)，以控制梁段的位置及高度，確保各部尺寸和立面線形，胎架外設(shè)置獨(dú)立的基線、基點(diǎn)，以便隨時(shí)對胎架進(jìn)行檢測。④拼裝完成后，應(yīng)重新對胎架進(jìn)行檢測，作好檢查記錄，確認(rèn)合格后方可進(jìn)行下一輪組拼。

（2）分段單元的預(yù)拼裝

主橋頂面分段單元的上弦節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)間內(nèi)外上弦桿、中弦桿和斜桿制作完成后再工廠的重型平臺上進(jìn)行分段單元的預(yù)拼裝。因主橋的內(nèi)外側(cè)面線性復(fù)雜，節(jié)點(diǎn)高低錯(cuò)落，進(jìn)行工程預(yù)拼裝是保證構(gòu)件運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場進(jìn)行立體分擔(dān)拼焊的重要保證。頂面分段的預(yù)拼采用反造的方式進(jìn)行即以頂面平面為胎架面進(jìn)行，分段預(yù)拼合格后做好構(gòu)件中心線、分段對合線、構(gòu)件編號等標(biāo)記，為減少現(xiàn)場的拼裝共作，頂面分段預(yù)拼完成后可進(jìn)行小單元的拼焊，但拼焊單元不能超出運(yùn)輸?shù)南拗瞥叽?，拆分成散件運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場進(jìn)行吊裝單元的立體拼焊。

①面預(yù)拼裝單元的劃分：預(yù)拼單元的劃分方法同橋面方法類似，相鄰單元的構(gòu)件需分別參與兩個(gè)單元的預(yù)拼。②拼流程：拼裝胎架的設(shè)置-首先定位鑄鋼節(jié)點(diǎn)-裝內(nèi)、外側(cè)上弦桿-裝內(nèi)、外側(cè)上弦桿間的聯(lián)系直桿-裝內(nèi)、外側(cè)上弦桿間的聯(lián)系斜桿-裝中弦鋼梁-面分段預(yù)拼成型。

（3）面單元制作和預(yù)拼要點(diǎn)

①根據(jù)主橋分段線形設(shè)置地樣控制點(diǎn)，構(gòu)件組裝時(shí)嚴(yán)格對合地樣點(diǎn)，精確控制分段線型。②通過端口控制工裝嚴(yán)格控制相鄰構(gòu)件端口匹配性及插接段構(gòu)件結(jié)合精度。③制定合理的組裝工藝，保證段的整體組裝精度要求及整體尺寸精度。④采用先進(jìn)的焊接方法及制定合理的焊接工藝，減少結(jié)構(gòu)變形造成的誤差，保證鋼箱梁的焊接質(zhì)量。⑤預(yù)拼完成后應(yīng)在分段上做好相關(guān)基準(zhǔn)線、對合線和中心點(diǎn)。⑥制作完成的橋面分段單元應(yīng)滿足運(yùn)輸尺寸的要求，同時(shí)重量應(yīng)控制在現(xiàn)場拼裝吊機(jī)的起重能力范圍。

參考文獻(xiàn)

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