钢叠合梁钢门墩制造施工方案.docx
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钢叠合梁钢门墩制造施工方案
兰州西柳沟立交桥
钢叠合梁、钢门墩制造施工方案
中铁九局集团有限公司
2013-11-20
第一部分
钢叠合梁、钢门墩制造工艺方案
编制：
审核：
会签：
审定：
批准：
第一章：
钢梁制造概况
一工程概况
西柳沟立交位于兰州市西出口、南山路西端，连接西新线、西固西路、南山路和南滨河路四条城市主干道（南山路规划为快速路），起着沟通城市内部路网和外围公路网络的作用。
本桥由M主线桥、A匝道桥、B匝道桥、C匝道桥、D匝道桥组成。
全桥由我部施工的钢结构墩柱10座，钢结构盖梁5座及D匝道叠合梁。
钢结构施工采用厂内焊接，然后运输至现场进行拼接及吊装。
二工程内容
该标段的主要工程内容为D匝道叠合梁和PM25-PM29钢门墩制造、材料的采购及复验;叠合梁、钢门墩预拼装、涂装、运输；钢梁节段桥位吊装、监控测量、焊接，涂装、检验及缺陷修复。
三、连接形式
该桥钢梁节段之间，块体与块体之间全部采用焊接连接。
按照设计要求相邻梁段中的块体纵向对接缝须相互错开，预拼时做好纵、横向接口的匹配，桥位架设时完成纵横向接缝的焊接。
钢梁与桥支座之间采用栓、焊结合连接。
不同板厚的过渡采用1∶8斜坡。
四、指导思想及编制原则
以优质、安全、高效为目标，以满足业主需求为宗旨。
针对西柳沟立交桥叠合梁、钢门墩制造工程特点，制定科学、合理的工艺方案，采取得力、有效的施工措施，在规定的工期内圆满完成叠合梁、钢门墩制造任务，争创国家优质工程，为此，我们编制工艺方案时，应把握以下原则：
1．质量至上的原则，制定的工艺方案要以质量为前提，各种工艺措施要以质量为中心制定。
2．安全第一的原则。
安全是生产的根本保证，制定的工艺方案要充分考虑安全因素，并制定各种切实有效的安全保证措施。
3．科学合理的原则。
制定的工艺方案不但在保证质量和安全方面万无一失，同时要对工序的流畅性和工序间的协调性进行深入的研究，确保施工效率和工期，满足供货要求。
4．文明卫生的原则。
工艺方案的制定要考虑定置管理、文明施工和环境保护方面的因素，确保安全生产、文明施工，保证质量，铸造精品。
同时在工艺方案制定时以确保铁路安全为该叠合梁、钢门墩制造的基本原则之一，各项措施及方案的制定必须严格遵循。
五质量目标
项目部精心组织、科学管理、采用新工艺、新技术、新设备、新材料，牢固树立质量第一的思想，狠抓质量，以创造“精品工程”为己任，服从业主的指挥，与监理单位密切配合，进行叠合梁、钢门墩的制造，保证叠合梁、钢门墩制造质量符合技术规范、合同、有关标准和法规的要求，为此我们将在质量方面达到如下目标：
1全面达到《南山路西柳沟立交叠合梁、钢门墩制造技术规范》的各项要求和规定，做到让业主和监理工程师满意；
2成品交验合格率达100%；焊缝探伤一次交验合格率≥96%。
六编制依据
1西柳沟立交叠合梁钢门墩设计图；
2引用标准
GB50205-2001
钢结构工程施工质量验收规范
GB/T8923-1988
涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级
GB/T985-1988
气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸
GB/T986-1988
埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸
JGJ82-91
钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程
JGJ812-2002
建筑钢结构焊接技术规程
JB3223-83
焊条质量管理规程
JB/T6061-92
焊缝磁粉检验方法和缺陷磁痕的分级
GB/T1229-1991
钢结构用高强度大六角头螺母
GB/T1230-1991
钢结构用高强度垫圈
GB/T1231-1991
钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角头螺母、垫圈技术条件
GB/T1031-1995
表面粗糙度参数及其数值。
GB/T14977-1994
热扎钢板表面质量的一般要求
GB/T7244-1987
重型弹簧垫圈
GB/T19748-2005
《钢材夏比V型缺口摆锤冲击试验仪器化试验方法》
TB/T1558-1984
对接焊缝超声波探伤
GB/T13312-1991
钢铁件涂装前除油程度检验方法（验油试纸法）
GB/T5210-1985
涂层附着力的测定法拉开法
GB7692-1999
涂装作业安全规程涂漆前处理工艺安全及其通风净化
GB6514-1995
涂装作业安全规程涂漆工艺安全及其通风净化
GB/T13288-1991
涂装前钢材表面粗糙度等级的评定（比较样块法）
GB9286-98
涂膜附着力测试法划格法
七、钢梁制造工艺方案概述
1、钢梁分块与分段
根据以上特点并结合运输、吊装、钢厂轧制能力等我们对全桥叠合梁、钢门墩进行了合理的的分块与分段.
