西藏柳梧大桥钢结构制作方案.docx

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西藏柳梧大桥钢结构制作方案

西藏柳梧大桥钢结构制作方案

工程名称：

西藏自治区拉萨市柳梧大桥制安工程

设计单位：

重庆市市政设计研究院

招标单位：

拉萨柳梧大桥建设工程建设指挥部

编制单位：

日    期：

1、编制依据：

     1.1拉萨柳梧大桥建设工程1标段招标文件

     1.2重庆市市政设计研究院的设计图纸

     1.3国家颁布的有关标准、规范及有关的法规文件

2、工程概况及施工条件

     2.1工程概况

     2.1.1工程简介

本工程位于西藏自治区拉萨市主城区江心洲，是两座南北方向横跨拉萨河两叉分支河段的钢结构拱桥，既是拉萨市区市政道路建设的标志性工程，也是内地援藏的重点工程之一。

该拱桥分南北两座，结构相同均为中承式拱桥。

每座拱桥均由主拱、副拱组成。

主拱跨径120m，拱度1/4.615；副拱跨径130m，拱度1/4.330。

主、副拱肋均为单箱、单室橄榄型截面（八边），等宽等高。

横截面高度自拱顶向拱脚沿跨径方向呈线性增加，其中主拱截面宽度1552mm，截面高度自拱顶2200mm向拱脚3440mm增加，副拱截面宽度1192mm，截面高度自拱顶1240mm向拱脚2440mm增加。

主、副拱轴线均为二次抛物线。

主拱轴线平面为竖平面，副拱轴线平面与竖向倾角30°，副拱吊杆最大倾角为38°，主副拱间设16道横撑连接，形成空间体系。

主拱为交叉双吊杆，每桥72根，副拱为平行双吊杆，每桥72根。

桥道分车行道和人行道。

车行道由钢中横梁、钢纵梁、纵置R.C连续桥道板组成。

人行道平面呈弧线向外侧悬出接钢挂板。

桥道将矢高分为上下两部分，其比例为1.5:

1。

桥拱顶绝对标高为3666.170m，拱脚绝对标高为3637.680m。

桥面标高为3649.400m。

桥宽27.5m，整桥高28.5m。

主副拱肋、横撑、立柱、横梁、纵梁，吊杆系统等，用钢量约5500吨，组成该桥结构的钢结构部分，也是本方案制造、安装的重点。

2.1.2制作工程特点

（1）对等宽变高截面拱肋的制作精度、焊缝质量及无损检测要求高，分段要按规范、标准要求及吊装条件来控制，制作难度较大。

（2）部分拱肋矢高超过3.6m，重量重，且运输路线长，沿途经过海拔高度5800m的高寒地带，运输难度大，费用高。

（3）工期长。

因西部高寒地区高原气候限制使有效作业时间缩短，效率低。

2.1.3工期质量目标

本工程为两座钢桥，工期30个月。

钢结构制作与运输配合总工期进行。

质量全部达到国家现行的工程质量验收标准和业主要求，一次验收合格率100%，优良率达到98%以上。

2.1.4施工技术关键及采取措施

（1）拱肋制作

拱肋截面为（八边）橄榄型，等宽变高，在控制拱肋轴线的抛物线型的同时，要保证截面中段高度自拱顶向拱脚沿跨径方向呈线性增加。

拱肋需要逐段预拼，有条件需要单根拱肋整体预拼，条件受限制的情况下，可以采取N+1的方式预拼装，对几何尺寸精度要求高，对焊接质量要求高。

采取措施：

a、拱肋抛物线依图采用计算机精确建模、出图；b、全部采用数控切割机下料，确保尺寸精度；c、分工序针对性地制作工装胎膜夹具，依据详图和工艺指导书严格组对工艺；焊接工艺按照焊接工艺评定的要求进行。

