CN107201718A - 一种钢构桥梁的主纵梁制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种钢构桥梁的主纵梁制备方法，包括：钢板校平、放样、下料、边缘及零部件加工及矫正、部件组装五个步骤，其中，钢板在下料前，应对不符合下料要求的板材用热矫正进行校平，保证板材平面度；采用计算机放样技术，用计算机辅助设计，建立相应工程钢结构的模型，对各构件进行准确放样，绘制各构件零件详图，作为绘制下料套料图及数控编程的依据；号料严格按工艺套料图进行，钢板及大型零件的起吊转运采用磁力吊具，保证钢板及下料后零件的平整度；采用刨边机、镗床进行边缘处理，其粗加工面的光洁度高于Ra25μm，精加工面光洁度高于Ra12.5μm，加工深度为3～6mm。本发明的钢构桥梁的主纵梁制备方法，具有制备方法简单，制备精度高，误差范围小的有益技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种主纵梁制备方法，更具体的，一种用于钢构桥梁的主纵梁制备方法。
背景技术
在交通基础设施建设中，桥梁作为道路建设中跨越江河、山谷、沟壑、低地等的关键性工程越来越成为道路建设的主要组成部分，占比也越来越大，以全长1318公里的京沪高速铁路为例，桥梁长度达1061公里，占比超过80％。以铁路、公路建设为主的交通基础设施建设的发展将带动桥梁建设的发展，同时拉动了与桥梁建设高度相关的桥梁钢结构工程行业的进步。以公路建设为例，过去五年里，公路建设投资规模由2006年的6231.05亿元增加到了2010年11482.28亿元，增长了84.28％；与此相适应，全国特大公路桥梁也由2006年的1036座增加到了2010年的2051座，增幅为97.97％，体现出良好的联动发展趋势。
钢结构桥梁作为大跨径桥梁的主要构造形式，在路桥建设中得到了更为充足的发挥，并有效推动了桥梁钢结构工程行业的发展，行业协会统计数据显示，2010年全国桥梁钢结构工程完工量超过250万吨，为2004年的5倍多，成为因交通基础设施建设加速而发展较为迅速的行业之一。桥梁钢结构工程作为桥梁工程的重要组成部分，其完工质量直接影响到整个桥梁的施工进度和工程质量，进而对整个路桥工程造成影响，且一般大跨径桥梁的设计使用寿命动辄几十年，甚至上百年，这就对工程承担方的工程质量提出了严格的要求。
发明内容
本发明提供了一种钢构桥梁的主纵梁制备方法，该方法具有制备简单，成本低廉，结构稳定的有益技术效果。
为了实现本申请的目的，本申请采用的技术方案是：
一种钢构桥梁的主纵梁制备方法，其特征在于，包括以下步骤如：
一、钢板校平
钢板在下料前，应对不符合下料要求的板材用热矫正进行校平，保证板材平面度；
二、放样
1)采用计算机放样技术，用计算机辅助设计，建立相应工程钢结构的模型，对各构件进行准确放样，绘制各构件零件详图，作为绘制下料套料图及数控编程的依据；
2)根据制作工艺原则，通过模型采样拆解成单元，再将单元进一步拆解成零件；
3)经计算机数学放样处理，获得零件下料的精确理论尺寸，再根据接头加工要求和焊接收缩量确定下料加工的工艺尺寸：
下料工艺尺寸＝理论尺寸+焊接收缩量+加工余量；
三、下料
1)号料前核对钢板的牌号、规格，检查表面质量，再进行号料；
2)号料严格按工艺套料图进行，钢板及大型零件的起吊转运采用磁力吊具，保证钢板及下料后零件的平整度；
3)低合金钢钢板采用火焰切割，零件下料采用门式数控切割机、门式自动多头切割机、半自动切割机等进行精密切割，切口表面粗糙度达到Ra25μm；
