鋼箱梁橋鋼結構制作加工與養(yǎng)護要點分析

曹俊杰，申鐵軍

(1.山西路橋第六工程有限公司,山西 晉中 030600;2.山西路橋建設集團有限公司,山西 太原 030006)

0 前 言

鋼箱梁制作加工和實施要根據(jù)項目構造和施工上的特點，制造加工單位應提前進行工地焊接工藝試驗評定，取得重要參數(shù)和經(jīng)驗，并經(jīng)建設單位、監(jiān)理、設計和專家組審查、批準后方可實施。實施工地焊接工藝必須嚴格，不可任意更改。

1 鋼箱梁制作加工

1.1 鋼箱梁材料采購

主要材料包括鋼板、焊條、焊絲、焊劑、剪力栓釘、油漆等。購置除必須滿足設計的種類要求外，材料進場還必須有廠家的質(zhì)量證明文件(質(zhì)量證明文件必須加蓋“紅章”)，并且進場后根據(jù)規(guī)范要求對原材料進行復試。原材料不滿足設計及規(guī)范要求的嚴禁進場，已進場但未通過復驗要求的嚴禁使用，并組織及時退貨。進場后的材料要堆放整齊，標識清晰。同材質(zhì)的鋼板應按板厚劃分，并且每個類型的明顯處應設置標志牌，標明材質(zhì)、厚度等參數(shù)；標準件應按照批號和規(guī)格堆放整齊，除進行必要的開箱檢查外，在未使用前不得擅自開箱，標準件要特別注意防水、防潮、防震；焊接輔材按類型(如焊條、焊絲、焊劑等)、規(guī)格分類存放，要特別注意防水、防潮、防雜質(zhì)。焰切或焊接輔材(如氧氣、工業(yè)丙烷等)應分類存放，特別注意防火、防熱，而且氧氣、工業(yè)丙烷嚴禁存放在同一房間內(nèi)[1-3]。

1)主要鋼材的生產(chǎn)廠家及材料的質(zhì)量證明書等報監(jiān)理工程師和建設單位批準，未經(jīng)批準的材料不得使用在本項目工程中。焊接材料應根據(jù)焊接工藝評定試驗結果確定。選定焊接材料，必須符合規(guī)定，并與所焊件材質(zhì)相匹配。焊接材料必須進行復驗。

2)涂裝材料涂裝技術要求、工藝要求、試驗方法、檢驗規(guī)則等均按《公路橋梁鋼結構防腐涂裝技術條件》(JT/T 722—2008)執(zhí)行，對購進的涂料及時進行抽樣檢驗。每個涂料品種的每一個生產(chǎn)批號均需抽取一個樣品，樣品數(shù)量為1～2 L(滿足抽驗需要即可)。抽樣后應及時送檢，涂料常規(guī)性能指標經(jīng)檢驗全部合格后方能正式使用。

1.2 鋼箱梁制作加工

1.2.1 放樣號料

鋼梁材料主要為Q355qD，主梁截面較大，鋼梁段支座處焊縫密集，焊后的變形、收縮大。放樣時，需考慮鋼箱梁的平曲線、豎曲線、橫坡、縱坡及超高，并考慮設計預拱度和施工預拱度。當鋼板的縱向、橫向機械性能相近并滿足設計基本要求時，可不受此限制。號料必須采用統(tǒng)一發(fā)放的經(jīng)檢驗的“標準尺”丈量。

1.2.2 切割加工

氣割切割各類鋼結構部位的零件，采用氣割切割，并優(yōu)先考慮仿形切割、數(shù)控自動切割、等離子切割等方法。氣割切割根據(jù)各種不同的板厚分檔分別評定。對于板厚超過40 mm的，加密板厚級差進行工藝評定?；鹧媲懈钤嚰囼?，應對不同的板厚及溫度條件進行切割前預熱，應驗證制造工作的熱量控制技術并保證：局部硬度不超過HV350；無其他危害結構使用性能的缺陷。對于主要受力構件的自由邊，當不是采用精密切割或等離子切割時，一律在氣割后刨邊或銑加工，刨邊是每側至少3 mm，加工面粗糙度Ra≤25 μm，其余留量由制造廠根據(jù)加工條件決定。對于氣割開坡口的板邊，可不進行刨加工，當應用砂輪打磨，去掉氧化皮。切割零件表面質(zhì)量要求見表1。切割垂直度偏差應不大于板厚的5%，且不大于1.5 mm。直線度△h≤0.5 mm/m。在全長內(nèi)且<1.5 mm。

