【正文】 單箱多室鋼箱梁制作工藝研究 中鐵十五局集團(tuán)第三工程有限公司 周立紅 摘 要： 在橋梁工程領(lǐng)域中 ,為滿足使用功能、承載功能及美觀度的要求 ,單箱多室 鋼箱梁應(yīng)用比較廣泛 ,其 具有截面性能佳、結(jié)構(gòu)承載能力強(qiáng) 、外表平整美觀等優(yōu)點(diǎn) 。 本文以單箱多室鋼箱梁制作技術(shù)為研究對(duì)象 ,分別討論了箱形梁的 工程材料管理、 制作要求 、胎架 搭設(shè)、工藝流程、 焊接變形 及線形 控制等 內(nèi)容， 不但確保了工程質(zhì)量，而且提高了施工進(jìn)度， 感觀 質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn) 。 關(guān)鍵詞： 單箱多室 鋼箱梁 工藝 流程 焊接 變形 及線形 控制 感觀質(zhì)量 1． 工程概況 深 圳市深南益田立交為 益田路上跨深南大道立交工程，橋體利用廣深港客運(yùn)專線福田站車 站地下結(jié)構(gòu)的柱做為橋墩，全橋?yàn)槿?lián)連續(xù)鋼箱梁橋 （見(jiàn)圖 平面布置圖） ， 具體跨度及部位見(jiàn)鋼箱梁一覽表 。 上 部 構(gòu) 件 采用等截面單箱多室的鋼結(jié)構(gòu)箱梁，三聯(lián)鋼箱梁沿路線中心全長(zhǎng)為 ＋ ＋ =， 全橋三聯(lián)共長(zhǎng)為 ， 寬度 米，主體 鋼箱梁總重 4800 噸， 主梁立面兩側(cè)各設(shè) ％縱坡，豎曲線半徑 2400 米， 橋面鋪裝行車道采用 SMA 瀝青混合料；橋臺(tái)處采用 NJSF80 型伸縮縫， 16 號(hào)及 29 號(hào)交接墩頂采用NJSF160 型伸縮縫。 5 75 3. 84 58 0. 24 79 42 29 42 50 02 40 02 40 02 43 22 39 42 40 02 40 02 43 2 圖 鋼箱梁平面布置圖 表 鋼箱梁布置一覽表 鋼箱梁結(jié)構(gòu)部件（見(jiàn)圖 ，鋼箱梁縱斷面圖）主要分為：橋面頂板、底板、內(nèi)側(cè)腹板、外側(cè)腹板、橫隔板、 U 型肋、球扁鋼肋以 及其他肋板等部件組成。 圖 鋼箱梁縱斷面圖 2． 主要?jiǎng)趧?dòng)力及設(shè)備機(jī)具計(jì)劃 勞動(dòng)力計(jì)劃 ： 主要?jiǎng)趧?dòng)資源投入見(jiàn)表 . 表 2 .1 制作所需勞動(dòng)力 序號(hào) 工種 數(shù)量 序號(hào) 工種 數(shù)量 1 備料 20 6 無(wú)損自檢 2 2 預(yù)處理及防腐 8 7 3 組裝成型 30 8 4 焊接 60 5 外觀處理 10 合計(jì) 130 主要機(jī)械設(shè)備 ： 制作加工主要機(jī)械設(shè)備見(jiàn)表 。 聯(lián)號(hào) 結(jié)構(gòu) 梁跨（ m） 支墩號(hào) 備注 第一聯(lián) 鋼箱梁 +24+24+ 8～ 16 第二聯(lián) 鋼箱梁 ++ 16～ 29 第三聯(lián) 鋼箱梁 +25+24+24+ 29～ 39 表 主要機(jī)械設(shè)備一覽表 序號(hào) 設(shè)備名稱 型 號(hào) 數(shù)量臺(tái) /套 生產(chǎn)廠家 制造 年份 備注 1 橋式起重機(jī) LDA1022..77A5D 2 順德永通 2 橋式起重機(jī) LH5/ 2 順德永通 3 埋弧焊機(jī) MZ1000 4 北京時(shí)代 4 CO2氣體保護(hù)焊機(jī) NB500 40 北京時(shí)代 5 噴砂機(jī) HC1000 1 6 焊劑烘干機(jī) XZYH100 2 溫州 2020 7 等離子切割機(jī) CUT60J 2 2020 8 交 流電焊機(jī) BX1400 8 上海 2020 9 直流電焊機(jī) ZX7400B 2 北京 2020 10 半自動(dòng)切割機(jī) CG130A 5 上海 2020 11 超聲波探傷儀 CTS22 1 汕頭 12 空壓機(jī) 13 叉車 CPCD50C 1 廣東 2020 14 折彎?rùn)C(jī) CQ12Y16*3200 1 廣東 15 銑邊機(jī) HBJ15 1 廣東 