叠合梁分段图
PM25分块图
PM26分块图
PM27分块图
PM28分块图
PM29分块图
2、涂装体系
部位
除锈
涂装体系
道数
厚度（μm）
钢结构外表面
喷砂Sa3
热喷铝
1
150um
纳米改性环氧封闭漆
2
2×25um
环氧云铁中间漆
2
2×75um
聚氨酯面漆
2
2×40um
钢结构内表面
喷砂Sa2.5
环氧富锌底漆
1
60um
环氧云铁中间漆
2
120um
环氧厚浆漆
3
80um
3、主要材料
该桥钢梁使用的钢材材质为Q345qE，其化学成分和力学性能应符合《GB/T1591—94》要求的低合金钢
4、工程特点及工作部署
西柳沟立交叠合梁、钢门墩桥制造工作部署表
序号
项目
场地
主要工作内容
1
板单元和块体制作
钢结构车间板单元、块体生产线
下料
加工
组装及块体单元加强
焊接
修整
2
块体、梁段的预拼装
钢结构车间
预拼装区
预拼装
安装临时匹配件
划定位检查线
布置监控测点
3
块体涂装
涂装车间
除锈
涂装（最后一道面漆不涂）
4
块体运输
公路运输
（西安—兰州）
装车
汽车运输
5
桥位整体拼焊
桥位
设置拼装胎架
块体拼装接长
对接接口的调整
对接焊缝的焊接
探伤检查
钢门墩、叠合梁按架设顺序履带吊整体吊装
钢立柱与钢盖梁焊接、箱间横梁焊接
探伤检查
7
梁段安装实时监控
桥位
监测相应控制点的坐标
进行精度管理
10
梁段涂装
桥位
打磨焊缝部位、涂装
进行最后一道面漆的涂装
11
竣工资料
编制竣工文件。
工程交工
5、工艺布局
根据西柳沟立交叠合梁、钢门墩制造工作部署，我们对生产场地进行了详细的工艺布局安排，具体介绍如下：
西安钢结构车间工艺布局
6、叠合梁、钢门墩制作、检验总体工艺流程
6.1、叠合梁、钢门墩制作总体工艺流程
场地准备
施工准备
顶板板块制作
底板板块制作
板单元制作
腹板板块制作
下料矫正
滚板
横隔板单元制作
立柱壁板单元压型、制作
焊接
腹板板块定位
横隔板定位
顶（底）板板块定位
板单元检验
块体单元制
组装底（顶）板板块
块体预拼装
块体修整
块体加强
组焊箱内附属件
安装匹配件
组焊附属设施
涂装
运至存梁场地放置
运输
部分块体接长及架设前的翼缘组焊
块体吊装
线形和接口调整
临时连接
桥位作业
缝口贴衬垫
环缝焊接、探伤
嵌补段连接
涂装
坡口清理、除锈
竣工报验
叠合梁、钢门墩制造工艺流程图
6.2、叠合梁、钢门墩检验工艺流程
涂装质量
叠合梁、钢门墩检验工艺流程图
第二章：
施工准备
一、技术准备
1、施工图准备
全面熟悉设计图纸，及时与设计院联系沟通，领会设计意图，在贯彻制造方案的基础上全部采用计算机辅助设计（CAD技术）绘制施工图，对难以确定尺寸的零部件，通过计算机放样确定。
所有图纸的绘制、文件的编制均按ISO9000质量体系管理标准执行。
2、工艺试验准备
2.1焊接工艺评定试验
2.2板块单元反变形工艺参数确定试验
2.3火焰切割工艺试验
2.4涂装工艺性试验
2.5首件单元制造工艺试验
2.6首次预拼装工艺检验及评定
3施工工艺文件准备
3.1工艺方案
3.2结构零部件作业指导书
3.3焊接工艺规程（WPS）及焊接工艺卡
3.4产品工艺过程卡、材料定额表、工艺路线表、发送杆件表
3.5涂装工艺
3.6检验细则
3.7焊缝内部质量检验工艺
3.8焊缝返修工艺规程
3.9焊缝超声冲击工艺
3.10焊接工艺评定试验报告
3.11首次预拼装鉴定报告