d、零部件制作焊接，对熔透焊缝100%的UT超探和20%的X射线探伤，要求全部合格。

e、1：

1放大样逐步进行分段拼装。

严格按图纸及标准进行质量检查验收。

（2）横撑制作

按计算机模型空间尺寸进行数控下料。

除按拱肋制作的措施进行横撑制作检验外，必须对同主、副拱肋的结合处连接点进行空间体系工厂预拼装，确保现场吊装时主、副拱肋间连接精确无误。

（3）车道、人行道钢横梁制作

严格在H型钢梁及箱形梁生产线上进行制作，把握住车道横梁端部牛腿、人行道横梁内端竖向支承。

3、 施工组织

3.1工厂制作生产部署

3.1.1原则

（1）配合拉萨施工现场总工期安排，考虑路途运输时间，现场组对、吊装、焊接的周期。

对工厂制作的生产周期安排要有提前量，约15天左右。

（2）材料采购、图纸深化阶段的完成时间也要同时提前生产周期20天左右。

（3）工装胎具在生产图纸下达后，材料进场前完成，约5天。

以上三点同时考虑，正常生产后，第一批构件进场按要求提前准备二十天，后续构件进场仅考虑路途运输，须每批提前8-10天左右，完成构件成品出厂。

3.1.2人员配置

（1）工厂制作在工厂生产管理系统下，指派各有关部门人员成立柳梧大桥工程项目部。

项目部配设项目经理1名，执行项目经理1名，项目技术负责人1名。

下设质安员、材料员、施工员兼生产调度、资料员，对该项工程具体负责。

从质量、工期、安全三个方面全过程进行控制，在工厂内部各部门、车间进行协调、督促、检查，确保该项工程的圆满完成。

（2）工厂生产机构人员安排示意图

工厂工程部拉萨柳梧大桥工程项目部

4、主要设备机具一览表（见附表）

主要施工机具一览表        

序号 设 备 名 称 数量 规格型号 产 地

1  绘图软件及设备 1套 X-steel设计软件等 芬兰Takla Oyj公司

2  多头直条切割机 1台 龙门式9+1 无锡

3  龙门式数控切割机 2台 SKG-3A（3）、B 哈尔滨

4  钢管相贯线切割机 2台 六轴网络数控 北京/哈尔滨

5  仿形切割机 2台  无锡

6  数控剪板机 1台 QH12Y 马鞍山

7  带锯机 2台 750mm、1000 mm 美国Peddinghaus

8  端面铣床 1台 1.5m×1.8m 南昌

9  三维数控钻孔机 1台 BDL-760／3 美国Peddinghaus

10  三维数控钻孔机 1台 6BH-1200T 日本AMADA

11  H钢坡口开铣机 1台 HS-38MW通过式 日本HATALY

12  数控平面钻床 1台 双平台PD16型 济南FIN CNC

13  摇臂钻床 3台 φ40、φ50 沈阳中捷

14  卧式弯管、矫直机 1台 4.5米可调弯矩 徐州锻压

15  压力机 1台 500吨 徐州锻压

16  H型钢组对机 1台 Z12型 Panasonic、无锡

17  龙门式埋弧焊机 2台 DC-1000 美国LINCOLN/无锡

18  埋弧焊机 12台 1250A 成都

19  二氧化碳保护焊机 30台 RF500 日本Panasonic

20  碳弧气刨焊机 6台 600A 日本Panasonic

21  硅整流焊机 18台 300A以上 日本Panasonic

22  电弧喷枪 4台  德国

23  栓钉焊机 2台  美国Nelson

24  焊材烤箱 2台  无锡

25  焊材保温箱 1台  无锡

26  焊剂烤箱 1台 500° 无锡

27  焊药回收器 8个  成都

28  抛丸机 1台 2.4×2.8，12抛头 台湾

29  卷板机 3台 36mm×2500mm等 长治

30  空压机 2套 BA-100G 德国BAUER

31  高压无气喷漆设备 3套 面漆、底漆各一套 德国

32  室内桥式吊车 2台 16吨 南京

33  室内桥式吊车 4台 10吨 南京

34  龙门吊 1台 20t/5t   30m 南京

35  电动平车 7台 16吨、25吨 常熟

36  联动液压折弯机 1台 1600吨/15米 黄石

37  链条翻转机 1套 20吨 无锡

检验、测量器具需用量计划

序 号 名   称 型  号  规  格 单 位 数 量

1 激光经纬仪 JD-JS 台 2

2 水准仪 S3BZ 台 2

3 柜式水平仪 200×200±0.02 台 1

4 钢卷尺 5m 把 5

5 水平尺 1000mm     2mm/m 把 1

6 钢卷尺 30m 把 1

7 塞尺 100×17±0.02 个 2

8 焊缝检验尺  把 4

9 磁力线坠  只 4

