钢结构施工技术方案..

现以铁路高架桥工程钢箱梁为例。

（一）、高架桥钢箱叠合梁，在高架桥工程中，跨越铁路，梁段划分为A、B、C、D、E、F制作段，制作段平均重量约为70吨。 .制造程序框图 原材准备 材料复验

（二）、材料 1．主要材料汇总

另见材料备料计划书。 2．材料保证

为使钢箱梁制造所用各种材料的质量得到保证，公司对用于本工程使用的原、辅材料提出以下要求：

1) 按ISO19002质量体系要求，供货方必须是通过分供方评定的厂家；

钢箱梁整体组装、焊接 厂内预拼装及匹配出孔 涂装→标记→运输 横隔板单元制作 T型腹板单元制作 底板单元制作 联接系单元 放样→号料→切割→ 接料→制 孔 钢板预处理 工艺文件编制 工装制造安装焊接工艺编制 施工图转化 工装设计 焊接工艺评定 设计图及设计文件 工 艺 文 件 下 发 2) 利进行。

.供货厂家必须承诺按本工程进度要求供货，以保证钢箱梁生产的顺

3．材料复验 1)

钢梁制造所用材料应符合设计文件的要求和现行标准的规定（符合

GB1591-88）。除必须有材料质量证明书外，还应进行复验，复验合格者方能使用。材料检验合格，由质检部门在原质保书上加盖合格印章，编上序号，作为领料依据；不合格材料反馈给供货单位及时换料。

2)

所有钢料应符合设计文件的要求。除必须有材料出厂证明书外，钢

材还应按同一牌号、同一炉号、同一规格、同一轧制厚度及同一出厂状态每10个炉（批）号复验，每批重量不大于60吨，其复验与判定规则应符合GB/T247的规定。

3) 剪力钉的技术条件应符合GB10433的规定，焊接完成后高度为170mm，实际供货长度应增加6mm，剪力钉焊接瓷环应符合JB4146的要求。

4) 高强度螺栓、螺母及垫圈采用10.9S级，其技术条件应符合GB/T1228-1231的规定。其施工方法按《钢结构高强螺栓连接的设计、施工及验收规程》JGJ82-91的有关规定执行。 （三）、技术准备

1．施工图转化及工艺文件编制

钢结构技术部在对设计图纸进行工艺审查及可行性分析论证后，并提交工艺审查修改意见报设计院批准后进行施工图转化、工艺文件编制等工作。 2．工装设计

为了保证钢梁的制造质量，提高制造效率，公司将设计制造一系列工装，主要有：

1）腹板单元组装胎型 2）腹板单元焊接胎架 3）横隔板单元组装胎型 4）横隔板单元焊接胎架 5）整体组装胎架 6）各类钻孔模样板 7) 预拼装胎架 3．焊接工艺评定

公司焊接试验室根据高架桥工程钢箱梁图纸和《钢结构工程施工及验收规

范》（GBJ205），针对钢梁的连接形式进行焊接试验及工艺评定，写出焊接工艺评定报告。并以此作为编制焊接工艺的依据，指导焊接施工及检验，具体的各种试验由焊接试验室完成。

焊接工艺评定工艺流程框图

(四)、箱梁制造工艺方案 1．单元件制作

根据结构形式将整个制作段划分成一下单元：底板单元、腹板单元、隔板单元、连接系单元。 2．底板单元 2.1工艺流程图

2.2工艺要点及质量要求

1) 底板采用数控火焰精密切割，并用赶板机矫平，下料后要在规定位置打写零件号，槽型闭口肋盖板(Wi)纵向分4段下料。

2) 精确划线卡样钻制连接孔，划线时孔群间预留焊接收缩量。

3) 在组装胎架上划线组装纵向加劲肋。纵肋组装时采用火焰修正配合，保证使之与底板密贴并满足桥梁平面曲线和竖曲线线形的要求。切勿强制组装，使底板与胎架脱离，造成 桥梁竖曲线出现偏差。制作段A、E一端、制作段C两端，底板纵向加劲肋（Si）留800mm嵌补段，待预拼装时匹配组装，制作

下料矫正 制 孔 纵肋组、焊、修 编制焊接工艺 X射线照工艺评定报告 焊接材料 外观质量 检 验 超声波探机械性拉伸试验 冲击试验 弯曲试验 酸蚀试验 硬度试验 焊接试板 试验项目 焊接方法 焊接试验 坡口形式 段B、C在BC接口端的留800mm嵌补段,待工地高强度螺栓终拧后焊接。