表1 切割表面質(zhì)量要求

1.2.3 零部件加工

零件銑平要求不平整度≤0.1 mm，即100 μm，接觸面不得少于75%，當空隙<0.2 mm可視為接觸。零件磨光頂緊要求接觸部位應進行銑平加工，其不平整度≤0.1 mm,即100 μm。頂緊接觸面不得少于75%。當空隙<0.2 mm可視為接觸。零件邊緣加工后，應無雜刺、渣、波紋、崩坑等缺陷，應修磨勻順；刨銑時應避免油污污染鋼板。所有埋弧焊(包括角焊縫)被焊鋼板表面，在焊縫及坡口兩側用砂輪打磨等時，不允許施加過大壓力，以免造成過熱。凡助焊劑可能接觸部位的浮銹，均應一律去除干凈，以防浮銹夾入助焊劑中。所有引弧板與滅弧板的表面，均應磨光，徹底去除氧化皮。引板的材質(zhì)、厚度應與所焊件相同。材料表面?zhèn)蹜刂茷椋褐饕?零)構件與受力垂直方向<0.3 mm；主要(零)構件與受力平行方向<0.5 mm；其他(零)構件<0.8 mm。切割后的零件可以采用機械矯正或者火工矯正。熱矯正溫度控制在600℃～800℃且矯正后緩冷，不得用水急冷。

1.2.4 零件組裝

所有零件在組裝前都應進行尺寸檢查。合格后，方可組裝。接頭形式見圖1，組裝時應將相鄰焊縫錯開，錯開的最小距離應符合規(guī)定，見圖2。在去除點固定焊縫時，要防止出現(xiàn)過熱淬硬區(qū)。已鉆孔的零件、部件組裝時，必須以孔定位。各類焊縫坡口形式應按本橋設計圖紙以及規(guī)范的要求，認真檢查允許偏差。合格后，方可組裝焊接。

圖1 接頭形式

圖2 相鄰焊縫錯開距離

1.2.5 節(jié)段組裝

1)節(jié)段組裝制造精度對整個橋梁質(zhì)量影響極其重要，對構件應考慮必要的防止變形的措施，如設置臨時假隔艙等構造，確保接頭尺寸精度。分段的拼裝應考慮必要的防止構件變形的措施，如設置假隔艙等，以確保接頭尺寸精度。為提高節(jié)段組裝的精度，制造廠應編寫各種鋼結構節(jié)段制造工藝。其應包括：胎架結構，裝配方法，焊接順序，運輸方法等，并征得監(jiān)理單位的許可。

2)在主要構件上不宜使用或盡可能少使用臨時連接碼板。去除碼板時使用火焰切割并保留不少于3 mm的預留量，用砂輪打磨平齊，不允許錘擊拆除。對施焊碼板的板材表面部位做相應的磁粉檢測，以盡可能減少對母材及結構的損害。

3)各部件組裝的節(jié)段，事先應對縱、橫、豎向的各種拼接位置結合鋼材規(guī)格進行對接拼縫位置設計。各鋼結構節(jié)段的各類對接拼縫的位置應盡量上、下、左、右、前、后錯開，避免出現(xiàn)不必要的通縫。

4)制造各梁段的零件、部件編碼應記錄清楚節(jié)段的部位和各階段的報驗單，并提交監(jiān)理審核認可。部件和節(jié)段組拼工作必須在專業(yè)場地下進行，并應在平臺或胎架上組拼。組拼前應嚴格掌握鋼板的平整度，以保證鋼構件組拼后的平整度。

5)采用合理焊接順序，嚴格按批準的焊接工藝指導書的要求施焊，設置單向或雙向弧形胎架拼裝弧形分段，胎架要有足夠的剛度，并且每節(jié)分段組裝完成后需進行復測和調(diào)整，以保證分段的線形。

1.2.6 構件變形的控制

1)在組裝和連接一個結構的各個部分時，焊接工藝和程序應使變形和收縮盡量小并減少結構約束應力。要特別注意鋼主梁施焊后產(chǎn)生的變形，制造廠應為每一種構件的加工創(chuàng)立一個焊接程序，該程序應同接頭焊接工藝和整個制造方案結合起來，以加工出符合規(guī)定質(zhì)量要求的構件。制造廠應將焊接程序和變形控制方案提交建設單位、監(jiān)理征求意見。在對收縮有較大拘束條件下進行焊接時，焊縫應連續(xù)焊完。