10 全站仪 JTS-3 台 1

11 超声波探伤仪 GTS-22 台 3

12 X射线探伤仪  台 2

5、资源需要量计划

  5.1人力资源计划

序号 工种 人数（单班） 备注

1 下料工 20 

2 焊工 35 持证上岗

3 铆工 20 

4 机修 5 

5 电工 2 

6 起重工 10 持证上岗

7 油漆 15 含抛丸除锈

8 探伤工 2 持证上岗

9 铣工 2 

10 钳工 10 含钻工

11 辅助工 20 含成品包装发运

12 检验员 4 持证上岗

5.2主要材料计划

    全部钢材材质为Q345C，其性能查验质保书及检验标准，按GB/T1591-94执行。

钢板厚度10mm-46mm不等，无缝钢管Φ168*9-Φ299*12不等，型钢L125*12-L200*14，I钢63a。

用钢量约5520吨。

序号 名称 单位（吨） 数量 备注

1 钢主拱拱肋 t 1696 按设计图估算

2 钢副拱拱肋 t 1365 

3 立柱 t 10 

4 车行道纵横钢梁 t 1795 

5 人行道纵钢梁 t 122 

6 人行道横钢梁 t 276 

7 横撑 t 256 

5.3主要焊接材料

序号 品种 牌号规格 标准

1 埋弧焊丝 H08MnAH10Mn2，Φ4.0 GB/T14957-1994

2 焊剂 HJ431 GB/T5923-1999

3 CO2焊焊丝 ER50-6，Φ1.2 GB/T8110-1995

4 CO2  纯度≥99.5%

5 焊条 J507（E5015）Φ3.2、Φ4.0、Φ5.0 GB/T5117-1995

6．技术资料及依据规范和标准

6.1资料及规范

（1）设计施工图

（2）制作加工详图

（3）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）

（4）《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）

（5）《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002，J218-2002）

（6）《钢结构腐蚀防护热喷涂、铝锌及其合金涂层选择与应用导则》（JB/T8427-96）

（7）《涂装前钢材表面预处理规范》（ST/T0407-97）

（8）《铁路钢桥保护涂装》（TB/T1527-95）

6.2标准

（1）《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-94）

（2）《结构用无缝钢管》（GB/T8162-99）

（3）《一般钢结构用焊接钢管》（SY/T5768-95）

（4）《中厚板钢板超声波检测方法》（GB/T2970-91）

（5）《钢焊缝和超声波探伤方法及探伤结果分级》（GB11345-89）

（6）《钢熔化焊对接接头射线照相的质量分级》（GB3323-87）

（7）《钢熔化焊角焊缝射线照相方法和质量分级》（DL/T541-94）

（8）《钢熔化焊T型接头角焊缝超声波检验方法和质量分级》（DL/T542-94）

（9）《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB/T8923-88）

（10）《热喷涂金属件表预处理通则》（GB11373）

（11）《钢结构桥梁漆》（HG/T3656-99）

（12）《富锌底漆》（HG/T3668-2000）

（13）《金属和其他无机覆盖层热喷涂锌，铝及其合金》（GB/J9793-1997）

7．主要施工方法：

7.1主拱肋、副拱肋

主拱拱肋和副拱拱肋的轴线分别为不同的二次抛物线。

而其拱肋截面为（八边）橄榄型，等宽、变高。

其横截面高度（H）自拱顶向拱脚沿跨径方向呈线性增加，变化为：

中腹板高度h拱顶为零，拱脚为最大，上、下斜腹板高度不变，根据其截面特点，工厂制作采用如下工艺流程，以拱肋段为例：

7.1.1主拱肋、副拱肋制作工艺流程：

原材料定尺采购è原材料进厂、分类堆放è原材料检验è数控下料、直条下料è开坡口è铣顶紧面è开孔è抛丸除锈è防腐涂装（内外）è胎架拼焊腹板1èUT焊缝检验è胎架拼焊腹板2èUT焊缝检验è在胎架腹板上组对横隔、加劲肋è检验几何尺寸è定位焊è复验尺寸è组对圈肋、锚箱横隔部件è检验è定位焊è装腹板2è检查整体几何尺寸è腔内定位焊è复验è组对上下翼板（胎夹具）è焊接上下翼板、腹板主缝è100%UT，焊缝外观检查è焊接内腔横隔板、加劲肋èUT、焊缝检查è安装外构件è预拼装（1:

