鋼箱梁制作安裝的控制要點及技術(shù)分析

林少偉

摘 要：在我國地形變化呈現(xiàn)多樣性，解決交通問題離不開大跨徑橋梁，鋼箱梁橋跨徑大，橋梁自重較輕抗震性能好，但是對于鋼箱梁橋需要克服鋼橋易腐蝕，施工技術(shù)要求較高等技術(shù)問題，本文針對實際建設(shè)工程對橋梁施工的制作與安裝控制要點做系統(tǒng)分析，以便對于鋼橋梁施工過程要點和難點更好的把握。

關(guān)鍵詞：箱梁焊接;涂裝;橋梁安裝;質(zhì)量控制

0 引言

我國經(jīng)濟不斷發(fā)展，橋梁建設(shè)中常用的大跨徑鋼箱梁橋施工做簡單分析介紹，通過對工程實例中遇到的相關(guān)問題提出對應(yīng)的解決措施，鋼箱梁在施工過程的要點和難點是重點控制因素。本文選用的拱形鋼箱梁橋大多用于技術(shù)要求高的跨河和跨山區(qū)路段，該結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到后期橋梁的使用壽命[1]。

1 工程實例分析

1.1 項目概況

本文選用某跨江建設(shè)工程為研究對象，橋梁標準橫斷面寬度36.5 m，橋面布置為：人行道（2.5 m）+側(cè)分帶（3.75 m）+機動車道（11.5 m）+中央分隔帶（1.0 m）+機動車道（11.5 m）+側(cè)分帶（3.75 m）+慢行道（2.5 m）=橋梁寬度（36.5 m）。橋梁主拱跨度是145 m，拱橋矢高大約32 m，該主拱矢跨比為1/4.5，橋拱采用二次拋物線形，主拱肋內(nèi)傾70°。箱型截面肋寬1.85 m，鋼箱截面高變化由3.2 m均勻變化至拱頂高2.2 m。

拱肋通過鋼箱橫撐連為一體。每個拱肋分為7個節(jié)段。其中包括：拱梁節(jié)點段、標準段（S1、S2、S3節(jié)段），如圖1所示。

2 鋼箱梁制作材料要求

2.1 箱梁鋼材的選用

主縱梁、中橫梁及小縱梁采用Q345qC鋼，拱梁節(jié)點、拱肋及風撐采用Q370qC鋼，對于厚度≥30 mm的鋼板要求100%探傷檢驗。鋼板質(zhì)量等級為Ⅰ級，且近焊縫區(qū)域各200 mm內(nèi)不得有任何片狀缺陷。拱梁節(jié)點段主拱肋內(nèi)側(cè)腹板采用Z向鋼板。Z向鋼板的含硫量不大于0.005%，鋼板厚度方向性能級別及斷面收縮率的平均值不小于35%，單個值不小于25%，并按照規(guī)范進行超聲波檢驗。焊接采用與母材相匹配的焊絲、焊劑和手工焊條，焊接材料應(yīng)符合規(guī)范技術(shù)規(guī)定，同時應(yīng)通過焊接工藝評定試驗進行選擇，在施工過程中焊條、焊劑、焊絲的選擇需要按照工程相應(yīng)規(guī)范和標準進行抽樣檢查，合格后才能夠使用。所選用的保護氣體（CO2）的氣體純度需要大于99.9%。

2.2 梁體防腐涂裝

鋼箱梁橋的防腐材料選擇是非常重要的，防腐涂裝通常由電鍍和涂刷兩種方式，涂裝層直接決定著鋼橋的壽命長短。涂裝或電鍍通常主體拼裝結(jié)構(gòu)采用廠內(nèi)進行防銹處理。采用涂漆方式在廠內(nèi)完成全部底漆、中間漆的涂刷、第一道面漆的涂刷，拼裝完成后表面進行第二層漆的涂刷，并保證每層涂刷均滿足設(shè)計及相關(guān)規(guī)范規(guī)定要求。現(xiàn)場涂裝層的變更必須經(jīng)設(shè)計同意才能夠進行方案變更。

2.2.1 涂裝要求

鋼箱梁橋涂裝部位分別為箱梁外表、鋼箱梁和混凝土結(jié)合斷面、鋼箱梁內(nèi)測表面、高強螺栓等連接部件，具體涂裝部位滿足以下條件都需要進行防銹處理，大體分為以下四部分：