2)構件焊接前，宜設置反變形。當構件焊接后產(chǎn)生較大的變形，應予以矯正。采用熱矯正法時，矯正溫度不宜超過800℃(一般為600℃～800℃)，應自然冷卻到環(huán)境溫度。溫度未降至環(huán)境溫度時，不得錘擊鋼料。嚴禁水冷卻。要采取有效措施防止鋼梁由于焊接產(chǎn)生的變形對鋼梁結構產(chǎn)生不利影響以及對高強螺栓接頭造成不密貼的現(xiàn)象。

2 鋼箱梁橋的養(yǎng)護

養(yǎng)護應遵守國家法律法規(guī)及業(yè)務主管部門涉及的相關內(nèi)容的規(guī)定和要求，涉及需要專業(yè)養(yǎng)護資質(zhì)單位進行養(yǎng)護作業(yè)的，要嚴格按照交通養(yǎng)護部門有關規(guī)定執(zhí)行。

1)依照國家及行業(yè)橋梁養(yǎng)護制度規(guī)范及時開展日常養(yǎng)護，內(nèi)容包括：對大橋的上部結構、下部結構、橋面系及附屬設施進行的日常巡查、經(jīng)常性檢查，實施清掃保潔、維護保養(yǎng)及預防性保養(yǎng)和修補其輕微損壞部分，使大橋保持整潔、完好狀態(tài)；做好大橋的橋面徑流系統(tǒng)日常檢查與日常養(yǎng)護，發(fā)現(xiàn)問題及時上報，按設計路徑將橋面水排到建設期修建的收集池內(nèi)。若收集池不能滿足排水需求，由管理單位負責整改。因建設單位整改不及時或不到位引發(fā)的各類問題由管理單位承擔全部責任。

2)建立完善的日常巡查及經(jīng)常性檢查制度，制定日常養(yǎng)護計劃，并將日常養(yǎng)護情況匯總分析結果于每月月底前報送建設單位，以便及時、準確地掌握橋梁狀況及相關信息。日常巡查不少于1次/天，要做好巡查記錄，發(fā)現(xiàn)問題及時安排養(yǎng)護。經(jīng)常檢查不少于1次/月，汛期應增加檢查頻率，要做好經(jīng)常性檢查記錄，并上報養(yǎng)護管理系統(tǒng)和橋梁養(yǎng)護管理系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)橋梁重要部件存在明顯缺損或異常情況時應及時上報管理單位，由管理單位安排處置。在巡查、檢查、評定過程中發(fā)現(xiàn)橋梁重要部件存在明顯缺損、較大隱患時，及時報管理單位，由管理單位負責核實處置，納入橋梁的大中修工程及專項工程實施。橋梁的定期檢查和特殊檢查由管理單位負責實施并承擔費用。

3)針對鋼結構橋，要根據(jù)相關規(guī)范要求制定鋼結構橋?qū)ｉT的防災、應急預案，并報管理單位。定期組織開展鋼結構演練，在出現(xiàn)自然災害、重大事故或其他緊急情況時，要充分發(fā)揮區(qū)域集中調(diào)度優(yōu)勢，采取有效措施應對突發(fā)事件，并將發(fā)生事件及臨時性處置情況及時通知管理單位。管理單位負責組織實施不可抗力事件的恢復重建工作。養(yǎng)護費用的核定與支付：養(yǎng)護費用依據(jù)養(yǎng)護預算編制標準執(zhí)行，并于每年初由監(jiān)管單位核定。管理單位按照年度核定的金額及時足額撥付鋼結構橋管理費用至養(yǎng)護單位指定賬戶，以確保養(yǎng)護單位正常開展管理單位委托的養(yǎng)護管理工作。管理單位負責對養(yǎng)護單位上報的養(yǎng)護計劃進行備案，負責橋梁結構的主體安全，實施橋梁大中修、專項工程管理以及組織審查重大經(jīng)營事項等。養(yǎng)護單位負責具體鋼結構養(yǎng)護工作，完善鋼結構養(yǎng)護管理制度，加強鋼結構的養(yǎng)護管理，確保鋼結構各項管理目標的實現(xiàn)。

3 結束語

焊接質(zhì)量是鋼箱梁橋施工的關鍵，而制造加工與安裝更是基礎，必須確保工程質(zhì)量。鋼結構由制造相應單位運至橋位現(xiàn)場指定地點后，由相應單位進行吊裝，工地焊接必須由原制造加工單位完成。制造加工單位應與安裝單位密切配合共同完成鋼箱梁安裝架設任務。

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