鋼箱梁橋鋼結構制作加工與養護要點分析

曹俊杰，申鐵軍

(1.山西路橋第六工程有限公司,山西 晉中 030600;2.山西路橋建設集團有限公司,山西 太原 030006)

0 前 言

鋼箱梁制作加工和實施要根據項目構造和施工上的特點，制造加工單位應提前進行工地焊接工藝試驗評定，取得重要參數和經驗，并經建設單位、監理、設計和專家組審查、批準后方可實施。實施工地焊接工藝必須嚴格，不可任意更改。

1 鋼箱梁制作加工

1.1 鋼箱梁材料采購

主要材料包括鋼板、焊條、焊絲、焊劑、剪力栓釘、油漆等。購置除必須滿足設計的種類要求外，材料進場還必須有廠家的質量證明文件(質量證明文件必須加蓋“紅章”)，并且進場后根據規范要求對原材料進行復試。原材料不滿足設計及規范要求的嚴禁進場，已進場但未通過復驗要求的嚴禁使用，并組織及時退貨。進場后的材料要堆放整齊，標識清晰。同材質的鋼板應按板厚劃分，并且每個類型的明顯處應設置標志牌，標明材質、厚度等參數；標準件應按照批號和規格堆放整齊，除進行必要的開箱檢查外，在未使用前不得擅自開箱，標準件要特別注意防水、防潮、防震；焊接輔材按類型(如焊條、焊絲、焊劑等)、規格分類存放，要特別注意防水、防潮、防雜質。焰切或焊接輔材(如氧氣、工業丙烷等)應分類存放，特別注意防火、防熱，而且氧氣、工業丙烷嚴禁存放在同一房間內[1-3]。

1)主要鋼材的生產廠家及材料的質量證明書等報監理工程師和建設單位批準，未經批準的材料不得使用在本項目工程中。焊接材料應根據焊接工藝評定試驗結果確定。選定焊接材料，必須符合規定，并與所焊件材質相匹配。焊接材料必須進行復驗。

2)涂裝材料涂裝技術要求、工藝要求、試驗方法、檢驗規則等均按《公路橋梁鋼結構防腐涂裝技術條件》(JT/T 722—2008)執行，對購進的涂料及時進行抽樣檢驗。每個涂料品種的每一個生產批號均需抽取一個樣品，樣品數量為1～2 L(滿足抽驗需要即可)。抽樣后應及時送檢，涂料常規性能指標經檢驗全部合格后方能正式使用。

1.2 鋼箱梁制作加工

1.2.1 放樣號料

鋼梁材料主要為Q355qD，主梁截面較大，鋼梁段支座處焊縫密集，焊后的變形、收縮大。放樣時，需考慮鋼箱梁的平曲線、豎曲線、橫坡、縱坡及超高，并考慮設計預拱度和施工預拱度。當鋼板的縱向、橫向機械性能相近并滿足設計基本要求時，可不受此限制。號料必須采用統一發放的經檢驗的“標準尺”丈量。

1.2.2 切割加工

氣割切割各類鋼結構部位的零件，采用氣割切割，并優先考慮仿形切割、數控自動切割、等離子切割等方法。氣割切割根據各種不同的板厚分檔分別評定。對于板厚超過40 mm的，加密板厚級差進行工藝評定。火焰切割試件試驗，應對不同的板厚及溫度條件進行切割前預熱，應驗證制造工作的熱量控制技術并保證：局部硬度不超過HV350；無其他危害結構使用性能的缺陷。對于主要受力構件的自由邊，當不是采用精密切割或等離子切割時，一律在氣割后刨邊或銑加工，刨邊是每側至少3 mm，加工面粗糙度Ra≤25 μm，其余留量由制造廠根據加工條件決定。對于氣割開坡口的板邊，可不進行刨加工，當應用砂輪打磨，去掉氧化皮。切割零件表面質量要求見表1。切割垂直度偏差應不大于板厚的5%，且不大于1.5 mm。直線度△h≤0.5 mm/m。在全長內且<1.5 mm。