3.12工装设计任务书及专用工装明细表
3.13工装检验报告
3.14工艺总结报告
4技术培训
针对该桥的特点，凡从事本桥叠合梁、钢门墩制造的铆工、电焊工、涂装工、起重工等人员须进行专项培训。
必须熟练掌握本工种的操作规程外，了解该桥的《制造规则》，特别是从事焊接工作的电焊工必须通过相应的焊工资格考试，焊工考试按照本桥技术标准要求进行，并报监理工程师审核认可。
焊工所需要参与取证的项目及数量根据产品的制作要求确定。
取得相应焊工资格且符合焊工管理要求的焊工，方可参与相应项目的焊接操作。
为了确保该桥关键部位的焊接质量，对焊工进行实作摸拟考试，合格者才允许从事实桥的焊接工作。
二、工装准备
1、叠合梁、钢门墩生产需要设计制作的工装明细
专用工装明细表表5
2、主要工装设计
2.1板块反变形焊接胎架的设计
根据板块单元的焊接变形规律、热量输入、应力分布及变形趋势，确定反变形量，设计制作焊接反变形胎架，该胎架由反变形架体、支承架体、卡具和定位销栓组成，卡具可将板块两长边与反变形架体卡固，反变形架体可在支承架体上转运，确保板条肋焊缝的船位焊接，销栓起固定反变形架体角度的作用。
由于构成该钢梁的板块宽度、长度和曲率半径十分繁杂，这就要求该反变形胎架设计具有很强的灵活性和很强的适用性。
2.2预拼装胎架的设计
组成梁段的各块体在预拼时主要解决纵、横接口的匹配和嵌补段的量配和桥梁线形检验和修正。
预拼胎架采用可移动式的台凳按合理的位置进行摆放，在各台凳上利用加垫来调整梁段的架设拱度。
三、材料准备
1、编制材料采购清单
根据设计图及叠合梁、钢门墩单元划分情况，编制材料采购清单。
2、材料采购
与业主进行沟通确定采购厂家，并严格按采购清单及质量标准进行采购。
3、材料复验
进厂钢材、焊材等必须按规定进行复验合格后方可入库。
4、材料管理
制定严格的《材料管理制度》，做到分类堆放、标识明确、专料专用、随用随取。
四、设备准备
为优质、高效、快速完成该桥的制造任务，根据板块、单元块整体拼焊、预拼装、厂内运输、涂装及桥位作业的生产需要配备充足的下料、机加工、拼装、焊接、起重、涂装、试验及检验设备。
1、主要设备简介
1.1下料设备
包括数控火焰切割机2台，半自动切割机10台，对于不规则的板件采用数控切割机下料，对于难于使用以上数控设备进行下料或切边的构件采用半自动精密切割机下料。
1.2钻孔设备
1.3焊接设备
1.4起重和运输设备
1.5检测试验设备
1.6除锈及涂装设备
设备名称
规格型号
性能指标
数量
备注
1、下料设备
数控火焰切割机
华联
1
数控火焰切割机
华远
1
半自动气割机
CG1-30
2
2、焊接设备
CO2保护焊机
华远
40
CO2保护焊机
玛瑞
20
CO2保护焊机
华威
20
气体保护焊小车
2
自动埋弧焊机
2
焊剂烘箱
1
焊条烘箱
1
3、起重设备
电动双梁桥式起重机
20/5t×19.5m
20t/5t×19.5m
2
电动双梁桥式起重机
10/3t×19.5m
10t/3t×19.5m
1
电动单梁吊
16t×16.5m
16t×16.5m
2
门式起重机（桁架式）
50t
10t×19m
1
门式起重机
10t×19m
10t×19m
1
4、机加工设备
压力机
300t
300t
1
卷板机
2
5、车间涂装
喷丸设备
1
高效喷砂机
ACR-3LP
2
油漆喷涂机
GPQ6C
2
电弧喷涂机
CMD-AS-300