16 噴涂機(jī) GPQ6C 1 2020 17 萬(wàn)向搖臂鉆床 Z3050X16 1 2020 18 涂層測(cè)厚儀 T1220 1 2020 19 打磨機(jī) 6 2020 20 氣體保護(hù)焊焊接小車 4 2020 工程主材料 本工程中主體鋼構(gòu)件鋼材采用（鋼廠定軋的） Q345D 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)分別符合我國(guó)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《橋梁用結(jié)構(gòu)鋼》（ GB/T7142020）的要求。鋼材交貨狀態(tài)是：t20mm 鋼板按正火控軋狀態(tài)交貨， t≥ 20mm 鋼板按正火狀態(tài)交貨，并提供生產(chǎn)鋼板的性能基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的證明材料。所有材料均應(yīng)專材專用，不得任意代 用。 工程焊接材料 所有的焊條、焊絲、焊劑均應(yīng)與主體金屬相適應(yīng)，應(yīng)符合《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程》（ JGJ812020）。 Q345D 之間的焊接用焊條選用符合《 GB5118》的 E500 系列焊條。自動(dòng)焊接或半自動(dòng)焊接采用的焊絲和焊劑應(yīng)與主體金屬?gòu)?qiáng)度相適應(yīng)，焊絲應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《熔化焊用焊絲》或《氣體保護(hù)焊用焊絲》（ GB/T14957）的規(guī)定。自動(dòng)焊接或氣體保護(hù)焊接采用的焊絲和焊劑，其熔敷金屬的抗拉強(qiáng)度不應(yīng)小于相應(yīng)焊絲的抗拉強(qiáng)度，焊接后的抗拉強(qiáng)度不應(yīng)小于母材的抗拉強(qiáng)度，按規(guī)范要求應(yīng)檢測(cè)的原材料經(jīng)檢測(cè)后方可 使用。 涂裝材料 鋼箱梁涂裝材料分別為： 箱體外表面用：無(wú)機(jī)硅酸鋅底漆，環(huán)氧富性底漆，環(huán)氧封閉漆，環(huán)氧云鐵漆，聚胺脂面漆； 箱體內(nèi)表面用：無(wú)機(jī)硅酸鋅底漆，環(huán)氧富鋅底漆 環(huán)氧云鐵漆 2 道 材料管理 鋼材進(jìn)場(chǎng)后，應(yīng)對(duì)其表面質(zhì)量和表面缺陷進(jìn)行檢查，檢查鋼板尺寸、厚度、重量；檢查鋼板平整度，鋼板 2 米范圍不允許有 S 變形或折皺，每米平面度偏差在 1mm 以內(nèi)，兩端各 2m 范圍內(nèi)和順平整，偏差 2mm/m。 鋼廠對(duì)鋼板要有材質(zhì)合格證明材料。 供貨鋼板均必須有鋼廠質(zhì)量證明書(shū)，鋼 結(jié)構(gòu)加工廠必須對(duì)鋼板進(jìn)行抽檢和復(fù)檢。鋼材按同一廠家、同一材質(zhì)、同一板厚、同一出廠狀態(tài)每 60 噸 抽檢一組試件。 鋼板要采用懸掛標(biāo)志牌，標(biāo)志所示內(nèi)容還應(yīng)包括序號(hào) /制造號(hào)、目的地、理論重量與規(guī)格。 鋼板不得露天存放，應(yīng)存放在廠房?jī)?nèi)，并離地 20cm 以上。 如鋼板檢測(cè)不合格，應(yīng)再加強(qiáng)檢測(cè)頻率，直到對(duì)每塊板進(jìn)行檢測(cè)，如發(fā)現(xiàn)仍有不合格的板材，不得再使用，應(yīng)清除出場(chǎng)。 