4)焊缝坡口采用刨边加工或切割加工，达到预定技术要求；
5)对零件自由边经半自动打磨机进行倒角、打磨处理，确保外观质量达到美观要求和满足涂装工艺要求；
6)精密切割零部件边缘允许偏差±1.0mm；
四、边缘及零部件加工及矫正
1)边缘加工
采用刨边机、镗床进行边缘处理，其粗加工面的光洁度高于Ra25μm，精加工面光洁度高于Ra12.5μm，加工深度为3～6mm；
边缘的刨铣加工深度不应小于3mm，加工面粗糙度不高于25μm，顶紧传力面加工粗糙度不应高于12.5μm，顶紧加工面与板面的垂直度偏差，应小于板厚的1％，且不得大于0.3mm；
2)零部件加工及矫正
A.零件矫正前清除下料边缘的毛刺、挂渣。矫正后的钢料表面不应有明显凹痕和其它损伤；
B.平板冷弯矫正均在室内厂房油压机上进行，加工线形画线检查，加工环境温度不宜低于-12℃，否则将采用热煨，热煨温度控制在900～1000℃之间，但对于调质钢和控轧钢原则上不允许热加工；
C.热矫的温度控制在700～800℃，矫正后零件随空气缓慢冷却，降至室温以前，不得锤击或用水急冷，不允许水冷；
五、部件组装
步骤一
采用钢带刻划上翼缘板、下翼缘板板中定位线、上翼缘板定位线，上翼缘板板中定位线在两板面均需刻划；
在专用工字型组装胎架上组装上翼缘板、下翼缘板、腹板，按焊接作业指导书要求，在船型胎架上进行杆件主角焊缝焊接，焊接时主要从控制杆件扭曲变形和旁弯、拱度等方面进行综合考虑；
步骤二
采用钢带刻划腹板板中定位线、腹板有水平加劲一侧水平加劲定位线，竖向加劲定位线；在组装胎架上装配水平加劲与竖向加劲；装配时严格控制水平加劲装配定位精度，加劲肋装配垂直度；焊接水平加劲与竖向加劲立角焊缝并形成框架结构；
步骤三
构件翻身，采用钢带刻划竖向加劲定位线与横梁短接头定位参考线；在纵梁腹板上刻划钢锚箱定位线，划线时以拉索横隔板中心线和上翼缘板锚管孔中心线为基准，主要结构线有：拉索中心线、锚点的定位线、与纵梁腹板连接承拉板M3、M4定位线、锚垫板上加劲定位线；
步骤四
装配竖向加劲并完成除横梁短接头外所有加劲的焊接；装配钢锚箱时先安装与纵梁腹板连接承拉板M3、M4，然后以M3、M4为基准安装锚垫板M1，安装完成后，检测与M3、M4顶紧状态，顶紧面接触率合格后方可定位M1，否则应查找问题，调整M3、M4，调整完成后完成M1、M3及M4焊接与腹板的焊接。承拉板M3、M4、锚垫板M1与纵梁腹板需全熔透焊接，焊接过程中锚垫板M1在M3、M4背面同步烤刀加热，减少焊后变形，保证锚垫板平面度，焊接完成48小时后进行无损检测，合格后对焊缝进行超声波锤击以消除残余应力；
步骤五
安装锚箱靠内侧的加劲板，完成内侧与承拉板M3、M4及锚垫板的焊接，焊接时在承拉板M3与M4间添加支撑，以防止焊接收缩影响M3与M4的垂直度，焊接完成后，逐步安装靠外侧的加劲，完成与承拉板M3、M4及锚垫板的焊接；
步骤六
安装加劲板及锚板M2，并注意保证板的垂直度。待锚箱结构焊接完成后，安装锚管，并注意保证锚管的安装角度符合设计要求，锚管与纵梁顶板处点焊固定，待现场安装完成后安装封板固定；
步骤七
构件翻身，焊接水平加劲一侧未完成焊缝。
进一步地，所述主纵梁的标准段的长度为8.992m，顶板顶至底板顶全高为2.479m。
进一步地，带拉索锚固区节段的主纵梁腹板为Z向性能要求钢板。
附图说明
通过纯粹给出无限定示例并参考附图，本发明进一步的特性和优势将更加清晰，其中：
图1示出本申请一个实施方式的步骤一的示意图；
图2示出本申请一个实施方式的步骤二的示意图；