表1 切割表面質量要求

1.2.3 零部件加工

零件銑平要求不平整度≤0.1 mm，即100 μm，接觸面不得少于75%，當空隙<0.2 mm可視為接觸。零件磨光頂緊要求接觸部位應進行銑平加工，其不平整度≤0.1 mm,即100 μm。頂緊接觸面不得少于75%。當空隙<0.2 mm可視為接觸。零件邊緣加工后，應無雜刺、渣、波紋、崩坑等缺陷，應修磨勻順；刨銑時應避免油污污染鋼板。所有埋弧焊(包括角焊縫)被焊鋼板表面，在焊縫及坡口兩側用砂輪打磨等時，不允許施加過大壓力，以免造成過熱。凡助焊劑可能接觸部位的浮銹，均應一律去除干凈，以防浮銹夾入助焊劑中。所有引弧板與滅弧板的表面，均應磨光，徹底去除氧化皮。引板的材質、厚度應與所焊件相同。材料表面傷痕應控制為：主要(零)構件與受力垂直方向<0.3 mm；主要(零)構件與受力平行方向<0.5 mm；其他(零)構件<0.8 mm。切割后的零件可以采用機械矯正或者火工矯正。熱矯正溫度控制在600℃～800℃且矯正后緩冷，不得用水急冷。

1.2.4 零件組裝

所有零件在組裝前都應進行尺寸檢查。合格后，方可組裝。接頭形式見圖1，組裝時應將相鄰焊縫錯開，錯開的最小距離應符合規定，見圖2。在去除點固定焊縫時，要防止出現過熱淬硬區。已鉆孔的零件、部件組裝時，必須以孔定位。各類焊縫坡口形式應按本橋設計圖紙以及規范的要求，認真檢查允許偏差。合格后，方可組裝焊接。

圖1 接頭形式

圖2 相鄰焊縫錯開距離

1.2.5 節段組裝

1)節段組裝制造精度對整個橋梁質量影響極其重要，對構件應考慮必要的防止變形的措施，如設置臨時假隔艙等構造，確保接頭尺寸精度。分段的拼裝應考慮必要的防止構件變形的措施，如設置假隔艙等，以確保接頭尺寸精度。為提高節段組裝的精度，制造廠應編寫各種鋼結構節段制造工藝。其應包括：胎架結構，裝配方法，焊接順序，運輸方法等，并征得監理單位的許可。

2)在主要構件上不宜使用或盡可能少使用臨時連接碼板。去除碼板時使用火焰切割并保留不少于3 mm的預留量，用砂輪打磨平齊，不允許錘擊拆除。對施焊碼板的板材表面部位做相應的磁粉檢測，以盡可能減少對母材及結構的損害。

3)各部件組裝的節段，事先應對縱、橫、豎向的各種拼接位置結合鋼材規格進行對接拼縫位置設計。各鋼結構節段的各類對接拼縫的位置應盡量上、下、左、右、前、后錯開，避免出現不必要的通縫。

4)制造各梁段的零件、部件編碼應記錄清楚節段的部位和各階段的報驗單，并提交監理審核認可。部件和節段組拼工作必須在專業場地下進行，并應在平臺或胎架上組拼。組拼前應嚴格掌握鋼板的平整度，以保證鋼構件組拼后的平整度。

5)采用合理焊接順序，嚴格按批準的焊接工藝指導書的要求施焊，設置單向或雙向弧形胎架拼裝弧形分段，胎架要有足夠的剛度，并且每節分段組裝完成后需進行復測和調整，以保證分段的線形。