2
第三章制造方案、技术措施、试拼装工艺及方法
叠合梁、钢门墩段结构复杂，焊缝密集，所发生的焊接变形和残余应力较大，为控制箱体结构焊接变形，保证产品整体质量，加快制造进度，叠合梁、钢门墩制造采用“板单元→板块单元→块体单元→预拼装→涂装→桥位组拼→桥位焊接→涂装”方式进行生产，即车间生产零件及板块单元，并组焊成块体单元，参与多段连续匹配预拼装整体桥位拼装现场进行块体拼装、焊接成整体。
厂内制作时，先对复验合格的钢板进行滚平，并按施工图纸进行零件下料、矫正、坡口加工，然后进行部件组装、焊接、焊缝检查、修整，完成顶板板块、底板板块、腹板板块、横隔板单元、加劲板单元等单元件的制作，制作完成后运至块体组装区域参加单元块组装。
单元块组装时采用正装，首先在组装平台上放置底板板块（提前给底板单元一定的反变形量），划线组装横隔板单元，依次定位腹板板块，腹板与底板处的熔透焊缝及其它主角焊缝焊接完成后对块体进行加强，然后进行块体整体翻身，组焊隔板、腹板与顶板板块。
块体制作完成后在修整平台上进行修整。
检验合格后运往钢结构车间北跨参与总体预拼装，并调整好线型，实施接口的匹配、嵌补段量配、组装定位匹配件。
预拼装结束后，保留一个节段参加下次匹配预拼装，其余梁段运至涂装厂房进行除锈、涂装，涂装结束后按架设顺序采用汽车运输运往桥位存梁现场。
一、制作工艺
1、零件的下料加工
钢板进厂复验合格后，方可投入生产。
下料前先对钢板的材质、炉批号进行移植（钢印），在钢板经滚板机滚平后，根据零件的具体形状和大小确定下料方法，其下料及加工方法有如下几种：
1.1由于该桥板块单元件均为不规则形状，下料时均采用CAM系统的数控切割机精切下料
1.2对于单面焊双面成型的对接坡口采用在数控下料时一并切出坡口
2、板块单元制作工艺
顶板、底板、腹板、隔板板块单元由钢板、板条肋等部分组成，是组成叠合梁、钢门墩单元块的基本构件。
采用如下工艺制作：
2.1、钢板滚平,消除残留预应力，对于钢墩柱壁板进行滚圆成型，将滚圆成型的壁板进行对接然后组装板条肋。
2.2、将滚平后的钢板置于平台上进行荒料对接。
焊接、探伤、修整，然后划出纵横基准线及板条肋组装位置线。
对于腹板板块，下料时不留二次切割量（除合拢段外），划线时，同时划出折弯线，采用热弯或专用胎具进行弯曲。
下料时不考虑拱度，拱度在横向对接口调整，因此在腹板下料时下出梯形。
块体单元组装时亦不考虑拱度。
2.3、将面板平铺于平台上，按线组装板条肋，必要时采用顶具或千斤顶进行精确定位。
2.4、在板块反变形胎架上按焊接工艺施焊板条肋及板条肋焊缝，并按要求探伤。
2.5、采用冷矫正和火焰矫正的方法，矫正板块焊接翘曲变形，重点矫正边缘的波浪变形。
2.6、以纵基线为基准修正横基线。
2.7、已修正后的纵横基线为基准，划出板块周边切割线，注意预留工艺量，采用半自动小车精切周边及坡口。
（对于顶、底板在长度方向留一端不切，待组装成块体单元后预拼装组成整个梁段时统一划线切割）
2.8、对板块进行修整，重点修整周边坡口区域，使其满足桥位对接对平面度的要求。
2.9、在规定位置用白色油漆喷涂板块编号。
3、横隔板的制作（关键工艺项点）
3.1制作工艺
横隔板是叠合梁、钢门墩组装的内胎，它的精度直接影响叠合梁、钢门墩的断面精度。
针对其结构特点，拟采用如下制作工艺：
①零件全部采用数控精切下料，人孔及对接边坡口同时切出。
