I型桁梁使用手册.docx

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I型桁梁使用手册

I型桁梁使用手册

****有限公司设计分公司

二〇一三年六月

目　录

第一章概述1

第二章I型桁梁基本构件名称及特性2

一、标准节段2

二、端支承节段3

三、连接节段4

四、加强弦杆5

五、桁梁连接销6

六、支撑架6

第三章I型桁梁制造及保养要求9

一、材料9

二、制造要求10

三、验收16

四、运输及储存17

五、维修及保养17

第一章概述

I型桁梁是在对国内现有多种组合杆件的特性及使用情况作充分调查研究后，结合桥梁施工实际情况，研制出的一种新型桁梁。

研制过程中重点对杆件材料与结构形式、连接方式、承载能力等方面进行研究，并从技术可行性、安全性、可操作性、经济性等多方面与现有组合杆件进行综合比较，以更好地满足桥梁施工中对杆件承载力大、易拼装拆卸、通用性强及方便保管和运输的要求。

适用范围：

I型桁梁可用于栈桥、钻孔平台、现浇支架、龙门吊机、架桥机、挂篮等施工结构中。

第二章　I型桁梁基本构件名称及特性

Ⅰ型桁梁包括标准节段、连接节段、端支承节段、加强弦杆、支撑架等构件。

一、标准节段

1.构造

标准节段由上弦杆、下弦杆、竖杆及斜杆焊接而成，上、下弦杆两端分别有阴阳接头，接头上有桁架连接销孔。

图2.1.标准节段（单位：

mm）

标准节段长4m，桁高2m。

标准节段桁梁弦杆系采用普通槽钢[14a零件，两个零件成对地相背组合成］［字形，两背间隔80mm以便与腹杆连接。

在上、下弦杆内有供与加强弦杆连接的螺栓孔，还有供连接支撑架用的螺栓孔。

桁梁标准节段的竖杆及斜杆均采用80×80×5mm方钢管。

桁梁各构件的材料均为Q345B，每个标准节段重579Kg。

2.单元杆件性能

表2.1.标准节段杆件参数

名称

材质

截面

截面积（cm2）

理论容许承载力（kN）

弦杆

Q345B

][14a

37.02

734

竖杆

Q345B

方钢管80×80×5

15.00

327

斜杆

Q345B

方钢管80×80×5

15.00

343

二、端支承节段

1.构造

端支承节段有两种规格，端支承节段1长度为2m，端支承节段2为1.5m，桁高均为2m。

由上、下弦杆、竖杆及斜杆焊接而成，上下弦杆的端部有阴阳接头，接头上有桁架连接销孔。

端支承节段可用于调整跨度及提高抗剪承载能力。

每个端支承节段1重363Kg，端支承节段2重335Kg。

图2.2.端支承节段1（单位：

mm）

图2.3.端支承节段2（单位：

mm）

端支承节段桁梁弦杆系采用普通槽钢[14a零件，两个零件成对地相背组合成］［字形，两背间隔80mm以便与腹杆连接。

在上、下弦杆内有供与加强弦杆连接的螺栓孔，还有供连接支撑架用的螺栓孔。

端支承节段的斜杆采用80×80×5mm方钢管，竖杆采用80×80×8mm方钢管。

2.单元杆件性能

表2.2.单元杆件参数（端支承节段1/2）

名称

材质

截面

截面积（cm2）

理论容许承载力（kN）

