1、楚雄连汪坝至南华县城一级公路第 7 合同牛凤龙大桥钢箱梁制造安装技术方案一.工程概况楚雄连汪坝至南华县城一级公路第 7 合同牛凤龙大桥平面分别位于缓和曲线（起始桩号：K43+819.332，终止桩号：K43+925.604，参数 A：312.65，右偏）、圆曲线（起始桩号：K43+925.604，终止桩号：K44+165.386，半径 425m，右偏）和缓和曲线（起始桩号：K44+165.386，终止桩号：K44+238.925，参数A：312.65，右偏）上，纵断面纵坡-1.81%；墩台径向布置。采用 3、4 孔一联连续结构，按半幅计左幅桥设 4 联，右幅桥设 3 幅，全桥共计 9 道伸缩缝
2、。孔跨布置为左幅 330330330506040m, 右幅430430506050m 先简支后连续预应力小箱梁和连续钢箱梁桥，其中左幅第 4 联、右幅第 3 联采用钢箱梁。主桥立面布置图见图 1 所示。图 1 主桥立面布置图主桥平面布置图见图 2 所示。图 2 主桥平面布置图标准段横断面布置图见图 34 所示。图 3 主桥左幅第 4 联钢箱梁标准横断面图图 4 主桥右幅第 3 联钢箱梁标准横断面图二.钢箱梁制造项目重点、难点分析为保证本工程合同段钢箱梁制造安装质量和工期达到预定目标，必须针对此桥的特点及重点采用桥梁新材料、新结构、新设备、新工艺等工程措施，制定出详细的制造方案，确保此项目达到优
3、质工程。1.钢箱梁安装制造重点1.1 科学组织，确保钢梁按期完成制造安装任务 承接本合同段工程，我们必须建立并完善技术创新机制和建设管理创新体系，加强技术创新、管理创新和集成创新，确保高标准、高质量、高效率实现本项目建设目标。本项目钢箱梁制造工程量大、工期紧，如何采用合理的施工组织设计，即有效的组织好各项人力资源、充裕的生产和作业场地、优良的技术装备和工装，大型组装及预拼装场地、涂装车间和存放场地、顺畅的转场和运输能力，先进的安装技术和装备，是按期完成好本标段钢梁制造安装任务的一个重点。1.2 提高精度，确保钢箱梁线形和顺利拼装合拢如何控制钢箱梁的制造质量，提高制造精度，在试拼中发现误差，并采
4、取有效方法和措施消除误差的积累，对钢箱梁制造误差进行动态控制，以保证钢箱梁拼装线形、顺利实现合拢是非常关键的重点。1.3 节段组拼安装风险因素影响多本桥钢箱梁节段尺寸大，其分节段运输到现场，节段现场组拼后运输至桥位安装是主要的施工重点。2.钢箱梁制造安装主要难点根据提供的设计图纸，经分析研究，认为本工程钢结构制造安装存在以下重点和难点：2.1 钢箱梁线形控制精度高钢箱梁为曲线（连续）梁，在拼装过程中需要同时保证成桥平面曲线形和竖向立面线形，箱梁制造线形精度要求高，控制难度大；2.2 钢箱梁成形件预制难度大钢箱梁的纵向加劲肋、腹板等单元件，需要三维方向控制变形，预制难度大，拼装要求高.2.3 焊
5、接要求高钢箱梁为全焊（钢结构，节段单板厚度与刚度较小，焊缝密集。尤其是支座连接等处，构造复杂，受力集中。存在大量的对接接头、熔透或坡口角接接头、T 型角接接头等多种接头形式以及各种不同的焊接工位，而且焊缝要求级别高。因此，如何控制其焊接变形和焊接残余应力，保证钢箱梁几何尺寸精度是钢箱梁制造的难点。现场焊接的工作量较大，存在手工电弧焊、CO 2气体保护和埋弧自动焊等，焊接位置存在平焊、横焊、立焊和仰焊，焊接工位多，同时焊接要求高，大多的焊缝要进行超声波、磁粉及 X 射线等探伤。2.4 运输尺寸大钢箱梁采取工厂节段制造，现场安装的方案，其节段尺寸大，运输受道路条件和超限运输也是一大难点。2.5 施
