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中国机械工业建设总公司【深圳斜拉桥钢箱梁制造工程技术方案】中国机械工业建设总公司【深圳斜拉桥钢箱梁制造工程技术方案】1.工程概述深圳斜拉桥为单索斜拉钢箱梁桥，桥体钢箱梁本身体积大，内部隔板、加劲板很多，在钢箱梁制造过程当中，控制箱体的焊接变形是本工程的重点，减少焊接变形，提高焊接质量，将直接影响到钢箱梁的制作质量和安装质量。桥体钢箱梁宽37.6米，主跨侧为12米一节，副跨为36-42米一节，采用单箱体四室结构，钢箱梁高为4米，顶面桥板板厚为18mm，底板板厚为10mm，腹板板厚为12mm，底板在支点局部加厚为20mm、40mm根，顶板、底板、腹板纵向均采用U型肋加强。根据图纸以及实际吊装的需要将桥体分为21段，每段单元最大重量为500吨，最小重量为230吨。钢箱梁的制作分为顶板、底板单元件、隔板、腹板单元件的制做，以及桥梁单元（分段钢箱梁）的组拼和分段单元的整体预拼装。中国机械工业建设总公司【深圳斜拉桥钢箱梁制造工程技术方案】2.工程特点深圳斜拉桥钢箱梁结构复杂，中部隔板及U型肋比较密集，匹配要求高。为此我们将采取一系列有效的工艺措施来保证装焊质量，制定科学严格的工艺规程和质量保证体系，强化技术管理、生产管理、质量管理，精心组织生产，力求高效保质按时完成任务。2.1几何尺寸精度控制由于桥体底板和顶板均为U型肋加强，焊接时容易变形，本公司设计了专用的胎架，横向加放预拱度来防止收缩变形，通过各种弹性码板来控制节段的整体变形。2.2板块的翘曲变形顶、底板由于U肋集中，焊后将产生较大的翘曲变形，过多的热矫正会使板内应力增大。本公司根据以往的变形规律，设计制作了反变形的胎型来保证板块的施焊质量。2.3箱梁的防腐严格控制箱梁的除锈质量，涂装前的保洁工作，涂装房增设烘干除湿系统，并增设了密闭防护帘结构。2.4锚箱制作锚箱处由于构件较集中，板厚大，焊接后容易引起变形，本公司制定专门的锚箱制作工艺来保证锚箱制作精度。中国机械工业建设总公司【深圳斜拉桥钢箱梁制造工程技术方案】3.制作流程图纸细化原材料采购材料检验材料预处理工艺编制焊接工艺试验放样下料桥体单元板类元件制作尺寸检查焊缝检查桥体单元板类元件拼装单元分段拼装单元预拼装构件运输尺寸检查尺寸检查尺寸检查中国机械工业建设总公司【深圳斜拉桥钢箱梁制造工程技术方案】4.制作工艺4.1材料检验及预处理对本工程中所采用的材料，指定严格的材料采购、检验流程来控制材料的质量，以保证整个工程的质量。采购文件准备采购合同准备工程合同商务文件准备技术文件准备审批询价报价分析报价评审分供方筛选合同洽谈审批分供方评审信息收集工作计划采购策划材料清单审批采购合同评审采购合同签订采购合同管理中国机械工业建设总公司【深圳斜拉桥钢箱梁制造工程技术方案】材料采购部门、质量检验部门根据材料采购管理流程，对材料从采购、入库、领料等环节均进行严格的控制。钢板进厂复验合格后，方可投入生产。下料前先将钢板经滚板机滚平后再对钢板进行预处理，钢板在预处理线上进行抛丸除锈、喷涂车间底漆并烘干。对钢板的材质、炉批号进行移植，除锈等级为GB8923-88标准规定，喷涂车间底漆一道。对于少数型材，采用手工喷砂、喷漆工艺。4.2桥体单元板类元件下料所有构件应按照设计施工细化图及制造工艺的要求，进行计算机的放样，并按工艺要求制作角度样板、槽口样板、胎架等样板。板件下料前，先将钢板经滚板机滚平，控制平面度并经预处理。本桥所有零件优先采用精密（数控、半自动）切割下料，手工气割仅限于工艺特定或切割后仍需加工的零件；采用数控切割机下料的零件编程时，将根据零件的形状复杂程度、尺寸大小、精度要求等规定切入点和退出点、切割方向和切割顺序，并适当加放切割补偿量，消除切割热变形的影响。顶底板、腹板、横隔板等直线形零件，在7.5×50m数控切割机上下料。下料时根据图纸要求使用三割炬同时将坡口开出。板条在7.5×24m数控切割上下料。