②划线组焊劲板及人孔加强圈等，在平台上刚性固定，采用CO2气体保护焊焊接，在焊接过程中严格按规定的焊接顺序和焊接工艺执行，以减小焊接变形。
同时采用压力机和火焰法进行矫正。
③在平台上划出纵横基准线、对接边切割线。
④以基准线为基准，按线刨对接边。
3.2焊接工艺
由于隔板较薄，且形状不规则，焊接时容易产生变形。
为了减小焊接变形，隔板加劲肋采用CO2气体保护半自动焊焊接，焊接材料为ER50-6φ1.2mm焊丝。
焊接前将隔板放置在刚性固定平台上，周边每隔1.5米左右的距离设置一个固定点将隔板与平台固定，然后采取对称、分散、同方向的焊接方法，先焊接加劲肋的平位角焊缝，然后焊接加劲肋之间的立位角焊缝。
3.3工艺保证措施
①钢板下料前后需采用滚板机进行机械滚平，以消除轧制和焰切应力，从而减小后续部件的焊接变形。
②在专用划线平台上精确划线组装水平、竖向加劲肋，焊接、矫正后再返平台划线，按线机加工周边，确保横隔板的外形尺寸。
③在平台刚性约束下采用线能量较小的CO2气体保护半自动焊施焊，以减小焊接变形.
3.4叠合梁制作
3.4.1放样
由于该叠合梁平面为斜交形式，故工厂在制作（下料）前须进行1：
1的样台放样，以确定各个斜交点的尺寸。
放样时需考虑纵向竖曲线以及预拱度，核对所有构件的几何尺寸，列出下料清单作为后续加工生产的依据。
由于主梁的横截面为U型结构，制作时容易变形，所以在放样时要做到非常仔细、认真，放样结束后由质检部门进行专门检查，同时记录样台上画出的主梁纵向边线、斜交线、主梁翼缘板、横隔板、纵向、横向加劲板的轮廓线和定位线，在关键部位做出明显的标记，检查确认无误后方可进行下道工序，即对纵向斜交节点进行样板放样和横截面构件制作划线样板。
该划线样板采用优质三合板或五合板制作，并在划线样板上标出制作数量及定位位置。
将样板整齐有序地排放同时给每块样板分别编号，方便使用时按需领取。
另外放样时要加放加工余量（由于温度应力引起的），焊接收缩量。
3.4.2胎架制作
由于叠合梁结构为焊接构件，在施焊过程中容易产生焊接变形，并且有竖曲线、预拱度等要求，线型也较为复杂，故制作分段时，需制作胎架来保证分段制作质量和控制焊接变形，使主梁的制作误差最小化，即工厂在制作前需先搭设分段制作胎架和总装胎架。
胎架搭设长度依据主梁分段尺寸在长度方向加放500mm，在宽度方向加放300mm。
胎架纵横向材料均采用HW200×200，以使胎架具有足够的强度和刚度，并且与地垅焊接牢固。
胎架上所划线型与理论线型的允许偏差、胎架水平度和对角线之差应符合精度要求。
胎架需按不同型值的分段进行修正。
胎架制作完成后先由质检部门检验合格，再报监理检验合格后方准使用。
3.4.3分段制作
由于叠合梁的横断面为U型结构，为保证梁组装的准确性，工厂拟在胎架上采用正造法进行建造。
根据多年制作钢结构梁的经验，为确保钢梁制作后尺寸满足设计要求，在主梁纵横方向按1.5／2000～2.0／2000的比例放焊接收缩余量；为保证焊接质量及焊缝外形美观，尽量采用二氧化碳气体保护焊，对底板对接焊缝均采用埋弧自动焊机进行焊接。
分段制作装配按下列顺序进行：
（1）先在设有预拱的专用胎架上面敷设U型主梁底板，底板敷设后用压载圆滚轮在底板上来回压实，并且用螺旋压紧器压紧在反变形胎架上，使底板与胎架紧密接触，可有效防止由于焊接收缩引起的主梁变形。