弦杆

Q345B

][14a

37.02

757

竖杆

Q345B

方钢管80×80×8

23.04

494

斜杆

Q345B

方钢管80×80×5

15.00

346/357

三、连接节段

1.构造

连接节段由上弦杆、下弦杆、竖杆及斜杆焊接而成，上、下弦杆的两端分别有阴阳接头，接头上有桁架连接销孔。

两种规格的连接节段长度均为3m，与标准节段连接端，桁高为2m，与贝雷梁连接端，桁高为1.4m。

每个连接节段1重444Kg，连接节段2重439Kg。

Ⅰ型桁梁标准节段可通过连接节段与321公路钢桥共同使用。

图2.4.连接节段1（单位：

mm）

图2.5.连接节段2（单位：

mm）

2.单元杆件性能

表2.3.单元杆件参数（连接节段）

名称

材质

截面

截面积（cm2）

理论容许承载力（kN）

弦杆

Q345B

][14a

37.02

757

竖杆

Q345B

方钢管80×80×8

23.04

516（支承端）

斜杆

Q345B

方钢管80×80×5

15.00

380/362

四、加强弦杆

1.构造

加强弦杆主要用来加强桁梁弦杆的承载能力，其材料、截面与桁梁弦杆相同。

其构造与桁梁弦杆比较，除弦杆螺栓孔座板与桁梁弦杆上孔的座板高低位置不同外，其余均相同。

图2.6.加强弦杆

2.单元杆件性能

表2.4.单元杆件参数（加强弦杆）

名称

材质

截面

截面积（cm2）

理论容许承载力（kN）

弦杆

Q345B

][14a

37.02

757

五、桁梁连接销

桁梁连接销用于连接两相邻桁梁节段。

桁梁销子材质为30CrMnSi，直径为59.5mm，重4.8Kg。

图2.7.桁梁连接销

六、支撑架

支撑架用于桁架之间的横向连接，连接时用支撑架螺栓固定。

支撑架用[10型钢焊接形成，支撑架外侧螺栓孔横向间距分别有0.45m、0.9m、1.35m三种规格，螺栓孔竖向间距均为1.56m，其重量分别为50Kg、76Kg、95Kg。

图2.8.支撑架

图2.9.I型桁梁横向布置示意

Ⅰ型桁梁拼装后力学特性见如下表2.5：

表2.5.Ⅰ型桁梁力学特性表　　　　　

　　　　　力学特性

结构构造

Wx（cm3）

Ⅰx（cm4）

Mmax（kN·m）

Qmax（kN）

单排单层

不加强

6833

731174

1468

500

加强

13890

1680742

3142

500

使用I型桁梁进行施工结构拼装前，需对结构在实际荷载下的强度及刚度进行计算，满足要求后方可投入使用。

第三章　I型桁梁制造及保养要求

I型桁梁作为一种装配式器材，其制造及维修保养均应按下述要求执行，以满足其正常使用。

一、材料

1.钢材

①Ⅰ型桁梁所用的钢材，必须按图纸要求的材质、规格定货，钢材必须有生产厂家的产品质量证明书，并确保其化学成分和机械性能符合规范要求。

②钢材进厂后妥善保管，宜放置在一定高度的平台上，以防止发生变形；不同牌号和材质的钢料，应分开堆放，并注明便于识别的鲜明标记；应保持钢料的清洁，尽量避免雨水侵蚀，以及涂料、油料等粘污腐蚀。