（1）鋼箱梁外表面系指所有暴露于大氣中的鋼梁外表面部分。

（2）鋼箱梁內(nèi)部處于密封空間內(nèi)，需要進行有效除濕才能夠更好的保護鋼箱梁不受腐蝕，有效的增加箱梁的壽命。

（3）鋼砼結(jié)合面系指鋼梁與混凝土橋面板的結(jié)合處，其防腐壽命與橋面板相同，涂裝完成后，在鋼結(jié)構(gòu)與橋面板結(jié)合邊線處涂布HM106聚硫型高強防水密封膠。

（4）鋼防撞護欄與檢修道欄桿防腐涂裝采用熱鍍鋅處理。由于防腐要求，鋼拱、鋼主縱梁內(nèi)部須為密閉空間，對于鋼拱、鋼主縱梁上與外界連通的過焊孔等孔洞應(yīng)采用HM106聚硫型高強防水密封劑進行密封。

2.2.2 防腐材料及工藝要求

本文選用的鋼橋梁選用“氟碳面漆+冷噴鋅”效果比較好的防腐體系，在進行防腐處理前要保證表面沒有凸起、坑洞等影響橋梁使用壽命的機制，常用的會采用拋丸和噴砂對防銹面進行拋光處理。在選用材料時應(yīng)該選用同樣型號規(guī)格、同一廠家的材料，以便更好的保證施工質(zhì)量，以避免不同的廠家?guī)淼漠a(chǎn)品質(zhì)量差異影響鋼箱梁的涂裝效果[2]。

2.2.3 防腐涂裝質(zhì)量檢查

（1）表面處理：涂裝部位清潔度達到標準要求。

（2）施工前快速檢驗及施工過程材料復檢：橋梁制造廠需在防腐施工前進行防腐材料快速認可檢驗，制作冷噴鋅單層及復層樣板，與設(shè)計方共同確認材料合格后方可使用。由橋梁制造廠制作提供冷噴鋅單層樣板，進行360小時快速劃線鹽霧測試，確認無起泡、生銹、脫落現(xiàn)象后使用;制造廠提供三層樣板，測試涂層配套性，拉開法測試涂層體系附著力≥5 MPa。

（3）涂層外觀質(zhì)量：鋼箱梁的涂層要均勻飽滿，嚴禁出現(xiàn)氣泡和蜂窩，并且需要嚴格檢查涂裝部位，避免漏涂和誤涂等現(xiàn)象發(fā)生，一個部件的使用壽命會影響整個箱梁的使用命，因此涂裝的外觀質(zhì)量是控制涂裝質(zhì)量的有效措施[3]。

3 鋼箱梁采購與焊接

3.1 鋼材采購要求

鋼結(jié)構(gòu)施工要求：鋼結(jié)構(gòu)及其零件制造使用的鋼材，其化學成分、力學性能等必須符合下表規(guī)定的標準和圖紙及相關(guān)技術(shù)要求。鋼材的復驗程序如圖2。

3.2 鋼材的焊接

本橋鋼結(jié)構(gòu)焊縫主要有全焊透坡口焊縫、部分焊透坡口焊縫以及普通角焊縫三種形式[4]。

3.2.1 鋼橋焊接要求

（1）腹板、頂?shù)装?、肋板對接必須采用全熔透的對接焊縫。

（2）腹板與頂?shù)装逯g的T型接頭應(yīng)采用焊透的T形對接與角接組合焊縫。

（3）頂?shù)装寮案拱迮c隔板間T型接頭應(yīng)采用部分熔透的T形對接與角接組合焊縫。

（4）縱向加勁肋與頂?shù)装寮案拱彘g采用雙面貼角焊縫，焊腳高度為10 mm。

（5）錨拉板與塔壁之間的T型接頭應(yīng)采用焊透的T形對接與角接組合焊縫。

（6）錨拉板與隔板之間T型接頭應(yīng)采用部分熔透的T形對接與角接組合焊縫。

（7）錨腹板與錨拉板之間的T型接頭應(yīng)采用焊透的T形對接與角接組合焊縫。

（8）錨腹板與塔壁及隔板之間T型接頭應(yīng)采用部分熔透的T形對接與角接組合焊縫。

3.2.2 鋼箱梁橋的焊接

鋼箱梁結(jié)構(gòu)通常采用二氧化碳保護焊接和電弧焊接兩種形式。

（1）每個單元器件的焊接：立角焊接選用二氧化碳保護焊接。梁段間的焊接選用二氧化碳保護進行焊接，自動焊接底板、埋板、隔板等梁的制作;橋面系等附屬結(jié)構(gòu)設(shè)施采用二氧化碳半自動焊接，自動焊接有困難時需要進行手動焊接。

