悬索桥钢箱梁工地焊接工艺与质量控制

文章编号:1671-2579(2002)02-0036-03

中 外 公 路

第22卷 第2期2002年4月悬索桥钢箱梁工地焊接工艺与质量控制

黄大元,周昌栋,宋官保,陆永军

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(1.湖北省交通厅,湖北武汉 430014;2.宜昌长江公路大桥建设开发公司;3.宜昌市公路管理局;4.宜昌市交通基本建设质量监督站)

摘 要:悬索桥钢箱梁工地焊接不同于工厂制造,施工环境严酷,工地焊接质量、精度控制十分关键。文中结合宜昌长江公路大桥工程实际,简要介绍了钢箱梁工地焊接工艺、焊接精度控制以及焊缝质量控制采取的措施和效果。

关键词:钢箱梁;工地焊接;工艺与质量控制 X

段76个,长7.332m的端头节段2个,长13.488m的

1 概述

湖北宜昌长江公路大桥是一座跨度为960m的全焊加劲钢箱梁悬索桥,主梁两端竖向支座中心长度为955.8m,全桥共80个梁段,分为长12.06m的标准节

跨中节段2个。主桥行车道主梁为扁平流线型全焊加劲钢箱梁结构,结构全宽30m,中心梁高3m,顶板宽

22m,上斜腹板宽1.2m,人行道悬臂梁宽2.8m,底板宽18m,下斜腹板宽3.2m。桥面设有双向向外对称2%的横坡,人行道设有向内1.5%的横坡(图1)。

图1 钢箱梁横断面图(单位:cm)

工地焊接不同于工厂焊接,工地焊接属高空野外

2 工地焊接主要工作内容及特点

2.1 工地焊接主要工作内容

钢箱梁工地焊接主要包括梁段环缝对接、嵌补段对接。梁段环缝对接系指面板、底板、上斜腹板、下斜腹板、人行道板纵向对接焊缝。环缝焊接完成后,再进行结构嵌补段焊接,有U形肋嵌补段、球扁钢嵌补段、路缘石嵌补段。全桥环缝79条,长度为4470m;U形肋2844件,长度为6428m;球扁钢6478件,长度7256m。

2.2 工地焊接的特点

作业,焊接质量受风吹、日晒、雨淋、大雾等不利自然气候因素影响,加之钢箱梁箱体内通风差以及高空作业,施工作业环境严酷;而另一方面,工地焊接直接影响成桥线形和总体质量控制,这就要求必须严格制定工地焊接工艺及其实施细则,采取有效措施,高标准地保证焊接质量。

3 工地焊接工艺

宜昌长江公路大桥钢箱梁采用分段制造,梁段间连接为全焊结构。为了保证工地焊接精度和焊缝质

收稿日期:2001-11-29

作者简介:黄大元,男,大学本科,高级工程师.2期 悬索桥钢箱梁工地焊接工艺与质量控制 37 量,针对宜昌长江公路大桥工地焊接具体条件,先后制定了5宜昌长江公路大桥钢箱梁梁段工地装焊施工组织设计6、5宜昌长江公路大桥钢箱梁梁段工地焊接装配工艺规程6、5宜昌长江公路大桥钢箱梁梁段工地焊接工艺细则6。桥上对接焊接施工由跨中中间梁段开始逐步向两岸方向扩展,环形焊缝及内部构件对接焊缝均采用衬垫焊焊接工艺,焊缝间隙可以在一定范围内调节,有利于成桥线形控制。环形焊缝焊接收缩量因受施工状况的影响需要在现场根据实际情况确定。为保证施工质量和施工效率,工地接头焊接大量采用CO2气体保护焊、半自动焊和埋弧自动焊的高效焊接工艺;嵌补段采用手工焊接或CO2气体保护焊的焊接工艺。

现就具体内容介绍如下:1)工艺流程图(图2)

所以梁段成桥工地焊接精度控制对钢箱梁焊接成桥总长度显得尤为重要,主要分以下几个要点:

¹钢箱梁工地接头装焊精度控制

钢箱梁全部吊装成桥后,经检测中心线(桥轴线)标高及长度等实测项目合格以后,工地接头装焊从桥正中向两岸方向逐条环缝进行焊接施工。施工中着重保证三个控制点的精度及质量。

第一点精度控制是调整施工环缝相邻两梁段的间距,按经过微调处理过的本环缝梁段间距,误差[0.5mm来定位,用定位专用马板固定好相邻梁段。

第二点精度控制是调整梁段接口处的钢板对接平整度。钢箱梁壳板对接拼板平整后,其错边量<1mm。对于错边量大的板边,先用火焰校平,再用马板点固。第三点精度控制是保证环缝每道焊缝的焊接质量。焊接参数一定不要超出焊接评定参数范围。工地焊接的防风防雨设施要完整齐全。

钢箱梁工地接头壳板焊接完工,经检验合格后,再装配其梁段内部结构嵌补段。桥面板下的U形肋嵌补段根据实测长度尺寸,用U形肋自动切割机按实配尺寸现场切割,既保证了其装配精度,又保证了焊缝间隙。底板上球扁钢嵌补段的焊接坡口是其焊接质量的一个保证点,因而其坡口都是在工厂内用半自动切割机加工的。