1实地大样）è外涂装、补漆、编号、交验è标识、包装发运。

7.1.2工艺要点

①根据设计图和详图建模，确定工厂制作内容，编制制作工艺，制作简易可行工装胎具。

②原材料按Q345C尽可能采用分段双定尺，如果吊装重量限制可再行分段。

可考虑短定尺或倍定尺。

③钢材进厂后，检验质保书、品种、规格尺寸及允许偏差应符合其产品标准，表面外观质量符合国家现行有关标准规定。

表面锈蚀、麻点划痕，其深度不得大于该钢材厚度负允许偏差值的1/2。

对钢材端边或断口处进行超声波探伤，不应有分层、夹渣。

④数控下料针对二次抛物曲线和横隔板等。

⑤坡口和开孔依据详图在抛丸工序前完成。

⑥对图纸中要求的顶紧面进行划线、端铣。

端铣面下料前留端铣余量。

⑦考虑到截面尺寸大，部分构件在组对完后无法进入抛丸机除锈，同时设计要求拱、梁内部也要防腐，因而采取先抛丸除锈、涂装，再进行组对焊接的工艺。

⑧定位焊是焊缝的重要组成部分，对其焊点长度，部位以及熔透性严加规定，同时操作焊工也必须持证上岗。

⑨熔透焊缝100%超声波探伤，并按设计要求及规范进行规定比例的X射线探伤。

⑩内腔安装的锚箱、横隔部件应预先制作完成，并经检验合格，方可进工序组对。

○11预拼装：

室外放1:

1大样在各分段肋之间、横撑和拱肋之间进行预拼装，并校正和检验其整体线性尺寸和各部分衔接结合精度。

7.1.3腹板拼接工装示意图

①轴线长度上抛物线型用数控切割机下料、并保证橄榄截面腹板的拼装角度。

组对时通过专用胎具来保证几何尺寸（如图）。

开坡口时注意角度方向，拼接焊缝必须熔透，经UT探伤检验合格。

②中腹板A其截面边长为二次抛物曲线，其宽度h自拱顶向拱脚沿跨径方向呈线性增加：

   主拱肋：

h主=0.020667X    拱顶X=0，拱脚X=60000mm

   副拱肋：

h副=0.01846X     拱顶X=0，拱脚X=65000mm

   主拱肋截面高度为：

H主=2160+ h主

   副拱肋截面高度为：

H副=1200+ h副

③制作相应组对胎模。

随腹板截面不断趋小而变化。

两座桥拱肋相同段为八段，从拱脚段做起，八段做完，进行组对横隔、肋板、锚箱、翼板，定位焊固定，形成刚性连接后，吊离胎模施焊。

④拱肋轴线加工时需要根据设计院的要求加放预拱度，预拱度的大小需由设计院根据施工过程的受力情况分析确定。

 横撑的制作可参照拱肋工艺进行。

8、H型钢横梁制作工艺流程图：

原材料进厂分类堆放è原材料检验、矫正è号料、切割è开坡口èH型钢组立è埋弧焊接è翼板变形矫正è端部加工è二次划线è附件组装焊接（加劲肋、牛腿等）è修正、起拱è成品检验è抛丸除锈è涂装、编号è包装、发运。

9、箱型横梁制作工艺流程图：

原材料进厂、分类堆放è原材料检验、矫正è翼板、腹板号料、切割、矫正、划标记线、开坡口è零件检验è凵型组装加隔板（隔板加工流程附后）è隔板角焊缝焊接、UT、矫正è□型组装è四条纵焊缝埋弧焊、UTè变形矫正è精度检测è二次划线è柱头加工è附件组装焊接（加劲板等）è修正è成品检验è抛丸除锈è油漆、编号è包装、发运。