③严禁具有锐弯、锐扭、裂纹、脱层和严重锈蚀的钢材投入生产。

④制造桁梁所用的钢板和型钢，其材质和规格应符合设计要求，不允许制造厂家自行更换。

2.焊接材料

①焊接材料应根据设计要求和焊接工艺评定试验结果确定。

②进厂的焊接材料，除应有生产厂家的质量证明外，还应对采用的焊接材料按有关标准抽样复验。

③Q345B的焊接必须采用碱性低氢型焊条。

④CO2气体保护焊的气体纯度应大于99.5%。

⑤不得使用药皮变质、开裂、剥落、黏结、受潮、锈蚀、污染的焊条，以及锈蚀的焊丝。

3.涂装材料

①选用的涂装材料的品种、规格、性能等，应符合现行国家产品标准和设计要求。

其常用涂料见表3.1。

进厂的涂装材料，应有生产厂家的质量证明书。

涂料的型号、名称、颜色及有效期应与其质量证明书相符。

表3.1.常用涂料

牌　号

标　准

牌号

F56-31　红丹酚醛防锈漆

HG/T3345

C04-45　灰铝锌醇酸面漆

HG/T2576

G53-31　红丹醇酸防锈漆

HG/T3346

F53-40　云铁酚醛防锈漆

HG/T3369

H06-2　环氧富锌底漆

HG/T2239

②不得使用过期、不合格的涂料。

③涂料开启后，不应有结皮、结块、凝胶等现象。

二、制造要求

1.一般规定

①制造厂应对设计图进行工艺性审查。

当需要修改设计时，应取得原设计单位同意，并签署设计变更文件。

②制造厂应根据设计图按构件编号绘制施工图，并编制桁梁制造工艺。

③桁梁的加工制造应根据绘制的施工图和编制的制造工艺进行。

④桁梁制造和检验所用的量具、仪器、仪表等应经主管部门授权的法定计量技术机构校验，合格后并在有效期内使用。

制作、安装、验收用的量具，应采用统一标准，并具有相同的精度等级。

⑤桁梁制造所用的工装模具应有足够的刚度和较高的精度，并应考虑温度变化的影响。

桁梁制造厂还应定期对所用工装模具进行检查、调整，经计量部门或质检部门确定后方可使用。

2.放样与号料

①放样应根据施工图，在工作平台上绘制与实物同样大小的样图，并根据该图制作样板、样杆和样条；也可采用数控自动制图程序，用计算机进行放样。

②样板、样杆和样条制作的允许偏差应符合表3.2的规定。

表3.2.样板、样杆、样条制作允许偏差（单位：

mm）

检查项目

允许偏差

桁架上下弦杆两销孔中心的水平距离

±0.3

桁架上下弦杆两销孔中心的竖直距离

±0.2

桁架对角线两销孔间中心距离

±0.4

销孔至弦杆螺栓孔、支撑架螺栓孔中心距离

±0.2

弦杆螺栓孔、支撑架螺栓孔中心距离

±0.2

宽度

+0.4

长度

-0.8

③放样和号料应根据工艺要求，预留制作和安装时的焊接收缩余量和各部件的切割、刨边和铣平等加工余量。

④号料前应检查钢料的牌号、规格、质量，如发现钢料不平直、锈蚀、有污物影响号料质量时，应矫正、清理后再号料，号料尺寸允许偏差±0.5mm。

3.切割

①剪切仅适用于厚度小于12mm的钢板和剪切后的边缘需要再进行加工的零件。

厚度等于或大于12mm的钢板宜采用气割。

钢材的剪切面或切割面应无裂纹、夹渣、分层和大于1mm的缺棱。

剪切边缘应整齐、无毛刺、反口、缺肉等缺陷。

剪切长度允许偏差为±2.0mm，型钢切割线与边缘垂直度允许偏差应为1.5mm。

②碳素结构钢在环境温度低于-20℃，低合金结构钢在环境温度低于-15℃时，不得进行剪切、冲孔。

③切割应优先采用数控、自动和半自动等精密切割。

手工切割仅适用于次要零件或切割后仍需进行边缘加工的零件。

④切割前应将钢料面上的浮锈、污物清除干净。

钢料应放平、垫稳，割缝下面应留有空隙。

⑤气割时钢料的温度不得低于0℃，并在无风的天气或室内进行。

气割的氧气纯度为99.5%～99.8%。

⑥主要零件自由边的气割边应磨削圆角半径为0.5mm或倒角0.5mm；气割面打磨平滑，边缘打磨成圆角；次要零件气割边缘应除去锐边；零件切口的拐角处，应先钻φ10mm以上的圆孔后再气割。