6、工安全防护措施多在高空施工要设置施工操作平台，在跨线部分上方施工焊接时，在下面道路路未封闭时，要在高空进行防护，防止火花、小物件等坠落等。3.钢箱梁制造难点控制措施3.1 变形控制及措施焊接结构的变形预测以及控制历来是焊接过程中一大难题。每个钢箱梁节段都有多种类型的焊接接头形式，需采用CO 2气体保护焊、埋弧自动焊、手工弧焊等多种焊接方法。因此焊接变形的控制对保证钢箱梁的几何精度和质量非常重要。钢结构焊接通常采用熔化焊的方法，由于焊接加热，融合线以外的母材产生膨胀，冷却后，熔透金属和熔台线附近母材产生收缩，因加热、冷却这种热变化在局部范围急速的进行，膨胀和收缩变形均受到约束而产生焊接变形 钢结
7、构焊接变形的基本形式有横向收缩及弯曲变形、纵向收缩及弯曲变形、旋转变形。在实际的结构中焊接变形呈现出由这些基本形式组合的复杂状态。我公司采用自动化设备进行板单元组装和焊接，以控制焊接变形。板单元自动组装设备见图 5 所示。板单元自动多头门式焊接设备见图 6 所示。图 5 板单元自动组装设备图 6 板单元自动多头门式焊接设备（1）下料几何尺寸的控制钢箱梁在拼装前，板料部件刚度小，焊缝多方位施焊，容易产生变形，焊成整体后，刚度很大，变形极难休整。所以在钢箱梁板单元制造过程中首先必须控制单元件的精度。因此钢箱梁底板的下料尺寸控制尤为重要，板块及各零件下料加工时，按其后序作业中焊接条件在纵向、横向预留
8、收缩补偿量应通过放样并考虑变形收缩量后再决定下料尺寸。对于横隔板等影响钢箱梁几何尺寸的单元件，采用数控精密切割进行下料，严格控制其几何尺寸在公差范围内。（2）板单元组拼尺寸控制钢箱梁的板单元之间通过焊接连接成整体，因此控制单件板单元的几何尺寸，对于钢箱梁总拼时控制箱梁整体的焊接收缩、焊接变形，确保几何尺寸精度尤为重要。为减少因焊接而引起的变形，板单元采用移动式 U 肋装备机自动定位安装。横隔板的焊接在专门的自动化装置中进行，控制焊接收缩和焊接变形，保证横隔板的尺寸精度。（3）钢箱梁节段组拼线型控制对于钢箱梁线形控制采取的措施为电脑精确放样后腹板与顶、底板、腹板数控下料，保证零件曲线线形；在工厂
9、单元件制造、总拼时均模拟桥形进行工装胎架布置，保证成桥线形的准确；由于本工程均为平面曲线钢箱梁，因而其外腹板放样是本桥的特点和难点。当曲线为圆曲线，两侧外腹板分别为正、反圆台，在展开时为扇形；当曲线为缓和曲线时，l h=A2/R，其 X、Y 坐标分别为： ；5n2l40snXRl，其中 ln -曲线上任意一点 N 到 ZH 点的曲曲线长度(里程差)；ls - 缓36nslYR和曲线长度；R - 缓和曲线终点的圆曲线半径。同样通过缓和曲线方程逐点求出各点坐标，利用各点的三维坐标值可计算出腹板曲面相邻点的距离以及相邻线的夹角，通过三角展开原则可将腹板曲面展开成平面，如下图所示，亦可近似以几段圆曲线
