接工艺是:使用磁吸码,用磁力把钢板固定于胎架 上,不至损伤钢板,也避免了繁杂的修补工作。以压代拉,在平台或胎架上安装板材时采用压铁压紧来实现线型吻合和防止变形。先装构架后焊板缝,确实需要在胎架上焊接的板缝,也要改变传统的先焊板缝后装构架的做法,采用拼板后先进行构架安装,装好构架后一起烧焊,利用构架来限制板的焊接变形。
正交异性板单元焊接时会在焊缝处产生角变形,为了有效地采用反变形焊接工艺控制角变形,必须准确了解角变形量θ的大小。
因此应进行焊接变形试验,测量翼板和底板焊接后的变形弧度曲线,计算各焊缝在焊接期间发生的角变形量 θ。再根据测量结果,推导焊接变形公式。角变形量θ与焊接线能量E成正比,与板单元的面板厚度t成反比。
(6) 翼、底板的对接焊接与收缩变形控制
翼板、底板的对接采用实心焊丝CO2气体保护焊打底,埋弧自动焊填充盖面的单面焊双面成型技术。在打底焊道中,过马板处容易出现根部缩孔、弧坑裂纹、反面成型不好以及间隙不匀所引起的焊缝根部熔合不良等问题。在生产过程中通过严格限制打底焊道工艺参数、熄弧处加快接头速度或回焊20mm以上、针对过大或过小的焊接间隙采用向前推或拉的运条方式解决根部熔合不良的问题;并要求焊接完第一道埋弧自动焊后再去除衬垫,让受热下坠的焊缝金属有所依托,避免了由于打底焊道较薄,焊缝受热后易下坠而导致反面余高过高等外观问题;马板在第一道打底焊道焊接完成并等焊缝温度降低之后拆除,以减小焊接变形。
对接焊缝间隙控制在4~7mm之间,通过前期生产实测收缩值,使焊接收缩以及变形处于受控状态,从而保证焊接质量和整体制造精度。
(7)其它焊缝的焊接
其余坡口角接、熔透角接以及对接焊缝的焊接除通过采用小的焊接线能量、两侧交替焊接、对称施焊、预留焊接变形量等措施来控制焊接变形外,还采用了下述措施:
钢箱梁总拼现场焊接严格按照焊接顺序进行焊接,使焊接收缩量及焊接变形处于受控状态。
焊接过程中严格执行焊接工艺参数,焊接材料的保管及使用严格执行要求。培训焊工在室外作业的防风、防雨、除污、除锈、除湿、定位焊质量等意识。
(8)加强对焊接变形的观测,积累数据,建立焊接变形与焊接工艺、原材料、施工环境的数学模型,以用来预测以后焊接施工变形量,不断提高精度控制水平。
6.3钢箱梁线型控制措施
6.3.1在施工前,除根据设计给出数据外,还要根据现场安装情况进行细致计算。每跨的预拱度值,要根据跨度及箱梁截面特性进行计算。按照设计的纵坡度、横坡度及
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预拱度、焊接变形等,计算出详细的高程、长宽尺寸等三维数据,并绘制详细的施工图。钢箱梁在加工及焊接过程中,板单元及节段的三维尺寸要按照实际纵坡、预拱度、横坡来控制,同时要考虑在加工、组装、总拼过程中的焊接变形。
为了保证桥梁总长和成桥线型,要编制具体的线型控制要求和各阶段线型控制数据。在施工中,采用信息化施工技术,在箱梁施工全过程进行线型监控,监控内容包括整体中心偏位、纵坡高程、横坡高差、预拱弧线偏位、节段长度以及总长等,监控方法是通过精密全站仪、水平仪进行精密测量,在每个节段完成后及时按照规范进行验收,并检查是否符合线型要求,如发现问题,应及时调整高差、焊接顺序及间隙。
6.3.2钢箱梁的零部件,尤其是横隔板等形状复杂的部件,放样采用计算机CAD1:1图形输入数控切割机号料,并在各个工序间均进行严格控制加工和组装尺寸,要详细检查箱梁尺寸、轴线、高度等,严格控制在规范允许范围内。号料采用无余量切割技术,在单元下料时要考虑钢板变形,设计尺寸要加上伸缩量、切割口宽度、打磨宽、焊脚宽度等,以保证组拼后的尺寸符合设计要求。
