鋼結構工廠加工和預拼裝工藝研究

摘 要：該文以金沙江路真北路人行天橋新建工程鋼結構的加工和預拼裝為實例，介紹了鋼結構的加工制作和預拼裝的施工順序及施工要點，值得類似工程推廣應用

關鍵詞：鋼結構 加工制作 預拼裝 拼裝胎架

中圖分類號：U44 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（b）-0024-01

1 工程概況主橋

人行天橋主橋成橢圓型布置，結構形式為空間管格構結構，主橋內、外側面為不規則雙向傾斜，高低錯落，鋼構件加工精度控制要求高。主橋橋面主要由3根箱型截面梁和它們之間的聯系鋼梁通過栓接和焊接組成橋面骨架，上鋪壓型鋼板混凝土。主橋橋面下弦與側面支撐鋼管為相貫節點連接。整個結構桿件形式較多，連接節點復雜，如何保證鋼構件的加工精度到最后天橋整體的制作精度是本工程的技術難點之一。

2 鋼結構加工制作工藝

2.1 深化設計

根據設計院提供的圖紙文件及CAD圖型文件，進行消化和討論，根據設計圖尺寸建立1∶1的計算機三維模型，并按部套分類進行細部設計。設繪結構的部套圖、分段圖、桿件圖、機加工零件圖，注明接頭位置、焊接符號、坡口尺寸及制造技術要求等。部件圖、分段圖及機加工零件圖設計院審核認可。

2.2 放樣工藝

加工前，在熟悉加工詳圖及技術要求的前提下，結合現場實際情況進行深化設計，編制詳細的加工工藝和構件表，并經設計、監理等有關部門的認可，作為鋼結構加工的依據。

按照施工設計圖紙和施工工藝的要求，采用計算機進行放樣，以確定各個零部件的精確尺寸；

對H型結構，在翼板的寬度方向應加放2 mm的焊接收縮余量；在腹板的寬度方向應加放2 mm焊接收縮余量，在構件的長度方向應加放30 mm二次加工余量；

按放樣尺寸，并采用經二級以上計量單位檢驗合格的長尺。繪制零件草圖、編制數控程序和編制套料圖，供下料用。

2.3 號料與劃線

（1）號料前應確認材質和熟悉工藝要求，然后根據排版圖、下料加工單和零件草圖進行號料。（2）號料母材必須平直、無損傷及其他缺陷，否則應先矯正。切割斷面深度大于1 mm的局部缺口、深度大于0.2 mm的割紋應用紅色作標記。

2.4 切割和刨削加工

（1）切割前應清除母材表面的油污、鐵銹和潮氣；切割后氣割表面應光滑無裂紋，熔渣和飛濺物應除去。切邊應打磨。

（2）切割后應去除切割熔渣。對于組裝后無法精整的表面，應在組裝前進行處理。

（3）火焰切割后須自檢零件尺寸，然后標上零件所屬的工作令號、構件號、零件號，再由質檢員專檢各項指標，合格后才能流入下一道工序。

2.5 焊接H型梁加工制作

（1）放樣和下料：鋼板放樣采用計算機進行放樣，放樣時根據零件加工、焊接等要求加放一定加工余量及焊接收縮補償量；鋼板下料切割前用矯平機進行矯平及表面清理，切割設備主要采用數控等離子、火焰多頭直條切割機等。

（2）焊接H型鋼構件的組裝：組裝前先檢查組裝用零件的編號、材質、尺寸、數量和加工精度等是否符合圖紙和工藝要求，確認后才能進行裝配。構件組裝要按照工藝流程進行，焊接H型構件四條縱焊縫處30 mm范圍以內的鐵銹、油污等應清理干凈。筋板的裝配處應將松散的氧化皮清理干凈。焊接H型構件的翼板和腹板下料后應在翼腹板上標出長度中心線和腹板拼裝位置線，并以此為基準進行構件的拼裝。構件的翼板可以先壓反變形，反變形的數值可以通過試驗確定。構件拼裝可以在H型構件拼裝機上進行，為防止在焊接時產生過大的角變形，可預先采取反變形的措施。對于需起拱的鋼梁，可按設計圖紙的起拱曲線要求進行起拱，因此此類H梁的腹板下料后應先起拱并通過調整焊接順序來控制預拱度。構件組裝完畢后應進行自檢和互檢，準確無誤后再提交專檢人員驗收，若在檢驗中發現問題，應及時向上反映，待處理方法確定后進行修理和矯正。