⑦切割的零件尺寸允许偏差应符合下列规定：

手工切割：

±1.5mm；

自动、半自动切割：

±1.0mm；

精密切割：

±0.5mm；

4.组装

①组装应在测平的台架上进行，杆件应处于自由状态，必须保证各组装构件的精度。

②组装前，在焊接区或距焊缝边缘30mm～50mm以内的部位，必须清除毛刺、泥土、油污、熔碴、铁锈等。

③组装时要认真检查各构件的垂直度和精度，端部要加同厚度的引板，焊后必须铲除，并用砂轮磨修。

组装完成后，进行预拼装，预拼装的各部尺寸和线形经检查合格后，用试孔器检查所有的销孔及螺栓孔，当采用比设计孔径小0.75mm试孔器检查时通过率应为100%。

④部件组装允许偏差应符合表3.3的规定。

表3.3.部件组装允许偏差（单位：

mm）

简　图

项　目

允许偏差

槽钢组装高低差Δ

≤0.2

桁高H（桁架上、下弦杆中心线间距）

±0.25

竖杆中心线间距S

±0.20

节点板中心线与桁架上、下弦杆中心线间距

±0.5

对角线

±0.4

⑤主要受力构件应在组装后24h内焊接，其余构件以焊口不受潮和不生锈为准。

5.焊接

①制造厂对其首次采用的钢材、焊接材料，以及焊接方法、接头形式、焊接位置、焊前预热、焊接工艺参数，或因材料、工艺在加工过程中有变化时，应进行焊接工艺评定试验。

焊接工艺评定按现行TB10212-2009附录C的要求进行。

②焊接工艺应根据焊接工艺评定报告编制。

确定的焊接工艺和焊接参数不得任意改动，并严格执行。

③焊工应经过考试合格并取得资格证书后方可从事资格证书认定焊接范围内的焊接工作。

焊工合格证有效期为三年，并在合格证有效期终止前重新进行考试、换证。

若焊工停焊时间超过六个月时，应重新考试。

④工厂焊接宜在室内进行，环境湿度应小于80%。

焊接的环境温度，低合金高强度结构钢不应低于5℃,碳素结构钢不应低于0℃。

桁架应在组装后24h内焊接。

当在室外焊接时，焊接作业区风速，当手工电弧焊超过8m/s，气体保护电弧焊超过2m/s时，应设防风棚或采取其他防风措施。

⑤焊条、焊剂在使用前，应按产品说明书和有关工艺文件规定进行烘干，低氢型焊条烘干温度为350℃～380℃，保温时间为1.5h-2h。

烘干后应缓冷放置在110℃-120℃的保温箱中存放；使用时应置于保温桶中；烘干后的低氢型焊条在大气中放置时间超过4h应重新烘干，烘干次数不宜超过两次。

严禁使用脱皮、污损、潮湿的焊条。

⑥焊接前应彻底清除焊区内的水分、铁锈、涂料、油污、熔渣、铁屑、氧化皮、灰尘等有害物。

焊条和焊丝上的铁锈、油污等亦应清除干净。

⑦焊接时应选择变形小、残余应力小的焊接顺序和焊接方向施焊。

并在焊接和冷却过程中，对焊件不要有较大的冲击和振动。

⑧多层焊接宜采用连续施焊，每层焊缝完成后应及时清除药皮、焊渣、飞溅、溢流和其他缺陷后再进入上层施焊。

⑨贴角焊缝应在构件拐角处围焊，围焊长度不宜小于焊脚尺寸的两倍。

围焊时，应连续进行，原则上不得停顿和断弧，以减少起弧和落弧造成的焊接缺陷。

⑩施焊时焊缝应用引板引出。

手工电弧焊和气体保护电弧焊其引板宽度应不小于50mm,厚度不小于6mm,长度宜为板厚的1.5倍，且不小于50mm；焊缝的引出长度应不小于30mm,埋弧自动焊其引板宽度不小于80mm,板厚不小于lOmm，板长宜为板厚的2倍，且不小于100mm,焊缝引出长度应不小于8Omm。