6.3.3钢箱梁加工精度控制采用从总体控制到零件控制的控制体系,制定总体及各分段、各零件的控制尺寸及精度要求,制定分阶段验收标准。在加工中进行按照标准进行验收,确保零件尺寸保证分段尺寸、分段尺寸保证整体尺寸。
6.3.4钢箱梁总装采用三纵一横基准控制拼装精度。在胎架两端设纵向3对测量塔和与其垂直的横基线基准墩,测量塔及基准墩与胎架分离且稳固,用这三条纵基准和一条横基准控制钢箱梁的整体组装和预拼装,其中中间测量塔用于中心底板、顶板基准单元的定位和钢箱梁的预拼装,边测测量塔用于腹板、边侧顶板单元的定位。
测量所需仪器、测具、量具等要经过二级以上资质计量检定单位统一检定合格后方可使用,要求工厂与工地内的量具要统一配发,测量方法要统一。
6.3.5 钢箱梁制造中,采用简易胎架作为外胎、横隔板为内胎的多节段匹配组装技术,确保钢箱梁的几何形状、相应阶段端口的精匹配和全桥的拱度。拼装平台必须按照设计的坡度、纵坡度、预拱度、焊接变形、气温变形等来确定横向、纵向及主要节点的控制尺寸,拼装时严格按照尺寸来控制拼装精度。拼装胎架要以底板为基准确定胎架形状,并预留约1-1.5mm反变形工艺量。避免日照变化及温差的影响,在凌晨气温相对稳定情况下实施基准板定位,确保所有箱梁阶段轴线一致,并达到标准化。
6.3.6对每一次预拼装的钢箱梁采取立体阶梯推进方式,即按照钢箱梁组装顺序,从胎架一端向另一端进行施工,使同一工序在相邻段上形成阶梯,这样有利于各阶段的匹配,避免上下层同时作业,提高生产安全性,确保整体质量。
6.3.7 在钢箱梁支架拼装时,总长度要以墩柱上的箱梁节段为控制点,先安装墩顶钢箱梁,在安装中跨部分,并预留一节调节块先不安。在其他节段焊接完成后,测量剩余部分的长度,并根据这个长度,结合对接缝的缝宽加工调节块,调节块一般要比设
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计长度长30~50mm,切口采用打磨机进行打磨,不能气割。
6.3.7 加强对焊接变形的控制
对各种焊接方法进行焊接变形试验,并对焊接数据进行总结,建立数学模型,用于以后焊接变形的预测和控制。
根据焊接能量比较,CO2气体保护焊焊接能量最低,手工焊最高,埋弧焊居中,因此应优先采用CO2保护焊,以减少变形,尽量减少手工焊接。
板料的开坡口不宜过大,坡口坡度宜为35°~45°, 组件缝隙宽度不宜过宽,宜控制在5~7mm之间。
为控制焊接输入量,不允许采用割炬切割方法开坡口,宜采用机械冷加工方法打坡口。采用自动埋弧焊时,应采用多层多道施焊,尽量降低焊接电流,可大大降低焊接残能量,埋弧焊线能量始终控制在28~33KJ/cm,可有效防止变形。
6.4 钢箱梁焊接质量控制措施
6.4.1焊接质量控制措施
6.4.1.1 焊工(包括定位焊工)必须通过考试并取得资格证书,且只能从事资格证书中认定范围内的工作。
6.4.1.2 焊接工艺必须根据焊接工艺评定报告编制,施焊时应严格执行焊接工艺,焊接工艺评定应符合《铁路钢桥制造规范》TB10212-2009附录C的规定。
6.4.1.3 焊接材料应通过焊接工艺评定确定;焊剂、焊条必须按产品说明书烘干使用;焊剂中的赃物、焊丝上的油绣等必须清除干净;CO2气体纯度应大于99.99%。
6.4.1.4 焊接工作应在室内进行,施焊环境湿度应小于80%;焊接底合金钢的环境湿度应低于5℃,焊接普通碳素钢不应低于0℃;主要杆件应在组装后24h内焊接。
6.4.1.5 如果构件在露天焊接时,必须采取防风和防雨措施;主要构件应在组装后12h内焊接;当构件的待焊部位结露或被雨淋后,要采取相应的措施去除水分和浮绣。
6.4.1.6 焊接前必须彻底清除待焊(包括定位焊)区域内的有害物;焊接时严禁在母材的非焊接部位引弧,焊接后应清理焊缝表面的熔渣及两侧的飞溅。