鋼箱梁 加工制作流程： 加工 制作前準(zhǔn)備 鋼板的矯平 由于建筑結(jié)構(gòu)鋼板主要是軋制鋼材，鋼板在軋制過(guò)程中有殘余變形和軋制內(nèi)應(yīng)力的存在，存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)釋放殘余變形，所以對(duì)于存放較長(zhǎng)時(shí)間的鋼板在投入生產(chǎn)加工制作之前需要焊接工藝評(píng)定 加工工藝方案 制定 材料復(fù)驗(yàn)、預(yù)處理 核對(duì)材料的編號(hào) 鋼板矯正、探傷 放樣劃線 鋼板下料、切割坡口 切割變形矯正、檢查 頂板、隔板、腹板單元的拼裝 箱型梁組裝 外形尺寸檢查 箱型梁焊接 校 正 焊接變形矯正 （外形尺寸檢查） 邊緣加工、制孔、鎖口加工 二次裝接 矯正、打磨、平整 涂 裝 包裝、發(fā)運(yùn) 校 正 外形尺寸檢查 測(cè)量，探傷檢測(cè) 探傷檢測(cè) 過(guò)程檢測(cè) 進(jìn)行鋼板加工前的處理，鋼板加工前的處理主要采取矯平機(jī)機(jī)械冷矯平加工；矯平的目的是消除鋼板的殘余變形和減少軋制內(nèi)應(yīng)力，從而可以減少制造過(guò)程中的變形，確保投入工程鋼材材質(zhì)表面致密性能均勻、平整要求，保證板件平面度的必要設(shè)備如下圖示。本工程主要鋼材均為鋼廠新定制鋼板，進(jìn)入加工廠的鋼板全 部是經(jīng)過(guò)校平后的鋼板，可以滿足使用要求。 鋼板的預(yù)處理 采用專用鋼板預(yù)處理生產(chǎn)線對(duì)鋼板進(jìn)行除銹，噴砂除銹等級(jí)不小于 級(jí)。為了保證制作過(guò)程中主材和零件出現(xiàn)返銹的現(xiàn)象，在裝配前除了對(duì)所有焊接部位 30mm 寬范圍進(jìn)行貼紙防護(hù)外，其余部位須噴無(wú)機(jī)硅酸鋅車間底漆一道，涂漆在板材進(jìn)行除銹處理 4 小時(shí)內(nèi)完成，干膜厚度不小于 25um。 鋼板的 NC 切割 構(gòu)件放樣采用計(jì)算機(jī)放樣技術(shù)，放樣時(shí)必須將工藝需要的各種補(bǔ)償余量加入整體尺寸中，為了保證切割質(zhì) 量，厚板切割前先進(jìn)行表面滲碳硬度試驗(yàn)，本公司吸收國(guó)外先進(jìn)工藝，切割優(yōu)先采用數(shù)控精密切割設(shè)備進(jìn)行切割，選用高純度 %以上的丙稀氣加 %的液氧氣體，可保證切割端面光滑、平直、無(wú)缺口、掛渣，坡口采用半自動(dòng)切割機(jī)進(jìn)行切割，如果局部出現(xiàn)缺口、掛渣等缺陷，要進(jìn)行補(bǔ)焊和打磨、修復(fù)，保證下料環(huán)節(jié)的質(zhì)量。針對(duì)本工程鋼構(gòu)件鋼材數(shù)控下料切割生產(chǎn)圖片如下： 鋼板打砂預(yù)處理設(shè)備 數(shù)控下料設(shè)備 加工材料及技術(shù)準(zhǔn)備 施工單位應(yīng)根據(jù)設(shè)圖紙及總體方案編制鋼結(jié)構(gòu)制作施工工藝細(xì)則文件；同時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙繪制詳細(xì)加工圖紙，并經(jīng)批準(zhǔn)后進(jìn)行施工。 工藝評(píng)定： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)一級(jí)對(duì)接焊縫、二級(jí)主要角焊縫進(jìn)行試件工藝評(píng)定，工藝評(píng)定要分為現(xiàn)場(chǎng)和工廠加工兩種情況。根據(jù)焊縫設(shè)計(jì)要求等級(jí)及《鐵路鋼橋制造規(guī)范制》 TB102122020制定試件板及焊接技術(shù)參數(shù)，按照焊接技術(shù)參數(shù)進(jìn)行焊接，操作時(shí)焊接參數(shù)如有修正必須做好記錄。試件完工后，委托有資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)、物理試驗(yàn)并出具其檢測(cè)報(bào)告，根據(jù)檢測(cè)報(bào)告結(jié)果，來(lái)最終確定焊接工藝。 鋼箱梁焊縫主要包括有：箱梁頂、底板和腹板的對(duì)接焊縫，箱梁腹板與頂、底板的連接焊縫、各種加勁肋的焊接。焊接所使用的焊接工藝必須經(jīng)評(píng)定合格。