10、替代缓和曲线，腹板展开图形有几段扇形组合而成。 11 1+ 1缓和曲线腹板三维示意图 腹板三角形法展开示意图钢箱梁的加劲肋采用热煨弯的方案，拼装时每个横隔板（肋）与加劲肋的交点按即有线形控制；钢箱梁节段组拼采用 4+1 的方式在现场专用胎架上进行全桥组拼相邻节段端口精确匹配，待拱度、接口各尺寸调整到位安装临时匹配件。（4）钢箱梁现场装焊质量控制合理设置装配间隙；加放焊接收缩余量。施工过程中定期进行桥轴线变化的监测。合理安排焊接顺序。设置防风、防雨设施。加强对现场工艺纪律执行的管理力度。（5）焊接重点控制事项所有类型的焊缝在焊接前应作工艺评定试验，编制完善的焊接工艺评定试验报告。焊接合理选择焊接
11、方法和焊接材料，选择的焊材应具有良好的抗裂性能；再次，采用合理的焊接工艺参数，尽量采用较小的线能量输入，小电流、快速焊，多层多道焊，严格控制层温，减小热输入产生的内部拘束应力和焊接变形； U 肋的制造质量和焊接好坏直接关系到板单元的制造，为此生产中重点控制 U 肋的加工质量特别是 U 肋的坡口加工精度，并采用十二头双丝 U 肋龙门焊接机进行焊接，保证焊接质量，以达到良好的熔透深度和焊缝外观成形。焊接质量应为箱形梁制造中的重中之重，特别要控制 U 肋与顶、底板焊接“透而不漏” ，不能焊穿。并且焊缝表面要光顺、略成凹形。横肋与 U 肋的焊接一定要包角焊，拼装间隙不能大于 1mm。所有顶、底板的纵、
12、横向对接，特别是工地焊，必须保证焊透。各类节段施焊顺序应对称与桥轴线，并对称于构件自身的对称轴， 均匀、对称、同步协调的实施。3.2 钢箱梁节段制造和组拼的精度控制措施(1)钢箱梁板单元制造精度控制要点划线精度；结构接头装配精度；单元件形状、尺寸精度；单元件边缘精度；单元件基准线的准确性；胎架制作精度。(2)钢箱梁组拼精度控制胎架划线精度；基准段定位准确性；结构对称精度；顶面结构坡度；节段主尺寸精度。高强度螺栓孔位精度。3.3 钢箱梁运输方案及保证措施架设方案根据现场实际施工情况进行细化编写，形成流水施工。充分考虑占道封路的时间安排、节段转运、起吊设备能力等制约因素，做到安全可靠、工期可控、成
13、本可控、质量有保证。3.4 钢箱梁涂装控制措施钢梁的防腐涂装是保证大桥寿命的重点之一，在防腐体系一定的情况下，防腐处理的质量是保证该桥防腐寿命的关键。我们对国内钢桥防腐方面不好原因进行分析，结合国外的经验，涂装质量的好坏主要取决于除锈质量和涂装条件控制。为此我们在专用封闭式除锈、涂装车间里，配备抽湿、通风、除尘设施，除锈车间及涂装车间的温度、湿度、通风条件必须达到涂装规定要求，保证涂装质量。 三.钢箱梁制作方案方法1.制作方案综合考虑了制造、运输、架设等因素，按照设计文件和架设方案的要求，进行钢箱梁节段的划分，节段拼接线处各板件的交错线按设计图纸执行。根据我公司多次施工同类型的工程总结的经验，
14、结合施工图，决定沿用比较成熟的工艺来安装本合同段钢箱梁，即采用顶推发安装钢箱梁。总体工艺路线流程 ：图纸审核放样采购材料材料试验下料制作胎架加工加劲肋拼装小分段（顶板小分段、底板小分段、腹板小分段）焊接检验上总装胎架进行第一批次节段总拼焊接检验脱胎架修正胎架上总装胎架进行第二批次节段总拼脱胎架修正胎架以此类推：拼装剩余轮次焊接检验预拼装划安装线检验打磨除锈喷底漆喷中间漆运输搭设支架吊装组拼成整体节段顶推检测调整焊接检验落梁就位喷涂面漆验收。钢箱梁制造总体方案：钢箱梁节段制造安装总体方案见图 7 所示。图 7 钢箱梁制造安装总体方案2.钢箱梁制造工艺2.1 板单元制造单元件的划分是根据市场上钢板