3．腹板单元 3.1工艺流程图 下料矫正 制 孔 T型组、焊、修 肋板组、焊、修 3.2工艺要点及质量要求

1) 采用数控火焰精密切割，并用赶板机矫平，下料后要在规定位置打写零件号。 2) 划线卡样钻制制作段B、D的腹板、翼缘板连接孔，划线时孔群间预留焊接收缩量。为了保证桥梁线形及钉孔重合率，制作段A、C、E腹板及翼缘板半成品不出孔，待整体预拼装时匹配钻孔。

3) 划线组装翼缘板，在焊接胎架上完成焊接底的焊接。由于腹板单元较长，整体刚度较小，焊接时要合理的布置焊接胎架的数量和位置，以保证腹板拱度满足设计要求。

4) 划线组焊竖向加劲肋及横向加劲肋，组装竖向加劲肋时要使用20mm厚标准样块控制顶紧垫板的间隙，顶紧垫板在整体拼装时组焊。组装横向加劲肋时注意隔板两侧的横向加劲肋在整体组装时待腹板单元就位后组焊。

4．隔板单元 4.1工艺流程图 下料矫正 T型组、焊、修 肋板及护筒组、焊、修 4.2工艺要点及质量要求

1）隔板采用数控火焰精密切割，为减小切割热变形，程切时将2~3块横隔板连体切割外形，然后划线断开。下料后要在规定位置打写零件号。 2）划线组焊隔板翼缘板，焊后修正。

3）划线组焊隔板肋板及护筒。由于隔板要求铅垂放置，隔板竖肋与底板由于线路纵坡形成一个夹角，组装时要注意成对关系。

5.整体组焊 5.1工艺流程图 底板单元

隔板单元 腹板单元 5.2工艺要点及质量要求 1）梁段组装

要在专用组装胎架上进行。

2）组装前焊接部位要进行磨锈处理，确保焊接质量。

3）由于横隔板铅垂放置，因此组装胎架要按桥梁竖曲线线形设置。 1.3 叠合梁组装顺序

6．主要工艺说明 6.1.钢板预处理

钢板在下料、切割前先进行表面预处理，去除钢板表面的轧制氧化皮和浮锈。钢板在预处理自动线上进行赶平、抛丸除锈处理后，再行使用。我公司现有预处理线生产能力如下表3：

钢板预处理线生产能力 表3 钢板 宽≤3000mm 厚4~80mm 长2400~12000mm 型钢 宽≤3000mm 高≤400mm 长2400~12000mm 年处理能力：40000t 除锈等级：Sa2.5 喷漆厚：15~25μm 6.2.放样、下料、切割

本桥钢箱梁形状不规则，为此对于异形板件要逐一用计算机放样并绘制下料图，

按下料图编程切割。

样板、样杆必须写明零件号、材质、规格、数量等，并按工艺规则留出 加工余

量及焊接收缩量。 6.2.1放样及下料流程图

技术交底 施工图绘制 放 样

编套料图 制作样板 编数控程序 校 对

手工下料 下料班组 板材预处理 多嘴切割 数控切割 6.2.2主梁盖板、底版、腹板及横隔板的盖板下料，其主要应力方向应与钢板轧制方向一致。

6.2.3本工程所有零部件优先采用精密切割（数控、自动、半自动），手工气割及剪切仅适用于工艺特定及切割后仍需加工的零部件。

6.2.4主梁、横隔板和拼接板的外露边缘采用精密切割下料，精切应严格执行“氧 —乙炔火焰精密切割工艺守则”的规定。凡采用精密切割下料的零件，其外露边缘的质量应满足表3的规定。主要零部件的自由边缘，应对焰切面双侧倒棱，倒棱半径1.0mm≤R≤2.0mm，以消除凹凸不平，并沿纵向过渡匀顺，同时对主梁上下翼缘圆弧部分应修磨平顺。

精密切割表面质量标准 表3

序号 1 表面粗糙度 项 目 允 许 偏 差 主要零部件和一般零部件 25 精切范围 次要零部件 杆件外露边 50 2 崩 坑 不允许（注） 1 m内允许有缘特殊情况可采用手工切割 一处1.0mm 3 塌 角 可有半径0.5mm程度的圆角 4 气割面垂直度 备 注 不大于板厚的5%，且不大于2mm 气割后要加工的边缘，小于2mm的崩坑允许不修补，但对气割后不再加工的自由边缘，出现崩坑时应按缺陷修补的规定进行修补，并按精切工艺规定修磨和倒棱。 工艺特定的手工切割边缘，表面粗糙度应达到100 ，且切割面应修磨匀顺（切割后仍需加工的除外）。 6.2.5采用精密切割下料的零件尺寸允许偏差为＋2.0~0mm，手工切割的零件尺寸允许偏差为±2mm。对切割后需机加工的焊接边缘应按工艺要求预留加工量。 6.2.6为验证程序的正确性，对于批量采用数控切割下料的首件必需经严格检验确认符合要求后，方可继续下料。 6.3.机加工