6.4.1.7 焊前预热温度应通过焊接性试验和焊接工艺评定确定;预热范围一般为焊缝每侧100mm以上,距焊缝30~50mm范围内测温。焊工施焊时应做焊接记录,记录的内容包括杆件号、焊缝部位、焊缝编号、焊接参数、操作者、焊接日期等。
6.4.1.8 定位焊应符合以下要求:
1) 定位焊缝应距设计焊缝端部30mm以上,其长度为50~100mm;间距为400~600mm,厚板(50mm以上)和薄板(8mm以下)应缩短定位焊间距;定位焊缝的焊脚尺寸不得大于设计焊脚尺寸的1/2。
2) 焊缝不得有裂纹、夹渣、焊瘤等缺陷,对于开裂的定位焊,必须先查明原因,然后再清除开裂的焊缝,并在保证杆件尺寸正确的条件下补充定位焊。
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6.4.1.9 埋弧自动焊必须在距设计焊缝端部80mm以外的引板上起、熄弧。 6.4.1.10 埋弧自动焊缝焊接过程中不应断弧,如有断弧则必须将停弧处刨成1:5斜坡,并搭接50mm再引弧施焊,焊后搭接处应修磨匀顺。
6.4.1.11焊缝检验应符合下列要求:
(1) 所有焊缝必须在全长范围内进行外观检查,不得有裂纹、未熔合、夹渣、未填满弧坑和焊瘤等缺陷,
(2) 产品试板焊缝的外观应符合产品焊缝的外观质量要求。 6.4.1.12 焊缝修磨和返修焊应符合下列要求:
(1) 构件焊接后,两端的引板或产品试板必须用气割切掉,并磨平切口,不得损伤构件。
(2) 垂直应力方向的对接焊缝必须除去余高,并顺应力方向磨平。 (3)焊脚尺寸、焊波或余高等超出上限值的焊缝应修磨。
(4) 焊缝不超差的咬边应修磨匀顺,超差的咬边或焊脚尺寸不足时,可采用手工焊返修。
(5) 应采用碳弧气刨或其他机械方法清除缺陷,在清除缺陷时应刨出利于返修焊的坡口,并用砂轮磨掉坡口表面的氧化皮,露出金属光泽。
(6) 焊接裂纹的清除长度应由裂纹端各外延50mm。
(7) 用埋弧焊返修焊缝时,应将焊缝清除部位的两端刨成不小于1:5的斜坡。 (8) 返修焊缝应按原焊缝质量标准要求检验;同一部位的返修焊一般不应超过两次。
6.4.2 将钢箱梁科学合理的划分成各种纵、横板单元构件(如面板、底板、横隔板、纵隔板钱箱的外腹板)在厂内胎型上组装焊接,各自形成专用生产流水线,避免散件在现场组装钢箱梁,使各种板单元件产品标准化。
6.4.3 将钢箱梁各种焊接接头合理地分类,制作前进行焊接工艺评定试验。焊接施工顺序,横隔板下端和底板焊接后,才进行相邻横隔板单元对接焊接,施焊顺序从下向上。越接近底板强约束端,收缩量越小,越接近上侧自由端,收缩量越大。
6.4.4 板单元件制造中,采用无余量切割技术,考虑焊接收缩变形量补偿,一次精密切割下料;尽量采用无马板组装纵向肋的技术,避免料马板焊接铲除带来的缺欠。
6.4.5 对焊缝加强检测,检测要及时全面细致,不合格的要重新处理,不能放过任何缺陷处。
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7、钢箱梁制作安全措施
7.1 钢箱梁涂装施工安全文明施工措施
7.1.1 涂装作业安全、卫生应符合 GB 6514、GB/T 7691、GB/T 7692和 GB/T 50212 的有关规定。
7.1.2 箱体内涂装必须设置足够的临时排风设施,涂装作业区域空气中有害物质不超过最高容许浓度,确保涂装施工人员的人身安全。
7.1.3 施工现场应远离火源,不允许堆放易燃、易爆和有毒物品。
7.1.4 涂料仓库及施工现场应有消防水源、灭火器和消防工器具,并应定期检查。消防道路应畅通。
7.1.5 密闭空间涂装作业应使用防爆灯、器具,安装防爆报警装置;作业完成后油漆在空气中的挥发物消散前,严禁电焊修补作业。