（2）在箱梁的焊接時應(yīng)避免潮濕、雨天等惡劣天氣，對于有風的天氣需要采取有效的防風措施，焊接部位有銹蝕、油漬、水分、氧化皮等影響焊接效果因素存在時，需要對表面進行清潔后再進行焊接。焊接部位存在裂縫或搭接縫隙時需要進行焊接填充。

（3）鋼箱梁的頂板和底板加筋肋焊接采用全熔透焊接，以保證焊接縫的飽滿，以避免焊接不密實產(chǎn)生疲勞損壞。當加筋肋的厚度大于16 mm時，頂板、底板與主板的搭接宜選用坡口部分熔透的方式進行焊接。箱梁焊接過程中所有搭接部位盡可能選用熔透焊接以保證箱梁整體結(jié)構(gòu)的承載力。鋼箱梁的主要受力部位是頂板、底板、腹板三個部分，因此在施工過程中要嚴格控制焊接質(zhì)量。

3.3 拱肋的安裝施工

拱肋是本橋重要的組成結(jié)構(gòu)，對于拱肋的吊裝施工，現(xiàn)場需要配備專業(yè)技術(shù)人員進行指導拱肋的安裝，在安裝時進行實時同步校核安裝情況。常用的吊裝方式是兩點式吊裝，通過纜索吊裝到安裝位置進行初步定位，根據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)現(xiàn)場進行微調(diào)校準定位位置。定位包括橫向偏位、縱線偏位和高差偏位調(diào)整，最終經(jīng)過不斷地調(diào)整使得拱肋定位滿足設(shè)計要求。拱肋就位后需要采用橫向風纜固定，并將拱腳焊接在主橋梁的拱腳上，依次進行拱肋定位合攏，合攏溫度宜控制在15℃左右，以減少溫度影響。

拱肋安裝完成后需要通過橫撐對兩側(cè)拱肋進行連接，連接完成后即可以將固定風纜進行拆除，同時需要拆除拱肋的支架，支架安裝從中間向兩端的順序進行拆除。

拱肋需要根據(jù)重量進行吊裝設(shè)備的選擇，以便能夠安全的進行吊裝施工作業(yè)。吊裝的順序按照先拱腳，其次拱身，最后進行拱頂合攏吊裝。拱肋拼裝過程中偏差較小不宜控制時采用千斤頂進行調(diào)節(jié)，以使得拱肋控制點坐標滿足設(shè)計精度要求，拱肋調(diào)節(jié)到設(shè)計要求的精度后要及時進行焊接，如果因特殊原因擱置一段時間再進行焊接時，需要重新校對拱肋的精度。拱肋安裝完成后需要及時進行橫撐的安裝施工，以便兩個半拱成為一個整體，更好的滿足穩(wěn)定性要求。

4 鋼箱梁安裝質(zhì)量保證措施

4.1 施工質(zhì)量管理

4.1.1 施工質(zhì)量驗收

項目設(shè)置專門質(zhì)量檢查小組，對于質(zhì)量驗收自行檢查合格后報監(jiān)理單位進行驗收。以下是針對本項目的質(zhì)量內(nèi)部管理流程圖，如圖3。

本項目在施工過程采用全面管理的措施，每道工序完成后需要現(xiàn)場質(zhì)量監(jiān)督員檢查合格并形成完整的檢查記錄后才可以向監(jiān)理單位進行報驗，重要的工序施工配備兩名施工技術(shù)人員進行監(jiān)督，以更好的保證施工質(zhì)量。

質(zhì)量管理重要的一個環(huán)節(jié)就是資料管理，項目對于資料要求按照現(xiàn)場實際情況進行記錄，每項工程需要有檢查相關(guān)資料，以保證資料真實性、完整性。

在工序完成交付前保證按照合同規(guī)定的內(nèi)容和規(guī)范規(guī)定要求施工完成，過程中的驗收和隱蔽工程驗收的資料完整，施工中遇到的問題和處理措施滿足相關(guān)規(guī)定及要求后方可進行驗收，同時編制交竣工驗收資料文件，保證工程完整性，出現(xiàn)問題有據(jù)可查，滿足合同文件的相關(guān)要求。