15、的幅宽，工厂处理和下料加工设备能力，纵肋布置，焊缝间隔及相应原理来决定，尽量减少对接焊缝数量，能形成批量生产，容易控制质量，一个节段划分成若干块顶底板单元、内外腹板单元、纵隔板单元、横隔板单元、挑臂等结构。钢箱梁制造实现板单元化。所有板单元可按类型在专用胎架上形成流水作业制造，实现生产规范化，产品标准化，质量稳定化。图 8 钢箱梁节段结构图（1）制造节段划分为方便运输，钢箱梁根据结构特点和运输情况按照设计图纸要求进行纵向及横向分段，分段要保证纵向顶、底、腹板分段线错开 200mm，横向保证隔板与顶、底板错开 100mm 以上，纵向分段焊缝避开桥墩及中跨至少 2500mm，分段尽可能采用大块件，
16、以减少现场焊缝数量，连结方式均采用焊接形式。图 9 横向分段图图 10 横纵向分段立体图纵向分段按照设计图分段进行制造。（2）板单元下料、制作、焊接重点（3）板单元制作工艺钢板预处理钢板进厂复验合格后投入生产。下料前先对钢板的材质、炉批号进行移植，再经通过矫平消除钢板的轧制变形（尤其是局部硬弯）和内应力，从而减小制造中的变形。平板机矫平后对钢板进行预处理自动进行抛丸除锈、喷涂车间底漆、烘干，除锈等级为 GB8923-88 标准规定的 Sa2.5 级，喷涂无机硅酸锌车间底漆一道（厚度 20m） 。平板机平板见图 11、钢板预处理见图 12 所示。图11 平板机平板 图 12 钢板预处理零件的下料
17、加工板件下料前，先将钢板经平板机校平并经预处理后，再根据零件的具体形状和大小确定下料方法，对较长矩形板件采用多嘴头门式切割机精切下料，对如隔板等形状复杂的板件采用数控切割机精切下料，对较薄的主要零件，采用等离子切割，切割边缘进行机加工；钢板对接坡口采用火焰精密切割、刨边机或铣边机加工。 钢板下料见图 13 所示。图 13 数控切割机精密切割下料板单元拼装工艺用移动式 U 肋自动装配机装配 U 肋，保证 U 肋间距，板单元组拼。图 14 U 肋自动组装装配机U 肋龙门自动焊接机焊接 U 肋，见图 15 所示。图 15 U 肋自动焊接机焊接（4）板单元制造工艺流程顶、底板板单元制造a.顶、底板加工
18、b.U 肋成型c.顶板板单元组拼图 16 曲线 U 肋制作实况底板板、腹板与纵肋组拼挑臂结构组拼横隔板制造2.2 工厂组拼及预拼装（1）工厂总拼的基本要求钢箱梁根据前述分块原则、工艺流程及钢箱梁的外形特点，大拼胎架将根据桥梁的弧线形状、纵横坡变化、截面变化进行模似设置，在大拼时设置定位连接匹配件（临时结构） ，保证分块节段在工地二次拼装定位的准确定位。图 17 钢箱梁组拼实况（2）钢箱梁节段组装流程 总拼胎架上按照架设顺序依次对对线拼装节段底板单元。按线组装中间横隔板、组装过程中辅以定位夹具、顶拉工具控制隔板、腹板位置精度和垂直度等项点，使横隔板间距满足标准要求。按线组装中间横隔板两侧腹板单元