1.2.6 構件變形的控制

1)在組裝和連接一個結構的各個部分時，焊接工藝和程序應使變形和收縮盡量小并減少結構約束應力。要特別注意鋼主梁施焊后產生的變形，制造廠應為每一種構件的加工創立一個焊接程序，該程序應同接頭焊接工藝和整個制造方案結合起來，以加工出符合規定質量要求的構件。制造廠應將焊接程序和變形控制方案提交建設單位、監理征求意見。在對收縮有較大拘束條件下進行焊接時，焊縫應連續焊完。

2)構件焊接前，宜設置反變形。當構件焊接后產生較大的變形，應予以矯正。采用熱矯正法時，矯正溫度不宜超過800℃(一般為600℃～800℃)，應自然冷卻到環境溫度。溫度未降至環境溫度時，不得錘擊鋼料。嚴禁水冷卻。要采取有效措施防止鋼梁由于焊接產生的變形對鋼梁結構產生不利影響以及對高強螺栓接頭造成不密貼的現象。

2 鋼箱梁橋的養護

養護應遵守國家法律法規及業務主管部門涉及的相關內容的規定和要求，涉及需要專業養護資質單位進行養護作業的，要嚴格按照交通養護部門有關規定執行。

1)依照國家及行業橋梁養護制度規范及時開展日常養護，內容包括：對大橋的上部結構、下部結構、橋面系及附屬設施進行的日常巡查、經常性檢查，實施清掃保潔、維護保養及預防性保養和修補其輕微損壞部分，使大橋保持整潔、完好狀態；做好大橋的橋面徑流系統日常檢查與日常養護，發現問題及時上報，按設計路徑將橋面水排到建設期修建的收集池內。若收集池不能滿足排水需求，由管理單位負責整改。因建設單位整改不及時或不到位引發的各類問題由管理單位承擔全部責任。

2)建立完善的日常巡查及經常性檢查制度，制定日常養護計劃，并將日常養護情況匯總分析結果于每月月底前報送建設單位，以便及時、準確地掌握橋梁狀況及相關信息。日常巡查不少于1次/天，要做好巡查記錄，發現問題及時安排養護。經常檢查不少于1次/月，汛期應增加檢查頻率，要做好經常性檢查記錄，并上報養護管理系統和橋梁養護管理系統，發現橋梁重要部件存在明顯缺損或異常情況時應及時上報管理單位，由管理單位安排處置。在巡查、檢查、評定過程中發現橋梁重要部件存在明顯缺損、較大隱患時，及時報管理單位，由管理單位負責核實處置，納入橋梁的大中修工程及專項工程實施。橋梁的定期檢查和特殊檢查由管理單位負責實施并承擔費用。

3)針對鋼結構橋，要根據相關規范要求制定鋼結構橋專門的防災、應急預案，并報管理單位。定期組織開展鋼結構演練，在出現自然災害、重大事故或其他緊急情況時，要充分發揮區域集中調度優勢，采取有效措施應對突發事件，并將發生事件及臨時性處置情況及時通知管理單位。管理單位負責組織實施不可抗力事件的恢復重建工作。養護費用的核定與支付：養護費用依據養護預算編制標準執行，并于每年初由監管單位核定。管理單位按照年度核定的金額及時足額撥付鋼結構橋管理費用至養護單位指定賬戶，以確保養護單位正常開展管理單位委托的養護管理工作。管理單位負責對養護單位上報的養護計劃進行備案，負責橋梁結構的主體安全，實施橋梁大中修、專項工程管理以及組織審查重大經營事項等。養護單位負責具體鋼結構養護工作，完善鋼結構養護管理制度，加強鋼結構的養護管理，確保鋼結構各項管理目標的實現。

3 結束語

焊接質量是鋼箱梁橋施工的關鍵，而制造加工與安裝更是基礎，必須確保工程質量。鋼結構由制造相應單位運至橋位現場指定地點后，由相應單位進行吊裝，工地焊接必須由原制造加工單位完成。制造加工單位應與安裝單位密切配合共同完成鋼箱梁安裝架設任務。

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