图3示出本申请一个实施方式的步骤三的示意图；
图4示出本申请一个实施方式的步骤四的示意图；
图5示出本申请一个实施方式的步骤五的示意图；
图6示出本申请一个实施方式的步骤六的示意图；
图7示出本申请一个实施方式的步骤七的示意图。
其中，腹板1、上翼缘板2、下翼缘板3、水平加劲4、竖向加劲5、承拉板M3、承拉板M4、锚垫板M1、锚板M2、锚管6。
具体实施方式
钢构桥梁的主纵梁钢结构部分主要构件为H型梁，最大板厚80mm，钢梁主要焊缝为一级全熔透焊缝，对钢梁焊缝质量控制及焊接变形控制是重点，钢梁联结采用高强螺栓，制孔精度及孔群尺寸控制是另一大重点。
1)纵梁
标准纵梁长度为8.992m，顶板顶至底板顶全高为2.479m，每片纵梁断面均为腹板内侧布置有三条纵向加劲肋的工字型截面，纵梁间中心对齐。其中上翼缘板宽900mm(在拉索预留孔处变宽补强)，厚度为28mm，下翼缘板宽900～1440mm，厚50～80mm。腹板板厚为28mm和36mm两种，设置纵向加劲肋20x220mm，每隔1.5m设置两侧横向加劲肋，尺寸分别对应为20x260和24x320。带拉索锚固区节段的纵梁腹板为Z向性能要求钢板。纵梁梁段工厂预制，梁段间设置8mm梁缝，在工地采用M30的高强螺栓连接，主梁纵向的竖曲线通过纵梁拼接接缝上、下缝之间的间隙差值来实现。
2)横梁
横梁分为标准横梁HL1，主塔处横梁HL2，压重横梁HL3、HL3a，辅助墩顶横梁HL4，边墩顶横梁HL5，全桥总计166件。桥梁中心线处梁高为2.73m，横梁下翼缘板水平，上翼缘板设置2％横坡。
标准横梁采用工字型断面，顺桥向基本间距4.5m，近主塔处逐渐加密至3.16m。横梁上翼缘为24x600mm，下翼缘板宽600mm，跨中11m范围内板厚30mm，其余范围板厚25mm；腹板板厚12mm。标准横梁仅腹板与纵梁栓接。
主塔处横梁采用双箱截面，顶缘宽2.18m，底缘宽2.1m，腹板间距1m。箱内设横隔板，顶板板厚为24mm，底板板厚30mm，中腹板板厚24mm，外腹板板厚16mm。距道路中心线11.3m处设置两个竖向支座，相应设置支承加劲。主塔处横梁腹板与纵梁栓接，顶板与纵梁焊接。
压重横梁采用工字形断面，顺桥向基本间距4.5m，近辅助墩处为3m，横梁上翼缘为24x600mm；下翼缘板宽600mm，跨中11m范围内板厚40mm，其余范围板厚35mm；腹板板厚16mm。压重横梁仅腹板与纵梁栓接。
辅助墩顶横梁采用单箱截面，顶缘高2.1m，底缘宽2.5m，腹板间距2m，箱内设横隔板，顶板板厚24mm，底板板厚30mm，腹板板厚35mm。箱梁底板通过焊钉及开孔板剪力键组成钢-砼双结合断面，其上填充压重砼，并设置辅助墩竖向拉索的锚固构造。距道路中心线10.25m处设置两个竖向支座，相应设置支承加劲。辅助墩顶横梁腹板与纵梁栓接，顶板与纵梁焊接。
边墩顶横梁采用双箱截面，由于伸缩缝设置的需要，梁高由2.478m变至2.078m(顶板顶至底板顶)，顶缘宽4.75m，底缘宽4.95m，腹板间距2.25m，箱内设横隔板，顶板板厚24mm，底板板厚30mm，箱梁底板通过焊钉及开孔板剪力键组成钢-砼双结合断面，其上填充压重砼，距道路中心线6m处设置两个竖向支座，相应设置支承加劲。边墩顶横梁腹板与纵梁栓接，顶板与纵梁焊接。
3)小纵梁
两钢纵梁之间设三道小纵梁，全桥共计495件，横向间距6.48m，小纵梁全高400m，顶板板厚16mm，外侧小纵梁顶板设单向2％(内向外)横坡，中间小纵梁顶板设双向2％(内向外)横坡；小纵梁腹板铅垂，板厚12mm；底板断面内水平，板厚12mm。