19、，组装过程中辅以定位夹具、顶拉工具控制腹板单元和横隔板单元位置精度和垂直度等项点。按次序组装横隔板及腹板单元组装过程中辅以定位夹具、顶拉工具控制隔板、腹板位置精度和垂直度等项点，使横隔板间距满足标准要求。按线依次组装腹板单元，组装过程中辅以定位夹具、顶拉工具控制中间腹板单元和一侧腹板单元位置精度和垂直度等项点。拼装另外侧腹板单元，以边测量塔和横基线为基准定位组装另外侧腹板单元，并用马板固定。用内卡样板检验顶板与外腹板角度，检查合格后，焊接外腹板与顶板纵向焊缝。注意严格测量尺寸，必须与四周的测量网进行精确测量定位，并辅助以临时支撑连接，安装可微调腹板的装置。顶板单元组焊拼装挑臂单元，挑臂单元的
20、T 形加劲肋与箱内横隔板对齐，此也为一关键控制点，其安装尺寸需经严格的立体放样。确保 T 形加劲肋的腹板与箱内横隔板对齐，较好的传力。运梁台车驮运已拼梁段出胎，后面一段梁段移至胎架首部，以后面一梁段为母梁，继续拼装下一轮次箱梁。完成工厂总拼与焊接，完成运输节段间的临时匹配件连接，并做好标识与记录。拆分拼装节段形成运输节段，以运输节段为单元进行涂装、存梁和发运工作。3.涂装3.1 涂装方案结构部位 涂装体系 最小干膜厚（m） 涂装道数喷砂 Sa2.5钢箱梁上外表面车间底漆醇溶性无机硅酸锌车间底漆 20 1节 段 5 节 段 4 节 段 3 节 段 2 节 段 1 出 胎 留 作 母 梁 喷砂 S
21、a2.5（桥面）二次涂装环氧富锌底漆 80 1喷砂 Sa2.5车间底漆醇溶性无机硅酸锌车间底漆 20 1喷砂 Sa2.5环氧富锌底漆 60 1环氧（云铁）漆 70+70 2钢箱梁其余外表面二次涂装丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆 40+40 2喷砂 Sa2.5车间底漆醇溶性无机硅酸锌车间底漆 20 1喷砂 Sa2.5环氧富锌底漆 50 1钢箱梁体内表面二次涂装环氧厚浆漆 100+100 2喷砂 Sa2.5U 肋等内表面涂装体系醇溶性无机硅酸锌车间底漆 20 1打磨至 St3现场焊缝内表面涂装体系环氧厚浆漆 100+100 2喷砂 Sa2.5现场焊缝外表面涂装体系环氧富锌底漆 80 13.2 涂装工艺流程
22、（1）钢箱梁上外表面（桥面）涂装施工流程图（2）钢箱梁其余外表面涂装施工流程图（3）钢箱梁体内表面涂装施工流程图（4）U 肋等内表面涂装施工流程图（5）现场焊缝内表面涂装施工流程图（6）现场焊缝外表面涂装施工流程图四.钢箱梁节段运输1.运输要求根据本桥所在位置的具体情况，采用平板载重汽车将钢箱梁节段由制造工厂运输至工地。由于所运钢梁节段为长、宽运输构件，应事先与交通管理部门取得联系，以保证运输过程中的安全，同时应采取措施避免梁段在运输过程中产生较大变形。钢梁在工厂制作验收合格后分节段按架设顺序运输至桥位拼装位置进行安装。运输前对沿途做详细路况调查，包括限高、限宽、限重等限制。吊车及运输车辆到达现场后，专人指挥进入施工场地，按现场指定位置停放到位。钢箱梁运输时，一定要按照工地的安装顺序进行装车、运输，不得随意更换工件。装车时要采取防护措施，防止损坏涂层和工件。图 18 钢箱梁节段运输图片2.运输路线江西九江中铁九桥工程有限公司牛凤龙大桥桥址，运输路程约 1951 公里。运输路线见图 19 所示。牛凤龙大桥桥址中铁九桥图 19 板单元汽车运输路线图