主梁底板定位结束后，在底板上画出主梁纵向腹板、横隔板与底板的斜交线在底板上的定位线，定位线画好后，先通过制作人员自检无误后由质检人员进行复验，合格后方可进入下道工序。
（2）安装底板加强筋，在底板上安装底板加强筋，底板加强筋的焊接应严格按照有关焊接规范进行施焊，由2个焊工在加强筋两侧同时由中间向两边施焊，焊后及时清除焊渣及焊接飞溅。
（3）安装腹板加强筋，将腹板加强筋定位于底板已画好的位置，用线锤将该加强筋调正到垂直状态，然后对该加强筋与底板进行施焊。
（4）吊装纵向腹板
先将纵向腹板定位于底板上指定位置，用定位焊加以固定，再用线锤将该纵向腹板调正到垂直状态，同时用辅助工具将腹板与加强筋焊缝紧密接触，由焊工将腹板与加强筋焊接成形，由2个焊工在加强筋两侧同时由中间向两边施焊，焊后及时清除焊渣及焊接飞溅。
（5）吊装横隔板
将横隔板按照放样下料时的编号，逐块吊至与底板连接的对应位置同时校验斜交线，先焊横隔板与底板的焊缝再用线锤将横隔板调整垂直，然后对横隔板与腹板的焊缝施焊，焊后及时清除焊渣和焊接飞溅。
（6）吊装另一侧腹板，先将纵向腹板定位于底板上指定位置用定位焊加以固定，再用线锤将该纵向腹板调正到垂直状态，同时用辅助工具将腹板与加强筋焊缝紧密接触，由焊工将腹板与加强筋焊接成形，腹板整体施焊前须在U型梁内侧设置斜向支撑以控制焊接变形。
由2个焊工在加强筋两侧同时由中间向两边施焊，焊后及时清除焊渣及焊接飞溅。
（7）安装主梁翼缘板
将主梁翼缘板按照放样下料时的编号，将主梁翼缘板逐块吊装至主梁顶端，由焊工将主梁翼缘板施焊到位。
（8）安装剪刀键
待主梁翼缘板安装完成后，开始安装剪刀键，先在主梁翼缘板上画出剪刀键的定位线，然后用专用剪刀键安装机进行作业。
（9）校正
U型梁内部全部焊接结束后，需对主梁进行校正，将多余部分割去，并且对将U型梁端部接口进行打磨，以利U型梁对接口紧密接触。
（10）单元检查
U型梁分段制作完成后再次检查各结合点的焊缝是否饱满，有无漏焊，有无咬边，有无焊瘤，无误后，报请驻厂监理进行最后检查，合格后方可脱胎架，移送喷丸车间进行喷丸除锈。
3.5钢门墩制作
3.5.1钢墩柱制作
卷圆即是滚圆钢板的制作，实际上就是在外力作用下，使钢板的外层纤维伸长、中层纤维不变、内层纤维缩短而产生的弯曲变形。
当圆筒半径较大时，可在常温状态下卷圆，如半径较小和钢板较厚时，应将钢板加热后卷圆。
在常温状态下进行卷圆的方法有：
机械滚圆、胎膜压制和手工制作三种。
圆柱面的卷弯根据板料的厚度、直径和设备条件可选定卷圆的不同温度，一般分冷卷、热卷与温卷。
1零件检查
2划线
在板上划出纵横向基准线，环形隔板定位线等
3筒节预压头
4辊圆
5焊接纵横向对接缝
6矫正
7标记、标识
图、卷圆示意图
单元件的制作包括立柱壁板单元，隔板单元、柱底板单元件等的制作。
以上单元件的制作包括结构划线、结构的组装和划线三个工序。
结构的定位线可用石笔划制，但重要结构（包括顶板、外纵腹板、底板、柱脚）的定位线、单
元件（以及节段）的定位基准线必须用样冲做清晰、准确的标记。
3.5.2钢盖梁制作
单元件的制作包括钢盖梁顶板、外纵腹板、底板、垫石单元件等的制作。
以上单元件的制作包括结构划线、结构的组装和划线三个工序。
结构的定位线可用石笔划制，但重要结构（包括顶板、外纵腹板、底板、柱脚）的定位线、单
元件（以及节段）的定位基准线必须用样冲做清晰
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