焊接完成后，应用火焰切割去除引板，并修磨平整。

不得用锤击落引板。

6.焊缝质量检验

①焊接完毕后的所有焊缝，应冷却到环境温度后，在全长范围内进行焊缝外观检查，不得有裂纹、未熔合、夹渣、未填满弧坑和焊瘤等缺陷。

焊缝外观质量应满足下列要求：

a）焊缝应有平滑均匀的表面，无裕皱、间断、堆积、焊渣和未焊满等缺陷，并与基本钢材平缓连接；一级、二级焊缝不得有弧坑裂纹、电弧擦伤、根部收缩等缺陷；

b）外观检查发现有裂纹时，应对该批中同类焊缝进行100%的表面检查，若怀疑有裂纹时，应对怀疑部位进行表面探伤；

c）焊缝外观检查可用目测，表面裂纹用五倍放大镜进行检查，必要时可用磁粉和渗透探伤法检查；磁粉探伤应符合JB/T6061的规定，渗透探伤应符合JB/T6062的规定。

d）经外观检查合格的焊缝方能进行无损检验，无损检验应在焊接24h后进行。

②桁架标准节段、端支承节段、连接节段、加强弦杆等的焊缝质量等级不低于二级，二级焊缝应按不小于20%的比例用超声波进行无损检测。

当超声波探伤不能对缺陷性质作出判断时，可采用射线探伤，其探伤比例为20%。

超声波探伤内部缺陷质量评定等级为Ⅲ级，检验等级为B级；射线探伤内部缺陷质量评定等级为Ⅲ级，检验等级为AB级。

其内部缺陷分级和探伤方法应符合GB11345、GB/T3323的规定。

当无法进行超声波和射线探伤时，可采用磁粉探伤。

③进行局部超声波探伤的焊缝，当发现有裂纹或较多其他缺陷时，应扩大该条焊缝的探伤范围，必要时可延至全长；进行射线探伤的焊缝，当发现超标准缺陷时，应加倍检验。

7.制孔

①桁架构件上的各种连接孔，应采用先焊后钻的工艺，并在胎模上进行；个别构件上的连接孔，在不影响装配精度和互换的情况下，可以先钻后焊，但应记录备查。

②桁架构件上的所有连接孔，一律采用钻孔。

钻孔应优先采用成套钻模，一次将孔钻成。

③桁架与加强弦杆的销孔，可预钻孔径小于设计孔径3mm的套孔，利于套孔在工作平台上定位，并校正各销孔间的距离，待满足设计要求的精度时，再将销孔按设计孔径镗孔成形。

④销孔和各螺栓孔，应呈正圆柱形，并与杆件表面垂直，销孔孔壁表面粗糙度Ra不得大于12.5μm，螺栓孔孔壁表面粗糙度Ra不得大于25μm，孔缘完整无损伤，无刺屑。

镗孔时，严禁飞刺和铁屑进入板层。

孔边飞刺和孔周边凸出的轧痕，应清除干净。

⑤孔径和孔距及两端销孔端距允许偏差应符合设计说明规定。

8.试装

①对第一次生产的桁梁或因改变工艺设计和装备，以及成批连续生产的桁梁，当用户有试装要求时，亦应在出厂前进行试装。

②试装时应随机挑选构件，立体完整拼装一跨7节的双排单层桥梁，以检查各构件间的互换性能。

③桁梁试装应在厂内进行，构件应处于自由状态。

④桁梁试装主要尺寸应符合表3.4的规定。

表3.4.试装主要尺寸偏差（单位：

mm）

项　目

部　位

允许偏差

桁高

上下弦杆中心距离

±0.3

节间长度

±1.0

旁弯

桥中线与其试拼装全长L的两端中心所连直线的偏差

L/5000

试装全长

L≤50000

±4

L＞50000

±L/10000

对角线

每个节间

±2

主桁倾斜

桁架跨中上下弦杆中心线偏差

1.5

9.涂装

①桁梁在涂装前应进行除锈处理，除锈等级为Sa2.5。

除锈后的钢材表面不应有焊渣、焊疤、灰尘、油污、水、氧化皮和毛刺等。

②涂装前应制作两块300mm×150×6mm的薄板，焊成300mm×300mm×6mm的板，用与桁梁相同的涂料和喷涂方法做成涂漆样板，经检查确认合格后，方可进行喷徐作业。