4)压重小纵梁
两钢纵梁之间与横梁竖向加劲对应位置共设14道压重小纵梁，全桥共计364件，底板顶面与横梁底板顶面对齐。采用工字形断面，梁高0.516m，上翼缘板16x260mm，小翼缘板16x260mm，腹板内设竖向加劲。
钢主梁采用Q345qD(-Z25)、Q345qD、Q235D钢材，钢锚梁采用Q345qD、Q235qC钢材，总计约7300t。
主纵梁上缘板厚度为28mm；腹板厚28mm、36mm，下缘板厚度为50mm、60mm、80mm，材质均为Q345qD，其中厚度≥28mm板材Z向性能级别Z25。
主纵梁相对应的钢锚箱在制造时同步安装。所有钢锚箱零件进行精确三维放样、零件采用精密等离子火焰切割设备进行下料，锚管下料时增设10mm机加工量、锚垫板孔径增设10mm机械加工量、承力板与纵梁腹板及锚板接触边增设5mm机加工量；锚垫板采用铣床进行双面加工，机加平面度为0.1mm，表面粗糙度按磨光顶紧面要求进行，锚垫板孔采用镗床进行镗孔，以保证孔精度；锚管零件两端均进行端面机加，严格保证锚管长度和接触面平面度。锚盘、锚管、锚垫板部件制作：制作时保证三个零件同轴度，锚垫板和锚管磨光顶紧装配后再进行焊接
主纵梁上、下翼缘板、腹板两端均有栓接孔群布置，水平加劲连接孔群采取在杆件预拼时用连接板配钻、横梁短接头在孔群加工后组装。
以下详述了钢构桥梁的主纵梁制备方法的一个具体实施方式，具体步骤如下：
1.钢板校平
钢板在下料前，应对不符合下料要求的板材用热矫正进行校平，保证板材平面度。
2.放样
1)采用计算机放样技术，用计算机辅助设计，建立相应工程钢结构的模型，对各构件进行准确放样，绘制各构件零件详图，作为绘制下料套料图及数控编程的依据。
2)根据制作工艺原则，通过模型采样拆解成单元，再将单元进一步拆解成零件。
3)经计算机数学放样处理，获得零件下料的精确理论尺寸，再根据接头加工要求和焊接收缩量确定下料加工的工艺尺寸：
下料工艺尺寸＝理论尺寸+焊接收缩量+加工余量
放样模拟后，将精密制作技术运用于整个施工过程，从而确保本工程结构件的制作满足相关施工图样、标书及规范的技术要求。
3.下料
1)号料前核对钢板的牌号、规格，检查表面质量，再进行号料。
2)号料严格按工艺套料图进行。钢板及大型零件的起吊转运采用磁力吊具，保证钢板及下料后零件的平整度。
3)低合金钢钢板采用火焰切割，零件下料采用门式数控切割机、门式自动多头切割机、半自动切割机等进行精密切割，切口表面粗糙度达到Ra25μm。
4)焊缝坡口采用刨边加工或切割加工，达到相关工艺文件确定的技术要求。
5)对零件自由边经半自动打磨机进行倒角、打磨处理(倒圆半径范围0.5～2.0mm)，确保外观质量达到美观要求和满足涂装工艺要求。
6)精密切割零部件边缘允许偏差±1.0mm。
4.零部件加工及矫正
1)边缘加工
加工设备主要采用刨边机、镗床等，其粗加工面的光洁度高于Ra25μm，精加工面光洁度高于Ra12.5μm，加工深度为3～6mm。
磨光顶紧边精加工，光洁度Ra12.5μm、垂直度小于0.01t且小于0.3mm。
焊接坡口采用刨边机或火焰切割成形。
边缘的刨铣加工深度不应小于3mm(当边缘硬度不超过HV350时，其加工可不受此限制)，加工面粗糙度不高于25μm，顶紧传力面加工粗糙度不应高于12.5μm，顶紧加工面与板面的垂直度偏差，应小于板厚的1％，且不得大于0.3mm。
2)工艺规定的加工尺寸允许偏差，应能满足部件成品尺寸允许偏差的规定。
2)零部件加工及矫正
1)零件矫正前清除下料边缘的毛刺、挂渣。矫正后的钢料表面不应有明显凹痕和其它损伤。