º钢箱梁成桥总长的精度控制

钢箱梁成桥总长的设计温度与钢箱梁制造温度及钢箱梁焊接温度不一样,再加上钢箱梁数量多,其对接

图2 钢箱梁工地焊接工艺流程图

环缝焊接收缩量难以控制。因而为确保钢箱梁成桥总长,必须从钢箱梁下料的长度开始,一直到钢箱梁工地焊接都要对其精度进行控制。

»钢箱梁对接焊缝收缩量的控制

钢箱梁对接环缝施焊前,在钢箱梁面板、底板、上下游两边的焊缝两侧各300mm处用钢划针刻上距离标记,并测量对接环缝间隙。

钢箱梁对接环缝焊接完后,检测钢划针所刻标记,测量出环缝壳板焊接收缩量。环缝嵌补段焊接完工后,再检查钢划针所刻标记,测量出环缝收缩量。由于宜昌大桥钢箱梁工地焊接是在白天进行,钢箱梁受日照时间较长,钢箱梁受温度影响较大,上午装配好的一个梁段间的对接环缝,报检时,焊缝间距为6mm,下午焊接时,发现焊缝间距变成了4.5mm,有时为3.5mm。如果焊缝间间隙过小会影响焊接的透熔性;间隙过大,则焊接收缩量也变大。为此,在上午装配环缝时,间隙取正公差,同时增加装配定位马板的数量,增大环缝的2)对接环缝装配及焊接工艺

首先,按设定的间距装配调整两梁段,保证两梁段间焊缝间隙和相邻梁段的高差,再用大型定位马板点焊固定;二是矫平梁段对接壳板的错边量,用火焰校正,再装定位马板点固;三是清磨焊缝口、焊缝背面贴陶质衬垫,用CO2自动焊打底施焊,再用CO2自动焊进行填充施焊;四是用埋弧自动焊进行表面施焊。

4 钢箱梁工地焊接的质量控制

钢箱梁工地焊接控制的两个要点是各工序各环节焊接精度和各道焊缝的质量。

4.1 工地焊接精度控制

宜昌长江公路大桥由于梁段数量多,梁段与梁段对接焊缝收缩量难以控制,变化量累计起来数量较大,

38 中 外 公 路 22卷 刚性。

经多次监测焊缝收缩量的实际结果,发现梁段对接环缝焊接间隙与焊后的收缩量成正比关系。焊缝间隙为5mm与间隙为10mm施焊后,其收缩量相差2~4mm。因此,掌握了温度对焊缝间隙的影响程度,准确控制焊缝间隙,也就掌握了焊后收缩量的变化规律。

¼钢箱梁工地焊接总长的精度控制

宜昌长江公路大桥钢箱梁总长公差为+300~-100mm,即钢箱梁总长为958.1~958.5m(20e),其最短和最长相差400mm。一般情况下,设计通常取正公差,离标准长度越近越好。

钢箱梁最终的总长度精度控制是通过各道工序施工过程中的精度控制来实现的。为了控制主桥钢箱梁的总长精度,首先设定梁段对接焊缝间隙。主桥80个梁段,79条梁段对接焊缝,其焊后收缩量累计起来较大。考虑到焊接收缩量,在钢箱梁无余量下料时,其梁段对接焊缝间隙设定为4~8mm,另外在现场施工中跟踪测量,超出了设定变化量就要在后一条予以修正。如在钢箱梁工地焊接施工中,其一条环缝焊后比设定收缩量多收了2mm,则在其后一条环缝施焊时,将其焊缝间隙加大2mm,以补偿其收缩量超差值,若收缩量太大,可以分为两次补偿;相反若收缩量较小,则进行负补偿。

宜昌长江公路大桥80个梁段焊接完工后,经测量总长为958.298m,比设计标准值多98mm,完全符合要求。

4.2 工地焊接焊缝质量控制

4.2.1 质量控制措施

钢箱梁工地焊接除工厂焊接质量控制措施外,结合工地施工作业条件,尚应注意以下焊接要求:

¹由于江面湿度相对较大,阴天及早晚应注意防潮;

º桥面焊接一定要在风雨棚内进行,风雨棚应有足够的强度、刚度且能牢靠地固定在桥面上;

»钢箱梁内通风差,夏天温度高达70e,加之焊接烟雾不能及时排除,劳动条件严酷必然影响焊接质量,必须采取有效措施创造良好的劳动条件;

¼正式施焊前,应按焊接工艺评定提供的工艺参数在试板上进行试焊,直至符合规范要求后,才能正式施焊,严禁在母材上随意打弧;

½贴置陶质衬垫时,衬垫中心线应与焊缝中心线/重合0,衬垫与钢板应贴合紧密、牢靠,焊缝间隙不得小于4mm,否则应修整;

¾焊接过程中,为了保证桥梁总长和成桥线形,应全过程进行监控,发现异常应及时调整焊接顺序及间隙;

¿工地焊接环缝共加焊16块焊接试板,试板在焊后进行100%X光射线探伤,并做拉伸、弯曲以及-20e低温冲击试验。

4.2.2 质量控制效果

所有工地焊接焊缝必须按照设计和技术规范的要求内容和频率进行外观检查和内部无损探伤检验。质量监督部门按照一定的频率对环缝、球扁钢、U形肋焊接焊缝进行了检测,工程质量鉴定为优良。

5 结束语

悬索桥钢箱梁工地焊接施工难度大,质量、精度要求高,必须针对性地制定工艺规程,采取有效措施,解决高空和野外作业对焊接质量的影响,保证钢箱梁工地焊接精度及焊缝外观和内在质量。参考文献:

[1] 铁路钢桥制造规范(TB101212-98)[S].北京:中国铁道

出版社,1998.

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