形状复杂的零件在数控等离子切割机上下料。所有板件下料后必须用压力机或其它机械方法矫平、调直，严格控制平面度和直线度，合格后方转下道工序。4.3另部件加工4.3.1边缘加工零件的边缘加工，应优先选用精密切割；刨边后的边缘允许偏差中国机械工业建设总公司【深圳斜拉桥钢箱梁制造工程技术方案】应符合相关标准要求；零件加工后应磨去边缘的飞刺、挂渣，使断面光滑。4.3.2U型肋加工本桥钢箱梁的顶底板的纵向均用U型肋加劲。全桥所用U型肋数量较大，因此，U型肋交由专业生产厂家制作。要求供应商采用冷轧成形法连续轧制。材质应符合设计要求。供应状态为长度定尺、开出坡口、预处理、喷涂底漆、捆扎发运。U型肋的质量控制主要为：拆角处不允许有裂纹，横断面尺寸、焊接坡口、扭曲、端口垂直度、顶面纵横向平面度等指标要符合相关技术要求。4.3.3制孔构件上的所有螺栓孔应成正圆柱形，孔壁表面粗糙度满足使用要求，孔缘无损伤不平，无刺屑；孔径、孔距均应符合本桥要求。4.3.4顶底板板块的制作由U型肋和钢板组装形成的板块，是本桥的最基本的部件，计有顶底板板块两种。重点控制项：纵横向平面度、板边直线度、四角不平度、U型肋与纵向基准线的平行度、U型肋间距值及连接板（如有时）与板面的垂直度。拟采用如下加工工艺：⑴钢板经预处理后采用7.5×24m数控切割机上精切下料，板块长度方向的一端留出二次切割量，其余三边精切下料，下料时重点控中国机械工业建设总公司【深圳斜拉桥钢箱梁制造工程技术方案】制对角线差、板边直线度。⑵利用划线平台划出板块纵横基线及U型肋、连接板（如有时）位置线。U型肋内侧按涂装体系要求喷涂。⑶设计制作能控制U型肋组装精度的专用门式组装胎型,在其上组装板块。⑷根据板块的焊接变形规律，结合其结构形式、热量输入、应力分布及变形趋势，确定反变形量，设计制作焊接反变形胎架。板块反变形焊接胎架简图板块定位拼装胎型简图门架斜铁轨道平台板块反变形焊接胎架简图反变形架体支承架体定位销栓中国机械工业建设总公司【深圳斜拉桥钢箱梁制造工程技术方案】在胎架上采用“反变形”技术控制板块的焊接变形，板块在胎架上采用机械卡固固定，避免码板定位，施焊时采用线能量较小的CO2气体保护自动焊机同向（以防止焊后扭曲变形）对称施焊U肋焊缝，以尽量减小焊接变形。焊接时重点控制焊丝角度、工艺参数，保证熔深、焊缝外观成型，避免咬边等缺陷。我们将在工艺参数选择、焊接位置选择、质量控制上采取严格的要求。⑸利用火焰矫正的方法，矫正板块残余翘曲变形，重点矫正边缘的波浪弯、纵向上拱度，满足对接对平面度的要求。⑹以纵横基准线为准组焊连接板（如有时），重点控制连接板与板面的垂直度。⑺对被破坏的车间漆部位，经二次除锈处理达到St3级，再涂车间底漆。U肋两端用发泡塑料板封严，防止U肋在运输和存放过程中进水。板块制作流程图：钢材预处理U肋来料下料矫正修磨划线定位组焊U肋焊接、矫正、探伤组焊连接板焊接、矫正、探伤补涂锈、涂装报检中国机械工业建设总公司【深圳斜拉桥钢箱梁制造工程技术方案】4.3.4横隔板纵腹板的制作隔板是箱形梁组装的内胎，它的精度直接控制箱梁的断面精度。制作中重点控制项：纵横向平面度、板边直线度、四角不平度、各竖向加劲板、人孔圈平面度、面板与腹板的垂直度等。针对其结构较多，焊接工作量大的特点，拟采用如下工艺：⑴首先对组成横隔板单元件的板及纵向、横向加劲肋等进行尺寸复查，纵腹板、横隔板零件全部采用数控精切下料，用刨边机加工对接边及坡口。⑵制作专用于纵复板横隔板组装的专用胎架。以隔板非结构面为基面装焊。⑶隔板划线组装各种劲板、人孔加强圈、角钢等零件，用CO2气体保护半自动焊焊接，焊接时焊接程序十分重要，必须严格执行焊接工艺文件规定的合理的施焊程序。正确的焊接次序是先焊接纵向加劲肋，再焊横向加劲肋。纵向焊接时应多道焊缝同时同方向对称焊接，以减少焊接变形。钢材预处理数控下料矫正划线组装加劲材组装人孔镶边与面板组装检验焊接、矫正补涂锈、涂装检验存放焊接、矫正中国机械工业建设总公司【深圳斜拉桥钢箱梁制造工程技术方案】⑷待构件完全冷却后脱胎，并进行矫正，报验。