2)平板冷弯矫正均在室内厂房油压机上进行，加工线形画线检查，加工环境温度不宜低于-12℃，否则将采用热煨，热煨温度控制在900～1000℃之间。但对于调质钢和控轧钢原则上不允许热加工。
3)热矫的温度控制在700～800℃，矫正后零件随空气缓慢冷却，降至室温以前，不得锤击或用水急冷。不允许水冷。
5.部件组装
步骤一
检查来料的零件标识、坡口形式、外形尺寸符合要求；
采用钢带刻划上翼缘板、下翼缘板板中定位线、上翼缘板定位线，上翼缘板板中定位线在两板面均需刻划；
在专用工字型组装胎架上组装上翼缘板、下翼缘板、腹板，按焊接作业指导书要求，在船型胎架上进行杆件主角焊缝焊接，焊接时主要从控制杆件扭曲变形和旁弯、拱度等方面进行综合考虑；
步骤二
采用钢带刻划腹板1板中定位线、腹板有水平加劲一侧水平加劲定位线，竖向加劲定位线；在组装胎架上装配水平加劲与竖向加劲；装配时严格控制水平加劲装配定位精度，加劲肋装配垂直度；焊接水平加劲与竖向加劲立角焊缝并形成框架结构。
步骤三
构件翻身，采用钢带刻划竖向加劲定位线与横梁短接头定位参考线；在纵梁腹板上刻划钢锚箱定位线，划线时以拉索横隔板中心线和上翼缘板锚管孔中心线为基准，主要结构线有：拉索中心线、锚点的定位线、与纵梁腹板连接承拉板M3、M4定位线(板中心线)、锚垫板上加劲定位线(板中心线)；
步骤四
装配竖向加劲并完成除横梁短接头外所有加劲的焊接；装配钢锚箱时先安装与纵梁腹板连接承拉板M3、M4，然后以M3、M4为基准安装锚垫板M1，安装完成后，检测与M3、M4顶紧状态，顶紧面接触率合格后方可定位M1，否则应查找问题，调整M3、M4，调整完成后完成M1、M3及M4焊接与腹板的焊接。承拉板M3、M4、锚垫板M1与纵梁腹板需全熔透焊接，焊接过程中锚垫板M1在M3、M4背面同步烤刀加热，减少焊后变形，保证锚垫板平面度，焊接完成48小时后进行无损检测，合格后对焊缝进行超声波锤击以消除残余应力。
步骤五
安装锚箱靠内侧的加劲板，完成内侧与承拉板M3、M4及锚垫板的焊接，焊接时在承拉板M3与M4间添加支撑，以防止焊接收缩影响M3与M4的垂直度，焊接完成后，逐步安装靠外侧的加劲板，完成与承拉板M3、M4及锚垫板的焊接。
步骤六
安装加劲板及锚板M2，并注意保证板的垂直度。待锚箱结构焊接完成后，安装锚管，并注意保证锚管的安装角度符合设计要求，锚管与纵梁顶板处点焊固定，待现场安装完成后安装封板固定。
构件翻身，焊接水平加劲一侧未完成焊缝。
Claims (3)
1.一种钢构桥梁的主纵梁制备方法，其特征在于，包括以下步骤如：
一、钢板校平
钢板在下料前，应对不符合下料要求的板材用热矫正进行校平，保证板材平面度；
二、放样
1)采用计算机放样技术，用计算机辅助设计，建立相应工程钢结构的模型，对各构件进行准确放样，绘制各构件零件详图，作为绘制下料套料图及数控编程的依据；
2)根据制作工艺原则，通过模型采样拆解成单元，再将单元进一步拆解成零件；
3)经计算机数学放样处理，获得零件下料的精确理论尺寸，再根据接头加工要求和焊接收缩量确定下料加工的工艺尺寸：
下料工艺尺寸＝理论尺寸+焊接收缩量+加工余量；
三、下料
1)号料前核对钢板的牌号、规格，检查表面质量，再进行号料；
2)号料严格按工艺套料图进行，钢板及大型零件的起吊转运采用磁力吊具，保证钢板及下料后零件的平整度；
3)低合金钢钢板采用火焰切割，零件下料采用门式数控切割机、门式自动多头切割机、半自动切割机等进行精密切割，切口表面粗糙度达到Ra25μm；