1) 为保证本工程零部件制造精度，提高组装及焊接质量，对某些特定部件（如坡口）需进行边缘加工，即通过刨（铣）边的方式达到施工要求。

2) 需边缘加工的部件，下料时应预留加工余量。 6.4.制孔

1) 钢梁的盖板、腹板、底板采用先孔法制孔，即在组焊前将其上的螺栓一次钻足设计孔径；

2) 所有拼接板均采用数控和机器样板钻孔；

3) 梁段拼接板先出拼接缝一侧孔，另一侧待钢箱梁整体在测平的支架上预拼装时，与另一梁段匹配墨孔后钻制；

4) 首件钻孔的杆（部）件必须经专检人员检查，确认孔径及孔距均符合设计要求后方可继续进行。

5) 螺栓孔应成正圆柱形，孔壁表面粗糙度Ra≤25μm，孔缘无损伤不平，

无刺屑。

+0.52

6) 螺栓孔径允许偏差0

螺栓孔距偏差应符合下表的规定 项 目 两相邻孔距 极边孔距 孔群中心线与杆件中心线的横向偏移 6.5.组装 6.5.1一般要求

1) 组装前应熟悉施工图纸和工艺文件，核对编号及图纸无误方可组装。 2) 组装前必须彻底清除浮锈和油污。

3) 采用自动焊的焊缝端部焊接引板，引板的材质及坡口与正式焊件相同。 4) 组装胎架每次组装前均进行复检，确认合格方可继续使用。 5) 组装合格后的杆件，应在规定部位打上编号钢印。

6) 隔板定位要求准确，检查板边与底板的垂直度和倾斜度符合图纸要求； 7) 竖向加劲肋与受拉翼缘所加垫块应做成楔形，加劲肋焊后，将垫块打入使

其顶紧后再与加劲肋端部焊接。

8）主梁组装时，盖、腹板接料焊缝错开200 mm以上。

6.5.2构件组装允许偏差（mm） 表4 序号 图 例 项 目 对接高低差△ 1 对接间隙b 盖板中心与腹板中心线2 位置偏差 底板、腹板平面度 允许偏差 1.0(t≥25) 0.5(t＜25) 允许偏差 ±0.35 ±0.5 1.5 1.00 3 ≤1.0 4 盖板倾斜 ≤1.0 序号 5 6 7 图 例 项 目 组装间隙 局部间隙 腹板竖板、隔板劲板间距 允许偏差 ≤0.5 ≤0.2 ±3.0 磨光顶紧 8 底板纵肋间距 ±2.0 9 联结系（含横隔板）间距 ±3.0 腹板拱度 10 同段梁两腹板拱度差 横隔板宽度 11 横隔板高度 6.6. 焊接

5.0 3.0≤4.0 3.0 1.00 H（H1）-2 本桥材质为Q345D钢，焊接难点为：底板宽，焊接拘束应力大；焊接接头技术条件要求高；对接焊缝及主梁的角焊缝要求熔透；厚板对接焊缝根部焊道工艺容易出现热裂纹。 6.6.1 焊接材料

焊接材料采用与钢材相匹配的焊丝、焊剂和手工焊条。 钢板材质 材料名称 牌 号 H08A 焊丝 Q345D 焊条 焊剂 E5015 HJ431 GB5118-1995 GB5293-85 H08Mn2Si或 GB/T14957-94 标 准 备 注 6.6.2焊接材料的管理及使用

1) 焊接材料的管理和使用，必须按产品说明书及有关规范的要求执行。 2) 焊条、焊剂按下表规定烘干后使用 焊接材料 E5015 由烘干箱取出后超HJ431 过4小时应重新烘干 3) 焊接时，不得使用药皮脱落或焊芯生锈的焊条和受潮结块的焊剂。 4) 焊材库对本工程所用焊材专门存放，专材专用，并做好进出库登记记录。 6.6.3 焊接人员

1) 参加本工程的焊工必须经考试取得合格证，并按规定进行与其等级相应的焊接工作，严禁无证上岗。

2) 焊接人员必须严格遵守焊接工艺，不得随意变更焊接规范参数。 3) 主要焊缝焊后，应按规定打上焊工钢印。 6.6.4 焊前准备

1) 核对焊接部件，熟悉有关图纸和工艺文件。

2) 检查并确认使用的设备工作状态正常，仪表工具良好、齐全。 3) 清除待焊区铁锈、油污、水分等有害物。对工艺要求预热焊接的杆件进行预热，预热范围为焊缝两侧50~80mm；温度80~120℃ 6.6.5 定位焊