③涂装时的环境温度宜在5℃～30℃之间，相对湿度不应大于85%。

不得在雨天、砂尘大、蚊虫

多时，以及钢材表面有潮气、结露、涂漆后表面易产生气泡时涂装；涂装后应在4h内加以保护，免受雨淋。

④桁梁涂层干漆膜总厚度应为125μm,其允许偏差为25μm。

涂装层数为底漆两道、面漆两道。

桁梁涂装还应符合JT/T722和TB/T1527的规定。

⑤桁梁表面不应有误涂、漏涂。

涂层不应有脱皮、皱纹、气孔和返锈等。

漆面均匀平滑，无刷痕、流滴、裂纹、针眼、失光、变色、起泡、粉化、龟裂和不盖底等缺陷。

三、验收

1.桁梁制造完成后应按设计图和本说明进行验收，验收合格后方可填发产品质量合格证书。

2.桁梁主要构件基本尺寸允许偏差除符合表3.4规定外，还应符合表3.5的规定。

表3.5.桁梁主要构件基本尺寸允许偏差（单位：

mm）

名称

项　目

允许偏差

测量方法

桁架

上下弦杆销孔中心距

±0.3

测量上下弦杆销孔中心距离

全宽

±0.3

每2m测一次

弦杆销孔水平中心距

±0.4

测量弦杆销孔中心水平距离

对角线

≤±0.5

四角不平度

≤1

加强弦杆

全高

±0.2

测量两端和中部处高度

全宽

±0.3

每2m测一次

销孔中心距

±0.4

测量弦杆销孔中心距离

桁架销子

全长L

+1.0

-0.0

测量全长

直径φ

+0.0

-0.1

测量销子中部

3.桁梁出厂时，应提交下列文件：

a）产品合格证书；

b）钢材质量证明书和复验报告；

c）焊工合格证书以及施焊种类、施焊名称；

d）焊缝质量检查记录、缺陷种类和清除方法，焊缝重大修补记录；

e）设计变更文件、变更内容、代用材料清单及相关的批准文件；

f）工厂试装记录和提供静载测试报告的复印件；

g）构件发运和包装清单。

四、运输及储存

1.桁梁轮廓尺寸小，单元重量轻，任何构件或配件都可以用普通载重汽车装载运输，运输时构件应依照器材的外形尺寸、重量分类装运，以充分发挥运输工具的效能，又不损伤部件。

2.装卸采用汽车吊或履带吊等常用起重设备。

3.堆放时应分类平顺放置，不可乱堆乱放。

4.对于易丢失的小型构件，如钢销、螺栓等应装箱运输，并做明显标识；发料时应增加一定数量做准备，以免因丢失而延误拼装进度。

五、维修及保养

1.桁梁在储存、运输和使用时，均须注意维护和保养。

在储存和运输时，桁架与加强弦杆的阴阳头接触面、销孔、螺栓孔及螺栓的丝扣等均应保持清洁和涂油脂。

2.钢结构构件属于易锈蚀的产品，特别是在沿海地区，钢结构构件更容易发生锈蚀。

因此，桁梁需定期进行维护保养，以免生锈。

3.桁梁使用后，应逐件进行检验，对扭曲变形较大，有焊疤或碰伤严重的桁梁，应作报废处理。

对需要连续周转使用的部件，应在拆收时先检验，经过保养后再用，禁止只使用不保养的短期行为。

保养时应对所有构件去污、除锈、喷漆，应保证桁梁构件焊缝不锈蚀。