隔板加工流程：

号料、数控切割、矫正è开孔è装焊衬垫板è四周铣边è检验。

10、加工

10.1材料矫正

①对于设计要求进行内壁喷砂处理的构件，在下料前先进行抛丸除锈并进行初步涂装防护。

②根据需要，原材料的变形及因加工产生的变形要矫正。

③材料矫正时原则上采用机械的方法（压力机等），但超过机械能力或用机械无法矫正的材料可采用加热法矫正，热矫正时尽可能局部加热，温度不得超过850℃，并严禁用强制降温措施。

10.2下料

①下料时要首先确认材质标记，然后根据零件加工清单和排板图在数控切割机和龙门式火焰切割机中进行号料，同时还要核对各零件的规格尺寸和数量，并加以标识，分类堆放。

②本工程中所有主要钢构件，除设计图上另有规定外，一律不采用拼接，其主要应力方向应与钢板轧制方向保持一致。

如遇材料尺寸原因或其它原因需拼接，一律需经技术部门认可。

10.3切割

钢材种类 使用机械

钢板 数控切割机（NC）、龙门式火焰切割机

型钢：

工字钢等 自动式带锯机

钢管 数控相贯线切割机、自动式带锯机

10.4制孔

①螺栓孔和锚固螺栓孔原则上都采用数控钻孔机进行制孔，连接板制孔在数控平面钻床上进行。

②制成的螺栓孔为圆柱状，并垂直于该位置的钢料表面，倾斜度小于0.5mm，孔缘均匀而无破裂或凹凸的痕迹，除设计图上另有规定者外，一般标准孔之孔径较螺栓直径大0.5mm。

③孔径大小的允许偏差为0-0.5mm，每群螺栓孔中±0.5mm的误差，应在10％以内。

④制孔后的孔径允许偏差如下：

序号 名称 示意图 允许偏差（mm）

1 孔的偏心△L   -0.5≤△L≤+0.5

2 孔间距偏移△P   -0.5≤△P1≤+0.5-1≤△P2≤+1

3 孔中心至边缘的距离△a   △a1≥-1△a2≥-1

10.5 组装前的准备和注意事项

①组装前认真检查组装用零件的编号、材质、尺寸和数量，将连接接触面和沿焊缝边缘30—50mm范围内的铁锈、毛刺、污垢等清除干净。

②H型钢在组装前拼接，加筋板和连接板最后进行组装。

10.6 焊接连接组装的允许偏差必须按照焊接工艺卡执行，满足GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》的要求。

11、焊接工艺规范

11.1为了确保能够达到要求的焊接接头，焊接前应认真确定下列内容，并按照下述内容做好焊接工艺评定，将合格的工艺评定报告内容编制焊接工艺卡作为工厂和工地焊接的工艺依据。

（1）钢材种类和特性；

（2）焊接方法、坡口形状、焊接材料类型及特性；

（3）切头表面的切割精度、装配要求及焊接部位清洁和干燥情况；

（4）焊接材料的烘焙；

（5）焊接条件及工艺。

焊接工艺评定方法按照国家现行的《建筑钢结构焊接规程》（JGJ 81－91）或《钢制压力容器焊接工艺评定》（JB 4708－92）的规定进行。

焊接工艺评定的试验内容按设计文件要求及《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041－2000）附录15－2《钢桥制造焊接工艺评定试验》执行。

11.2 焊工资质

（1）从事钢结构工程焊接工作的焊工必须经过该工程规定的考核标准考试合格后方能上岗。

焊工考核合格的等级应不小于其从事焊接工作内容的对应等级；从事重要钢结构工程焊接工作的焊工，必须是经过劳动部门考核合格并认可的焊工，并有从事同类焊接的经验；

（2）焊工至少有六个月从事焊接工作的经历，并在本工厂内至少连续二个月从事焊接工作，焊工停焊时间超过6个月者，应重新考核。

11.3焊接设备

焊接设备及辅助工具应适合于焊接接头、焊接材料的使用和坡口的尺寸等。

所有焊缝采用美国LINCOLN和日本Panasonic焊机焊接，因其具有良好的性能，所以能够稳定连续地进行焊接。

11.4 焊接材料

下表为焊接材料的选用标准：

（1）埋弧焊焊丝及焊剂

焊丝 焊剂 制造厂 适用钢种

H08MnA HJ431 上海电焊条总厂锦泰焊接材料厂 Q345C、Q235、A572、Cr40、SM490、STE355、300W

（2）CO2气体保护焊（自动焊）

焊丝 制造厂 适用钢种

ER50-6 锦泰焊接材料厂 Q235、Q345C A572、Cr40、SM490300W、350W

11.5焊接材料控制

焊条在使用前应放置烘焙箱内进行烘干，不同的焊条在烘焙箱中标记清楚，分类放置，确保不发生混淆。

下表为焊接材料的烘焙标准:

