焊接球鋼管桁架施工技術

曾磊剛　李群　李靜華

【摘 要】依托彬縣下溝礦洗煤廠轉運棧橋30m—70m不同跨度的焊接球鋼管桁架施工，本文闡述了焊接球鋼管桁架的制作，組裝、焊接、吊裝等施工工藝，對同類工程具有借鑒意義。

【關鍵詞】焊接球節點；鋼管桁架；拼裝；焊接；吊裝

【Abstract】Relying on Binxian ditch coal preparation factory transport trestle 30m-70m different span welding ball steel truss construction， elaborates the welding ball steel truss making， assembling， welding and hoisting construction technology， to the similar project has draw lessons from a meaning.

【Key words】Welded ball joint； Steel pipe truss； Assembling； Welding； Hoisting

1 工程概況

新建洗煤廠至西平鐵路物流中心下溝煤礦2#轉載點至火車裝車倉棧橋工程，全橋長1.27km，橋面以下部分是由鋼框架結構及鋼筋混凝土框架結構組成，柱距由23m～70m不等；基礎采用鋼筋混凝土樁基礎；橋面以上部分由30m～70m不同跨度的焊接球鋼管桁架拼裝完成，焊接球鋼管桁架主要有上魚腹鋼管受壓和下魚腹鋼管受拉兩種結構形式（如圖1、圖2）所有鋼管桁架由焊接球、無縫鋼管和H型鋼拼裝完成。

2 鋼管桁架構件加工制作

材料進場后進行入場檢驗，空心球、鋼管、H型鋼、焊條等必須符合國家相關質量規定。

2.1 焊接球制作

焊接球由工廠加工完成， 現場只對其外觀進行檢驗，要求：成品焊接球表面應光滑平整、無波紋、局部凹凸不平不大于1.0mm，焊縫高度與球外表面平齊偏差不大于±0.5mm，球的直徑偏差不大于2.5mm，球的圓度偏差不大于2.5mm，兩個半球對口錯邊量不大于1.0mm。

本工程使用的焊接空心球分為無肋空心球和有肋空心球，具體結構形式如圖3和圖4所示。

2.2 鋼管制作

1.鋼管下料長度根據圖紙尺寸進行，且允許偏差為±1mm。鋼管端面與桿軸線必須垂直，所使用的鋼管最大彎曲不超過L/1000桿長，且不大于5mm。同時鋼管下料長度應預加焊接收縮量。

2.當鋼管壁厚小于4mm以下，可不開坡口。鋼管壁厚大于4mm時，鋼管端部根據設計應做30°破口。為避免材料浪費，一般情況下壓桿允許接管，接管處要加設短襯管，對接管件開設坡口，對接鋼管數量不應超過所有受壓鋼管總數的20%；而拉桿不允許接管。當鋼管壁厚>4mm時，上、下弦桿、受拉腹桿及其它受拉鋼管宜加設短襯管與焊接球焊接。短襯管長度為40mm～60mm之間，壁厚大于4mm，具體如圖5所示。

3.鋼管在制作完畢后應涂刷防銹漆，焊接部位留出50mm不涂刷，同一品種、規格的鋼鋼管應碼放整齊，并進行標記，以利于現場拼裝準確。

2.3 H型鋼制作

H型鋼主要用于門架和上、下弦處，與焊接球連接，在下料時根據所連接焊接球的尺寸，先使用木板在焊接球上進行圓弧段的尺寸放樣，再使用該木板在H型鋼的上、下翼緣板和腹板處進行圓弧段放線，其制作與鋼管制作相同。

3 鋼管桁架拼裝

桁架的拼裝應由小單元拼裝開始，從中心逐漸向兩側展開。

3.1 鋼管桁架起拱值確定

鋼管桁架在制作時應在跨中方向起拱L/400（L為桁架跨度），在現場施工中由于各種因素的影響，對設計撓度值+20mm進行起拱。中心點起拱值確定后，按比例確定相應位置的起拱值，以此來確定每個焊接球的中心標高和球底標高。

3.2 鋼管桁架球、桿布置

1.放球：將已驗收的焊接球，按規格、編號放入安裝節點內，同時應將球調整好受力方向與位置。一般將球水平中心線的環形焊縫與上下弦鋼管平行放置，使各鋼管在焊接球上的受力集中在加肋板處。

2.放置鋼管：將下料成型的鋼管，按規定的鋼管規格、位置布置在所連接的兩焊接球中心。放置鋼管前，應檢查鋼管的安裝部位規格、長度，以及坡口成型角度、與焊接球連接處焊縫間隙等，完成后進行點焊固定。