4.4顶底板单元的二次拼装再桥体单元构件总拼装前，为了减少总拼装工作量，缩短总拼装的施工周期，预先将相邻的2块顶板（底板）在平面拼装平台上预先拼装，焊接后并经检验合格后，进行分段单元的总拼装工序。顶、底板二次拼装时，按制造位置，预先在拼装平面胎架上划出中心线位置，胎架两侧划出测量检查线，用与检查板块边缘的直线度，长度方向的端面线，用于检查拼装板块的总宽度和对角线长度。⑴组拼方法：用卸船吊将两块片体吊上线下组拼胎架，吊装方法如下图：二次拼装胎架钢丝绳中国机械工业建设总公司【深圳斜拉桥钢箱梁制造工程技术方案】（2）按照胎架上的中心线位置和测量检查线，检查板块边的直线度，长度方向上定出端部定位线。首先将其中的一块固定，保证其与中心线间距为3mm，测量检查后用码铁固定，然后用倒链调整另一块，保证两板对接间隙6±2mm。板块之间用“T”码固定，板块周边用“∩”码固定，码铁的数量每米不少于两个，并根据现场情况进行调整，以控制焊接过程中的焊接变形。（3）组拼后进行标高测量（标高测量点如下图），允差为±2mm，不合格的用千斤顶、斜铁调整；（4）装配尺寸报检合格后进行焊接。焊接时先进行分段定位焊，定位焊采用CO2保护焊，定位长度500mm到1000mm，间隔1200mm左右。然后再调平间隔处并定位焊缝的两端磨成过渡斜面，贴置陶质垫板后进行CO2保护焊打底，用埋弧自动焊盖面焊接；待构件完全冷却后检查外形尺寸及焊接质量，不合格处按照返修工艺文件进行返修作业。300mm300mm300mm300mm焊缝中国机械工业建设总公司【深圳斜拉桥钢箱梁制造工程技术方案】4.5分段单元拼装分段单元的拼装采用整体拼装的方式，按照桥面线型设置胎架，使分段制作和吊装分段合拢结合起来同时进行。分段拼装流程中底板上胎架两侧底板对称拼装纵腹板、横隔板拼装顶板拼装分段吊装合拢分段点焊接结构检验运输中国机械工业建设总公司【深圳斜拉桥钢箱梁制造工程技术方案】4.5.1底板的拼装将已拼装成一整体的底板吊上胎架定位，定位采用胎架上的控制线进行纵、横方向的定位，并预留焊接收缩余量。定位尺寸合格后要将片体和胎架间稳固连接，以防变化；（1）在对接焊缝的两头安装引、熄弧板及生产试板（当有此要求时），试板应安装在引、熄弧板和产品之间，在没有安装试板空间时可向监理申请试板旁置。（2）尺寸合格以后用码板固定，装配报检；（3）报检合格以后进行焊接，先进行CO2定位焊接，工序和线下拼接基本相同，焊接采用陶质衬垫、药芯焊线C02气体保护焊打底、埋弧自动焊进行焊接。焊后进行焊接收缩量的测量，记录测量的结果，并对焊缝修正打磨；（4）焊接报检，进行焊缝外观检验和无损探伤检测。4.5.2角单元的安装：（1）将两边的角单元吊上胎架与侧板拼装。在焊缝端头安装引、熄弧板和生产试板（当有此要求时）。其控制尺寸和侧板的安装基本相同。（2）装配报检合格后进行焊接。角单元与侧板的对接焊，全部采用陶质衬垫、药芯焊丝C02气体保护焊；（3）焊缝的修正打磨，焊后报检。斜腹板拼装附件拼装中国机械工业建设总公司【深圳斜拉桥钢箱梁制造工程技术方案】4.5.3纵腹板单元拼装（1）利用经纬仪定位划拼装装配线，采用水平仪控制纵腹板上的顶板的水平度，采用斜撑类的固定装置对纵腹板进行固定，进行尺寸检查无误后点焊固定。（2）调整完成后，用码铁固定好后进行装配报检。（3）报检合格以后进行焊接，焊接时考虑到焊缝收缩引起的侧板标高变化，焊前应将侧板和胎架连接好或用重物压住，焊缝对口同底板；（4）焊接采用C02半自动气体保护焊焊接。焊后进行焊接收缩量的测量，记录测量的结果，并对焊缝修正打磨。（5）焊后报检，进行焊缝外观检验和无损探伤检测；4.5.4横隔板单元拼装（1）将横隔板吊上拼装胎架，用螺栓将横隔板与底板、侧板连接好，用定距杆和调整拉杆调整其垂直度，安装时详细记录装配尺寸，中国机械工业建设总公司【深圳斜拉桥钢箱梁制造工程技术方案】安装完毕进行装配报检。（2）配尺寸报检。（3）报检合格以后焊接；焊接方法：手工