7.1.6 施工人员应正确穿戴工作服、口罩、防护镜等劳动保护用品。 7.1.7 所有电器设备应绝缘良好,临时电线应选用胶皮线,工作结束后应切断电源。
7.1.8 工作平台的搭建应符合有关安全规定。高空作业人员应具备高空作业资格。
7.1.9 涂料产品的有机挥发物含量(VOC)应符合国家有关法律法规要求。保持施工现场清洁,产生的垃圾等应及时收集并妥善处理。
7.2 钢箱梁吊装施工安全措施
7.2.1施工现场设安全工长进行现场安全措施的落实与管理,对现场施工人员、现场机械设备及现场用电进行统一管理。要求参加施工的特工作业人员必须是经过培 训,持证上岗。施工前对所有施工人员进行安全技术交底。进入施工现场的人员必须戴安全帽、穿防滑鞋,电工、电气焊工应穿绝缘鞋,高空作业必须系好安全带。
7.2.2作业前应对使用的钢丝绳、工具、机具、设备进行检查,安全装置齐全有效,吊车应配置保险装置。
7.2.3操作面应有可靠的架台,护身,经检查无误,进行操作。构件绑扎方法正确,吊点处应有防滑措施,高处作业使用的工具,材料应放在安全地方,禁止随便放置。
7.2.4起吊钢构件时,提升或下降要平稳,避免紧急制动或冲击,严禁歪拉斜吊。专人指挥,信号清楚、响亮、明确,严禁违章操作。构件安装后必须检查其质量,确实安全可靠后方可卸扣。每天工作必须达到安全部位方可收工。
7.2.5重点把好高空作业关,工作期间严禁喝酒及打闹,手持工具应系好安全挂绳,不可随意向下丢。雨天和雪天进行高空作业,必须采取可靠的防滑、防寒和防冻措施。
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遇到6级以上强风、浓雾、大雨、等恶劣天气不得进行悬空高处作业。
7.2.6坚持班前安全会议制度,将当日工作安排及安全注意事项进行交底。 定期进行安全检查,预防和排除事故的不安全因素。
7.2.7 吊装作业范围内设安全警戒线,并树立明显的警戒标志,非操作人员禁止入内。
7.2.8 吊装物上及支架上存在的临边、洞口等,必须设置防护栏杆,铺设安全网。 7.2.9 施工时尽量避免交叉作业,如不得不交叉作业,不得在同一垂直方向操作。下层作业的位置必须处于以上高度确定的可能坠落范围之外。
7.2.10 索具、吊具要定期检查,不得超过额定荷载。焊接构件时不得留存、连接超量索具。
7.2.11 履带吊行驶道路必须坚实可靠,起重机不得停置在斜坡上工作,也不允许两侧履带一高一低。严禁超载吊装。履带吊吊物时不能行走,如吊物行走,只能短距离行走,构件离地面3cm左右,且要慢行,将构件转到起重机的正前方。双机抬吊,要根据起重机的起重能力进行合理的负荷分配,在操作时统一指挥。吊索要经过计算。
7.3 钢箱梁加工安全措施
7.3.1 安全用电,所有电缆、用电设备的拆除、车间照明灯均由专业电工担任,要使用的电动工具,必须安装漏电保护器,值班电工要经常检查、围护用电线路及机具。
7.3.2 对各种施工机械编制操作规程和操作人员岗位责任制,专机专人使用保管,特殊工种必须持证上岗。
7.3.3 切实搞好防火工作。氧气、乙炔、二氧化碳气要放在规定的安全处,并按规定正确使用,车间、工具房、操作平台等处设置足够的灭火器材。
7.3.4 起重指挥要果断,指令简单、明确。按照十不吊操作规程认真执行。 7.3.5 库房材料成堆、成型、成包进库,保持整洁干净。钢材必须按规格、品种堆放整齐;油漆材料、焊接材料等辅助材料要存放在库房里,并堆放整齐。
7.3.6 制作过程中,半成品和成品的胎具的制造和安装应进行强度检算。 7.3.7 所有构件的堆放、搁置应十分稳固,欠稳定的构件应设支撑或固结定位,超过自身高度的构件的并列间距应大于自身高度。
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