1) 定位焊前应按图纸及工艺方案检查焊件的几何尺寸、坡口尺寸、焊缝间隙、焊接部位的清理情况，如不合要求不得定位焊。

2) 定位焊不得有裂纹、夹渣、焊瘤、焊偏、弧坑未填满等缺陷，咬边深度不得大于0.5毫米。

3) 定位焊缝长50~100mm，间距400~600mm，距焊缝端部30mm以上。 6.6.6焊接过程

1) 埋弧自动焊、半自动焊焊接的部位应焊引弧板及引出板，引板的材质、坡口要与正式零件相同，引板的长度应在80mm以上。

300-350℃ 2h 100-150℃ 烘干条件 烘干温度 保温时间 保存温度 2) 埋弧自动焊回收焊剂距离应不小于1m，埋弧半自动焊回收焊剂距离应不小于0.5m，焊后应待焊缝稍冷却后再敲去熔渣。

3) 主梁角焊缝应考虑焊后形成拱度的要求制订焊接工艺，规定焊接位置、焊接顺序及焊接方向，有顶紧要求的肋板，应从顶紧端开始向另一端施焊。

4) 对坡口内的变截面焊缝，埋弧焊施焊时，将起弧处清理成1∶8的斜坡，并确认已彻底清除弧坑后再施焊，并使每道的起熄弧位置错开20mm以上。

5) 埋弧自动焊施焊时不应断弧，如果出现断弧则必须将停弧处刨成1∶5斜坡再继续搭接50mm施焊，焊后将搭接部分修磨匀顺。

6) 施焊期间，多层焊的每一道焊后，必须将所有熔渣清除干净，并将焊缝及附近母材清扫干净，再焊下一道。已完工的焊缝亦应进行上述清理。

7) 焊后引板焰切切掉，不得锤击。 6.6.7主要焊接工艺

焊接工艺将在焊接工艺评定试验后确定，下面仅就部分典型主要焊缝采用的焊接方法作简要说明。

1） 钢板接料对接焊缝开双面坡口，采用SW-41埋弧自动焊机焊接。 2） 底板与腹板焊缝采用SW-41埋弧自动焊机，平位及船位置施焊。 3） 盖板与腹板角焊缝用MZ1-1000埋弧自动焊机，船位焊接。 4） 加劲肋的焊接采用CO2气体保护半自动焊。 5） 剪力钉焊接

a) 剪力钉的焊接应按照公司所制定的焊接工艺进行，必要时应包括预热工序。当温度低于0℃或钢板表面潮湿时不应进行焊接，对于有影响焊接质量的物质必须清除干净。将剪力钉焊在钢梁上的其位置误差应符合设计要求。

b) 剪力钉焊接也需进行焊接工艺试验。通过后，再焊若干个焊钉分别进行焊钉拉伸试验、弯曲试验。都合格后才能按认可的焊接工艺正式施焊。

c) 焊接工艺试验除选择电流、电压、焊接时间和焊枪位置外，可进行碳当量试验、熔深试验、焊缝、熔合区和热影响区的硬度试验和金相试验。

d) 剪力钉焊接前，应除去锈蚀、油污、水份及其它不利于焊接的物质。焊接瓷环使用前在150℃的烤炉中烘干2小时。钢梁上翼缘应处在平焊位置，焊接部位应打磨清理，范围大于2倍剪力钉直径。

e) 剪力钉施焊时，与钢板要保持垂直，焊枪保持稳定不动，直至焊接金属完全固化。

f)

剪力钉焊接程序原则上从翼缘长度方向中心逐渐向两边展开，接地

导线尽可能对称于被焊杆件。

g) 对焊接剪力钉的质量检验应包括外观检查和锤击弯曲检验。

h) 外观检查应观察剪力钉的熔化长度、焊缝饱满度、焊缝宽度、高度以及剪力钉与底金属结合程度。以Hwm、Hwmin分别代表焊缝沿剪力钉轴线方向的平均高度和最小高度，Dw、D分别代表焊缝的平均直径和剪力钉直径，则应满足：Hwm≥0.2D；Hwmin≥0.15D；Dw≥1.25D，方为合格。

i) 焊接剪力钉时，每日每台班开始焊接前或更换一种焊接条件时都必须按规定的焊接工艺试焊两个剪力钉，进行30°弯曲试验，即用锤击或套筒把剪力钉从原来轴线弯曲30°，其焊缝和热影响区没有肉眼可见的裂缝为合格，若有一个破坏应重新焊两个进行试验，若仍不合要求，应调整焊接工艺参数重新试焊，直到合格为止。若试验的剪力钉未发现破坏现象，则该钉可保留在弯曲位置。

j) 剪力钉焊接中，对没有获得完整360°周边焊的剪力钉，可采用小直径低氢焊条进行补焊。补焊时要求预热温度50~80℃，焊缝长度至少应在缺焊处每端扩出10mm，补焊焊脚尺寸6mm，缺陷长度90°或其他不合格的剪力钉应从构件上拆除。 6.6.8焊缝检验