（1）內(nèi)部驗收相關(guān)要求。工程過程檢查及驗收需保證滿足規(guī)范標準和合同要求，每項工程驗收由項目經(jīng)理組織質(zhì)檢員、工程管理人員、驗收小組對工程質(zhì)量進行驗收。每項內(nèi)部檢查需要根據(jù)合同、規(guī)范和標準進行全面的質(zhì)量評價，形成綜合性書面意見，對于工程缺陷需要及時采取補救措施，并形成完整的施工整改紀要。整改后的工程需要進行復檢。

（2）外部驗收相關(guān)要求。內(nèi)部質(zhì)量驗收合格后需要形成完整的資料向建設(shè)單位提出驗收申請，以保證項目質(zhì)量滿足建設(shè)要求。外部驗收合格后方可進行下一步施工。

4.2 施工材料進場檢查措施

鋼箱梁制作前需要對材料質(zhì)量進行檢查，指定材料的進場質(zhì)量檢驗程序是非常重要的措施，本次采購的進場材料由專人進行交貨和驗收，對每一批次材料進場進行抽檢，重要部件需要按照相關(guān)要求進行試驗。材料進場后需要分類、分標準進行堆放，材料需要堆放整齊、標識牌完好明確、做好防潮防雨的措施。

4.3 構(gòu)件防變形焊接

4.3.1 構(gòu)件焊接變形試驗

鋼箱梁焊接部件較多，因此影響焊接質(zhì)量的因素也較多，常見的影響鋼箱梁焊接因素包括梁板的厚度、焊縫的搭接形式、焊縫質(zhì)量要求、焊接的空間等限制條件，為了保證焊接質(zhì)量，施工前需要對焊縫進行變形試驗測試，以更好的保證焊縫滿足鋼箱梁荷載要求，另外鋼箱梁的焊接作業(yè)應(yīng)選用焊接經(jīng)驗豐富的焊工。焊縫的變形受溫度影響較大，因此選擇溫度相對較低時進行焊接作業(yè)，以保證溫度對焊縫作業(yè)影響較小。

4.3.2 焊接部位的變形控制

（1）鋼箱梁下料前需要經(jīng)過批檢驗合格，作業(yè)場地要保證平整且滿足平整度的相關(guān)規(guī)范要求，下料尺寸的精確控制對于焊接至關(guān)重要，通常采用無差別尺寸進行下料能夠很好的保證搭接位置的平順，焊接尺寸更符合設(shè)計要求，焊接部位的變形更容易控制。

（2）鋼箱梁橋的裝配和固定。下料工人需要經(jīng)過專門培訓且有著豐富的鋼箱梁橋施工經(jīng)驗，下料的精度直接關(guān)系到裝配質(zhì)量的好壞，采取工裝對組裝完畢的梁體加以固定后施焊，防止施焊過程中產(chǎn)生的角變形，同時減少撓曲變形、扭曲變形。

4.3.3 嚴格控制和選取施工參數(shù)

需要通過試驗對鋼箱梁各部位的氣溫影響參數(shù)、縫隙寬度影響、板厚等收縮和變形影響，按照相關(guān)試驗參數(shù)數(shù)據(jù)作為施工工藝的制定和施工參數(shù)選取的依據(jù)，鋼板焊接節(jié)點的變形控制可以按照相關(guān)參數(shù)進行估算，并經(jīng)過反復試驗來修正。

5 結(jié)語

本文通過對提籃式鋼箱梁拱橋工程的制作安裝及計算要點進行分析，總結(jié)出以下幾點：

（1）全文依托實際提籃式鋼箱梁拱橋，從橋梁材料的選擇和材料的防腐進行全面分析，并針對該橋梁提出技術(shù)措施。

（2）對橋梁主要部件拱肋的安裝過程進行分析，拱肋在施工過程中安裝位置的校準和校準后的及時焊接非常重要。

（3）最后從本次工程實際出發(fā)，闡述了鋼箱梁橋梁質(zhì)量控制方法及控制要點，從管理、材料進場、焊接變形控制三方面出發(fā)，為鋼箱梁橋施工質(zhì)量控制提供寶貴經(jīng)驗要求。

參考文獻：

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