3.3 鋼管桁架拼裝順序及方法

根據現場的實際拼裝情況，鋼管桁架結構按從小單元到整體的拼裝順序可以分為兩種方法：

方法一：先下弦，再腹桿和上弦，最后魚腹鋼管

在平整好的場地上先拼裝下弦的鋼管，并對鋼管和焊接球連接處進行點焊，不能滿焊，再拼裝兩側腹桿和上弦鋼管，最后完成魚腹桿件拼裝。該種方法使用于跨度大于50m以上的鋼管桁架結構，且占用場地小，拼裝時使用12t小吊車配合，大量節省了人力等特點，提高了拼裝速度。但在管件對接微調時浪費時間，增加了吊車的使用費用。

方法二：先腹桿，再上、下弦，最后魚腹鋼管

先拼裝兩側腹桿，并將該面所有鋼管和焊接球連接處全部滿焊完成，再吊裝垂直進行下弦和上弦鋼管的拼裝連接，最后進行魚腹鋼管拼裝。該種施工方法使用于跨度小于50m以下的鋼管桁架結構，節省了吊車的使用費用，使其拼裝時鋼管的對接微調準確，避免反復校對而浪費時間。但卻增加了人員的大量投入，且占用施工場地較大。

4 鋼管桁架焊接、除銹

鋼管桁架檢查緊固后，進行桁架滿焊。焊接采用“單面焊雙面成型網架管球對接焊縫”新工藝，其做法是：打底焊（包括固定點焊）采用？準2.5焊條，根據焊接位置選擇焊接電流，起弧后把坡口鈍邊燒溶形成溶孔，同時把球相應部位燒溶，再壓低電弧，使得熔化后的鐵水依次凝結在焊縫內壁，在背后形成一個補強焊縫，為提高效益，后幾層焊縫可采用？準3.2～？準4.0焊條補焊至規定高度。每條焊縫分三層焊完，但最關鍵的是第一層焊縫，既要保證根部焊透，又要使背部成型良好。將每條焊縫分成4段，首先焊對稱1/4圓弧，再焊剩下的2個1/4圓弧，第二、三遍施焊次序與第一次相同，周而復始完成整個桁架焊接工作。

焊縫經檢查合格后，進行除銹，徹底清除焊縫表面和鋼管破損處的鐵銹、油污和灰土等。完成后進行鋼管和焊接球的防腐處理，防腐涂料的噴刷順序和厚度如表1所示。

5 鋼管桁架整體吊裝

經過對整體吊裝、高空拼裝、滑移、分條分塊等方案的對比選擇，整體吊裝具有施工速度快、鋼管內力均衡、應力應變小等多項優勢，該工程選擇整體吊裝法。采用2臺300噸的汽車吊，在桁架兩端各布置一臺吊車，并將鋼絲繩分別懸掛于鋼管桁架兩端支座處的門架上弦焊接球和H型鋼的連接點，每端使用4根？準40mm鋼絲繩進行懸掛起吊。

5.1 試吊

正式吊裝前對桁架進行試提。試提過程是調整各吊點同時逐步離地。試提一般在離地200～300mm之間。各支點撤除后暫時不動，觀察桁架各部分受力情況。如有變形可以及時加固，同時還應仔細檢查桁架吊裝前沿方向是否有碰或掛的雜物或臨時腳手架，如有應及時排除。同時還應觀察吊裝設備的承載能力，應盡量保持各吊點同步，防止傾斜。

5.2 正式吊裝

桁架試吊無誤后方可進行正式吊裝。吊裝時一定要做到起步平穩，同步上升，連續起吊，防止桁架的扭曲變形。直至桁架提升到即將就位標高之時，應逐步降低起吊速度，防止吊裝過位。

5.3 桁架就位

待安全吊裝桁架的下弦焊接球超過柱頂400mm時，停止吊裝。然后調整桁架與支座的距離，為此應在桁架上方安裝幾組手拉葫蘆供橫向調整使用。并檢查桁架整體標高，防止高低不勻，如實在難以排除，可由一邊標高先行就位，調整橫向手拉葫蘆，使較高一端先行就位。已調整的一側鋼管應逐步全部點焊固定后，放松另一側手拉葫蘆，繼續微調另一側桁架的標高。可以少量的起吊或者下降，控制標高。邊調整，還應觀察已就位點固一側桁架的情況，防止開焊。當桁架四周鋼管合攏點焊固定后，檢查桁架各部尺寸，并按順序、按焊接工藝規定進行焊接加固。

6 結束語

通過在彬縣下溝礦洗煤廠轉運棧橋焊接球鋼管桁架使用以上技術施工，工程的質量，進度，安全得到了保障，降低了施工成本，經檢業主測機構對焊接球鋼管桁架進行驗收，受力變形均滿足規范要求，值得在同類項目參考借鑒。

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[責任編輯：楊玉潔]