（1）焊条

焊条种类 存放条件 烘焙温度 烘焙时间

E5015J507   暴露空气中4小时以上吸潮使用前 300--400℃ 至少2小时

（2）焊剂

焊剂种类 烘焙时间 烘焙时间

J431 100--150℃ 至少1.5小时

11.6焊接条件

下表为焊接时选用的电流、电压、焊接速度标准：

（1） 手工电弧焊电流

焊条直径 SH.J422 SH.J427,SH.J506SH.J509,SH507.01 SH.OK48.04

φ3.2 95—135 90--120 100--145

φ4.0 110—190 100--180 110--190

φ5.0 140—280 130--270 140--280

（2） CO2气体保护半自动焊

焊丝 直径mm 对接 填角焊

  电流（A） 电压（V） 速度cm/min 电流（A） 电压（V） 速度cm/min

ER50-6 1.2 190-340 22-34 20-60 180-320 22-34 18-65

（3）埋弧焊对接

板厚（mm） 正面焊 反面焊

 电流（A） 电压（V） 速度（cm/min） 电流（A） 电压（V） 速度（cm/min）

8-12 470-650 29-33 37--50 550-620 30-33 37--50

13-25 500-650 30-34 35--50 570-650 30-35 35--50

26-40 520-700 30-37 32--50 570-700 30-37 32--50

40-60 550-750 30-37 32--50 570-700 30-37 32--50

（4）埋弧填角

焊角长（mm） 焊丝直径（mm） 电流（A） 电压（V） 速度（cm/min）

5 3.2 380--450 27--29 40--60

6 3.2 420--500 27--29 40--60

7 4.0 500--570 28--31 35--50

8 4.0 520--620 29--31 35--50

9 4.0 520--650 30--33 32--47

10 5.0 580--670 30--33 30--45

11 5.0 580--670 30--34 30--45

12 5.0 600--680 30--34 30--45

13 5.0 600--680 30--34 30--45

11.7 焊接方法

（1）埋弧自动焊：

a、用于大于8mm的重要构件板的拼接；

b、用于拼BH梁填角焊接；

c、用于处于平焊位置，且焊缝较长的坡口焊接接头。

（2）手工焊及半自动焊：

a、筋板、连接板与梁连接的填角焊；

b、处于非水平位置的坡口焊；

c、受空间位置限制的其它接头。

11.8预热和层间温度

根据钢材的材质、母材厚度的差异，预热应采用，预热范围为接头四周150mm范围，下列情况应按下表要求进行预热。

（1）当钢材的碳当量Ceq大于0.4%时

Ceq=C+Mn/6+Si/24+Cr/5+Mo/4+V/4+Ni/40；

（2）采用预热的接头硬度（HV）大于350时；

（3）当环境温度低于5℃时。

预热按下表进行：

板厚材质 t≤19 1964

Q345C 不预热 40-70℃

（1） 90-110℃

（1） 120-150℃

注：

（1）指使用低氢焊条。

11.9引弧块

（1） 引弧块的材料采用Q345C或强度更高的材质，其厚度应等于接头中最薄的板厚。

（2） 对于对接接头，引弧块坡口的接头要求及准备同母材接头；对于填角焊、T型引弧块侧板应为80--100mm宽。

（3） 电弧的引弧和熄弧应距正式焊缝50mm以上进行操作。

（4） 焊接完成后，引弧块应割去并对接口进行打磨。

（5）焊工完成焊缝后，需打上本人焊工钢印号，以便检验对照和焊缝追踪。

11.10矫正

（1）因焊接引起变形的构件，原则上采用机械矫