（3）H型鋼構件的焊接：拼裝定位焊所采用的焊接材料須與正式焊縫的要求相同。桿件拼裝好后吊入龍門式埋弧自動焊機上進行焊接，焊接時按規定的焊接順序及焊接規范參數進行施焊。對于鋼板較厚的桿件焊前要求預熱，采用陶瓷電加熱器進行，預熱溫度按對應的要求確定。

3 橋面分段的預拼裝

3.1 預拼單元的劃分

主橋的橋面分段在工廠內必須進行預拼裝，橋面分段的精確度是控制現場吊裝分段拼裝的基準。由于整個橋面分段呈橢圓型面積過大，工廠內無那么大的拼裝場地進行整個主橋橋面的預拼，因此在廠內可把橋面分段劃分為幾個單元分別進行預拼，相鄰單元的桿件應分別參與兩個單元的拼裝。

3.2 主橋橋面單元分段的制作和預拼工藝

（1）預拼胎架設置

①胎架縱向各點標高按設計給定的線形設計，橫向考慮焊接變形和重力的影響，按照設計圖紙的起拱要求設置拱度。②胎架基礎必須有足夠的承載力，確保在使用過程中不發生沉降。胎架必須有足夠的剛度，確保胎架使用過程不變形。③在胎架上設置縱、橫基線和基準點，以控制梁段的位置及高度，確保各部尺寸和立面線形，胎架外設置獨立的基線、基點，以便隨時對胎架進行檢測。④拼裝完成后，應重新對胎架進行檢測，作好檢查記錄，確認合格后方可進行下一輪組拼。

（2）分段單元的預拼裝

主橋頂面分段單元的上弦節點、節點間內外上弦桿、中弦桿和斜桿制作完成后再工廠的重型平臺上進行分段單元的預拼裝。因主橋的內外側面線性復雜，節點高低錯落，進行工程預拼裝是保證構件運輸到現場進行立體分擔拼焊的重要保證。頂面分段的預拼采用反造的方式進行即以頂面平面為胎架面進行，分段預拼合格后做好構件中心線、分段對合線、構件編號等標記，為減少現場的拼裝共作，頂面分段預拼完成后可進行小單元的拼焊，但拼焊單元不能超出運輸的限制尺寸，拆分成散件運輸到現場進行吊裝單元的立體拼焊。

①面預拼裝單元的劃分：預拼單元的劃分方法同橋面方法類似，相鄰單元的構件需分別參與兩個單元的預拼。②拼流程：拼裝胎架的設置-首先定位鑄鋼節點-裝內、外側上弦桿-裝內、外側上弦桿間的聯系直桿-裝內、外側上弦桿間的聯系斜桿-裝中弦鋼梁-面分段預拼成型。

（3）面單元制作和預拼要點

①根據主橋分段線形設置地樣控制點，構件組裝時嚴格對合地樣點，精確控制分段線型。②通過端口控制工裝嚴格控制相鄰構件端口匹配性及插接段構件結合精度。③制定合理的組裝工藝，保證段的整體組裝精度要求及整體尺寸精度。④采用先進的焊接方法及制定合理的焊接工藝，減少結構變形造成的誤差，保證鋼箱梁的焊接質量。⑤預拼完成后應在分段上做好相關基準線、對合線和中心點。⑥制作完成的橋面分段單元應滿足運輸尺寸的要求，同時重量應控制在現場拼裝吊機的起重能力范圍。

參考文獻

[1]李亞東.數字模擬預拼裝在大型鋼結構工程中的應用[J].施工技術，2012（18）.

[2]吳澤忠.建筑工程鋼結構加工制作工藝探討[J].商品混凝土，2013（1）.