4)焊缝坡口采用刨边加工或切割加工，达到预定技术要求；
5)对零件自由边经半自动打磨机进行倒角、打磨处理，确保外观质量达到美观要求和满足涂装工艺要求；
6)精密切割零部件边缘允许偏差±1.0mm；
四、边缘及零部件加工及矫正
1)边缘加工
采用刨边机、镗床进行边缘处理，其粗加工面的光洁度高于Ra25μm，精加工面光洁度高于Ra12.5μm，加工深度为3～6mm；
边缘的刨铣加工深度不应小于3mm，加工面粗糙度不高于25μm，顶紧传力面加工粗糙度不应高于12.5μm，顶紧加工面与板面的垂直度偏差，应小于板厚的1％，且不得大于0.3mm；
2)零部件加工及矫正
A.零件矫正前清除下料边缘的毛刺、挂渣。矫正后的钢料表面不应有明显凹痕和其它损伤；
B.平板冷弯矫正均在室内厂房油压机上进行，加工线形画线检查，加工环境温度不宜低于-12℃，否则将采用热煨，热煨温度控制在900～1000℃之间，但对于调质钢和控轧钢原则上不允许热加工；
C.热矫的温度控制在700～800℃，矫正后零件随空气缓慢冷却，降至室温以前，不得锤击或用水急冷，不允许水冷；
五、部件组装
步骤一
采用钢带刻划上翼缘板、下翼缘板板中定位线、上翼缘板定位线，上翼缘板板中定位线在两板面均需刻划；
在专用工字型组装胎架上组装上翼缘板、下翼缘板、腹板，按焊接作业指导书要求，在船型胎架上进行杆件主角焊缝焊接，焊接时主要从控制杆件扭曲变形和旁弯、拱度等方面进行综合考虑；
步骤二
采用钢带刻划腹板板中定位线、腹板有水平加劲一侧水平加劲定位线，竖向加劲定位线；在组装胎架上装配水平加劲与竖向加劲；装配时严格控制水平加劲装配定位精度和加劲肋装配垂直度；焊接水平加劲与竖向加劲立角焊缝并形成框架结构；
步骤三
构件翻身，采用钢带刻划竖向加劲定位线与横梁短接头定位参考线；在纵梁腹板上刻划钢锚箱定位线，划线时以拉索横隔板中心线和上翼缘板锚管孔中心线为基准，主要结构线有：拉索中心线、锚点的定位线、与纵梁腹板连接承拉板M3、M4定位线、锚垫板上加劲定位线；
步骤四
装配竖向加劲并完成除横梁短接头外所有加劲的焊接；装配钢锚箱时先安装与纵梁腹板连接承拉板M3、M4，然后以M3、M4为基准安装锚垫板M1，安装完成后，检测与M3、M4顶紧状态，顶紧面接触率合格后方可定位M1，否则应查找问题，调整M3、M4，调整完成后完成M1、M3及M4焊接与腹板的焊接。承拉板M3、M4、锚垫板M1与纵梁腹板需全熔透焊接，焊接过程中锚垫板M1在M3、M4背面同步烤刀加热，减少焊后变形，保证锚垫板平面度，焊接完成48小时后进行无损检测，合格后对焊缝进行超声波锤击以消除残余应力；
步骤五
安装锚箱靠内侧的加劲板，完成内侧与承拉板M3、M4及锚垫板的焊接，焊接时在承拉板M3与M4间添加支撑，以防止焊接收缩影响M3与M4的垂直度，焊接完成后，逐步安装靠外侧的加劲，完成与承拉板M3、M4及锚垫板的焊接；
步骤六
安装加劲板及锚板M2，并注意保证板的垂直度。待锚箱结构焊接完成后，安装锚管，并注意保证锚管的安装角度符合设计要求，锚管与纵梁顶板处点焊固定，待现场安装完成后安装封板固定；
步骤七
构件翻身，焊接水平加劲一侧未完成焊缝。
2.根据权利要求1所述的一种钢构桥梁的主纵梁制备方法，其特征在于，所述主纵梁的标准段的长度为8.992m，顶板顶至底板顶全高为2.479m。
3.根据权利要求1和2所述的一种钢构桥梁的主纵梁制备方法，其特征在于，带拉索锚固区节段的主纵梁腹板为Z向性能要求钢板。
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