根據(jù)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合可能采用的焊接方法，初步擬定下列焊接工藝評(píng)定工作，具體焊接評(píng)定部位見(jiàn)表 ： 表 工藝評(píng)定表（工廠加工） 序號(hào) 母材牌號(hào) 母材厚度 焊接方法及位置 試件厚度 適用焊縫部位 1 Q345D 16mm、 18mm、20mm、 22mm CO2 焊打底，埋弧焊平對(duì)接 16mm+16mm 鋼箱梁蓋板、腹板、橫隔板拼接（全熔透） 2 Q345D 26mm CO2 焊打底，埋弧焊 平對(duì)接 16mm+16mm 橫隔板拼接（全熔透） 3 Q345D 16mm、 18mm、20mm、 22mm CO2仰焊 T型接頭焊接 16mm+16mm 蓋板與腹板、隔板 T型接頭焊接（半熔透） 4 Q345D 16mm、 18mm、20mm、 22mm CO2平焊 T型接頭焊接 16mm+16mm 蓋板與腹板、隔板 T型接頭焊接（半熔透） 5 Q345D 16mm、 18mm、20mm、 22mm CO2立焊 T型接頭焊接 16mm+16mm 腹板與隔板 T型接頭焊接（半熔透 ） 6 Q345D 16mm、 18mm、20mm、 22mm CO2立焊十字型接 頭焊接 16mm+16mm 腹板與隔板十字接頭焊 接 (半熔透 ) 7 Q345D 8mm、 10mm CO2 平對(duì)接焊 10mm+10mm U型肋、腹板拼接（全熔透） 8 Q235B 4mm、 4mm CO2 平對(duì)接焊 4mm+4mm 鋼箱梁裝飾板 (全熔透 ) 9 Q345D 16mm、 18mm、20mm、 22mm CO2 斜 T型焊接 16mm+16mm 鋼箱梁斜底板與底板斜 T型焊接（全熔透） 加工廠的平對(duì)接焊接工藝初步確定如下：開(kāi) V 型坡口，以 CO2 氣體保護(hù) 焊打底，然后采用埋弧自動(dòng)焊焊接；翻身，以碳弧氣刨或打磨清根，然后埋弧自動(dòng)焊蓋面。 加工廠的各種部位的 T 型和十字型焊接工藝初步確定如下：開(kāi)不對(duì)稱 K 型坡口，在大坡口面以 CO2 氣體保護(hù)焊打底，然后連續(xù)焊接；達(dá)到設(shè)計(jì)要求的焊角高度；在小坡口面以碳弧氣刨或打磨方法清根，然后連續(xù)焊接；達(dá)到設(shè)計(jì)要求的焊角高度。 鋼板使用前應(yīng)進(jìn)行矯平預(yù)處理，矯平只能使用冷矯平，使其鋼板表面偏差在 1mm/m范圍內(nèi)。 對(duì)鋼板進(jìn)行規(guī)定項(xiàng)目的檢查和試驗(yàn)，主要是表面質(zhì)量、內(nèi)部質(zhì)量、力學(xué)性能、焊接材料進(jìn)行試驗(yàn)。 放樣 號(hào)料 放樣 ,采用計(jì)算機(jī) CAD 進(jìn)行放樣 ,以確定各個(gè)零部件的精確尺寸；然后輸入到數(shù)控加工設(shè)備加工。 3 米節(jié)段鋼箱梁面板、底板寬度方向允許偏差正負(fù) ；在長(zhǎng)度方向應(yīng)加放 2mm 加工焊接收縮余量； ，切割表面不應(yīng)產(chǎn)生裂紋。應(yīng)優(yōu)先采用精密(數(shù)控、自動(dòng)、半自動(dòng) )切割下料，剪切邊緣應(yīng)整齊、無(wú)毛刺、反口等缺陷，缺棱應(yīng)不大于，數(shù)控切割下料編程時(shí)除應(yīng)考慮焊接收縮量之外，還應(yīng) 考慮切割熱變形的影響。手工氣割僅用于工藝特定或切割后仍需機(jī)加工的零件，采用普通切割機(jī)或手工火焰切下料應(yīng)根據(jù)施工圖和工藝文件先作樣（樣板、樣條、樣桿），作樣時(shí)應(yīng)預(yù)留焊接收縮量、加工余量等。 排板時(shí)盡量考慮鋼板的使用率，降低料損； 相鄰之間的焊縫應(yīng)錯(cuò)開(kāi)不小于 200mm 的距離； 嚴(yán)禁出現(xiàn)十字焊縫，焊縫錯(cuò)開(kāi)最少 20cm；該要求同樣適用于現(xiàn)場(chǎng)整體拼裝焊縫的要求。（環(huán)型焊縫除外） 當(dāng)厚、薄板之間相對(duì)接，并且板厚差大于 時(shí)，則應(yīng)按施工藍(lán)圖 要求 1:8的斜度削斜，斜度利用半自動(dòng)切割加工成形。（見(jiàn)下圖 ）； 鋼箱梁的面板、底板、腹板的對(duì)接焊縫應(yīng)錯(cuò)開(kāi) 200mm 以上（見(jiàn)下圖 ）。 ≥ 圖 圖 號(hào)料與劃線 . 零部件加工：因橋箱梁為多塊大小不一的鋼板焊接成型的，所以各種規(guī)格的零部件很多，我們對(duì)