1) 焊缝外观检查：所有焊缝均应进行外观检查，焊缝不得有裂纹、夹渣、未熔合、未填满以及其它超出规范要求的缺陷。

2) 按《钢结构工程施工及验收规范》（GBJ205）规定，在生产中要焊接一定数量的产品试板，试板检验合格后，方可进行此批件的焊接，以此验证焊接工艺，监控实际生产中的焊接质量。

3) 焊缝内部质量无损检验：焊缝无损检验必须在焊后２４小时后进行，焊缝应按下表规定进行无损检验。 焊缝类别 适用范围 检验方法及范围 外观 超声波探伤 射 线 探 伤 每10条焊缝抽探盖板、底板、腹板横向对接Ⅰ 焊缝 1条，每条探两端全部 100％ 250~300mm（设计人员指定具体部件）。 受拉区盖、底板与腹板角焊缝 受压区盖、底板与腹板角焊Ⅱ 缝 底板纵向对接焊缝

7.预拼装及涂装

7.1．预拼装

7.1.1预拼装及投钻孔方案

根据该桥的现场工况及设计架设方案，拟采用下述预拼装工艺方法： 1）厂内拼装单元： 梁段A＋梁段B＋梁段C，拼装最大长度82m，拼装轮次6轮；制作段D＋制作段E，拼装最大长度56.5m，拼装轮次6轮。

2）钻孔方案：梁段B和梁段D的所有连接孔在整体组装前划线卡样板钻制，

梁段A、C、E底板孔在整体组装前划线卡样板钻制，其中制作段C为合拢段在靠近制作段D端底板不出孔并预留100mm现场配切量。 3）厂内拼装单元在线形调整合格后用拼接板投钻梁段接口连接孔，之后划

线组装制作垫板，划线时要划出梁段C的理论切头线用用样冲做好标记。 4）梁段C、D接口连接孔在现场测量合拢长度配切后用栓合在D梁段上的

拼接板现场投制。测量合拢长度时应以B、D梁段的连接孔为基准。 7.1.2预拼装工艺说明

1）参与预拼装的梁段必须是单箱检验合格的梁段。

全部 100％ 全部 100％ 全部 两端各1m 2）预拼装时，要设置足够的支承使钢梁处于不受重力影响的状态下。预拼装所用的临时支架应有足够的承载能力、刚度和作业空间，与钢梁接触部位能起顶和滑移。

3）试装用螺栓必须使板层密贴，各连接点的冲钉不得少于栓孔总数的15%，螺栓不得少于栓孔总数的25%。

4）调整桥梁线形、几何尺寸等各项指标满足规范要求并经专检合格后方可

投钻各连接孔。 7.2. 表面处理及涂装

成品涂装前进行二次除锈，采用无气喷涂技术，确保涂层质量。栓孔处涂层采取防护措施，保证栓接面不受污染。

1）成品钢梁表面进行喷砂抛丸处理，且必须将表面油污、氧化皮和浮锈以及其它杂物清除干净，除锈后的钢表面清净度等级应达到《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB8923-88）标准规定的Sa2.5级，外观相当于该标准规定的ASa2.5、BSa2.5、CSa2.5。

2）高强度螺栓栓合面抛丸除锈后喷涂无机富锌漆，出厂时的抗滑移系数不小于0.55，现场安装时不低于0.45。

3）涂装应在梁段检验合格，并且表面处理达到规定要求后方可进行。 涂装过程中涂装环境及工具设备应满足涂料说明书的要求。 涂装作业严格按涂装施工工艺和涂料说明书的要求进行。 涂装过程要经常测量，以控制涂层厚度。 施工过程中补涂油漆也应严格遵守涂装工艺。 涂装过程中不允许有漏涂以及明显的流挂橘皮等缺陷。

9） 梁段涂装完成后，对高强度螺栓栓合面进行包装，避免受潮划伤。并按设计

图编号，结合公司施工图进行杆号喷涂标识，标识位置放在钢梁腹板非连接部位且醒目位置。