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上海嘉闵高架钢箱梁制造方案上海嘉闵高架钢箱梁制造方案本工程为嘉闵路高架路改建工程施工4标（徐泾中路-北翟路），沿线分别跨越新角浦河道、蟠龙港和老蟠龙港河道。沿线还跨越天山路和北瞿路（北瞿路立交）。高架道路跨河大桥上部主桥采用连续钢箱梁，引桥采用预应力混凝土连续箱梁。下部采用钢筋混凝土墩、台，桩基为钻孔灌注桩。本工程高架道路主线部分梁由预应力简支小箱梁、叠合梁、预应力连续梁和钢连续梁组成，高架道路匝道部分梁由预应力连续梁、钢连续梁、普通钢筋混凝土连续梁、叠合梁和T梁组成。钢箱梁施工范围：①嘉闵高架24＃－27＃、42＃－43＃，②WN匝道24＃－28＃、39＃－40＃（叠合梁暂定）、44＃-45#（叠合梁暂定）,③NE匝道16#-20#，④SW7#-11#。本标段钢结构部分共有JM、NE、SW、WN四联钢箱梁，长度分别为188m、180m、174m、209m。JM钢箱梁高2.88米;NE、SW钢箱梁高2.08米;WN连续钢箱梁高1.78米，叠合梁高2.60米。第一节、厂内制造方案1、制造方案总体概述根据对招标、设计文件的理解及结构形式的分析，本桥上部钢箱梁制造可分为：四大阶段。制作四大阶段：单元制造阶段、节段总成及预拼装阶段、工地连接阶段。结合本桥结构特点，综合考虑公司资源的充分利用和运输等因素，确定本桥钢箱梁制造分两地：公司和上海嘉闵路高架桥桥位进行，即单元件在公司的车间内完成；节段制造及预拼装在公司总拼胎架区完成；桥上拼装焊接在架设现场节段吊装就位后完成。其总体工艺流程如下：上海嘉闵高架钢箱梁制造方案2、钢箱梁制造方案2.1、节段制作方案设计2.1.1、节段划分在考虑运输、现场定位安装、吊装等因素，尽可能将梁段尺寸作大，减少高空拼接工作量。根据我们对设计图纸的理解，在水平面内按平面线型径向划分，在竖平面内按垂直于上桥面板进行划分梁段，便于控制梁段的线型和标高。各路段钢箱梁节段划分如下：上海嘉闵高架钢箱梁制造方案上海嘉闵高架钢箱梁制造方案上海嘉闵高架钢箱梁制造方案上海嘉闵高架钢箱梁制造方案上海嘉闵高架钢箱梁制造方案上海嘉闵高架钢箱梁制造方案根据《技术规范》和设计要求，为减少节段总拼工作量，更有效控制节段制造精度，依据钢箱梁节段特点，将每个节段划分成若干个单元件，单元件在本公司车间内完成制造，在制造中尽量实现单元化，避免零散部件参与节段组装。这样所有单元可按类型在车间内专用胎架上形成流水作业制造，易于实现生产规范化，产品标准化，质量稳定化。单元制作完成后，按照节段总拼装轮次，在总拼场改造一条170m长的节段总拼装线，按照架梁顺序及工期要求，采用多节段连续匹配组装、焊接和预拼装同时完成的方案。每轮预拼装合格后，组装临时连接件，标记节段号后出胎进入涂装工序。3、钢箱梁制造方案和制造方法3.1、制造方案设计本桥的主线高架桥为便于运输，节段划分基本原则：沿长度方向5m左右，宽度约32m/2，为一个节段块体制作，总拼装采用长度不少于50m,两个块体组装、预拼装（使用临时连接件）同时进行；匝道桥考虑运输，节段划分基本原则：沿长度方向12m左右，宽度约8.5m/2，为一个节段块体制作，总拼装也采用两个块体组装、预拼装（使用临时连接件）同时进行这样节省工期，又可以保证质量。本制造方案选取其典型断面(分别如下图)来说明制造方案。标准段主线高架桥箱梁（宽32m/2）直观图上海嘉闵高架钢箱梁制造方案标准段匝道桥箱梁（宽8.5m/2）直观图钢箱梁制造与安装划分为三个阶段：即单元制造，节段制造，桥上拼装焊接。根据钢箱梁的结构特点，综合考虑公司的现状和运输等因素，确定板单元在公司的车间内完成；节段制造在总拼胎架区完成；桥上拼装焊接在架设现场节段吊装就位后完成。根据我们对本桥钢箱梁设计文件的理解，确定本桥钢箱梁制造与安装采用“板→单元制造→单元拼接→多节段连续匹配组焊及预拼装→表面涂装→节段运输→桥上连接→最终涂装”的程序。3.1.1、单元制造在满足《技术规范》和设计要求的前提下，综合考虑供料、运输及批量生产等因素，尽可能将板单元尺寸作大，以减少其种类和数量及拼接工作量。根据我们对设计图纸的理解，初步划分了板单元，见下图：标准段主线高架桥箱梁（宽32m）板单元划分图上海嘉闵高架钢箱梁制造方案标准段匝道桥箱梁（宽8.5m）板单元划分图单元件在本公司车间内完成制造，在制造中尽量实现单元化，避免零散部件参与节段组装。这样所有单元可按类型在车间内专用胎架上形成流水作业制造，易于实现生产规范化，产品标准化，质量稳定化。3.1.2、节段制造方案单元制造完成后，在中泰公司拼装场进行节段的制造。根据本桥钢箱梁的结构特点，采用多节段连续匹配组装、焊接和预拼装同时完成的方案。为满足架设工期要求，改造一条170m长的节段总拼装线，按照架梁顺序及工期要求进行匹配制造。在节段制造中，按照底板、斜底板→横隔板→内外腹板→顶板的顺序，实现立体阶梯形推进方式逐段组装与焊接。组装时，以胎架为外胎，以横隔板、内腹板为内胎，重点控制桥梁的线形、钢箱梁几何形状和尺寸精度、相邻接口的精确匹配等。3.1.2.1、底板单元两拼在底板单元参与节段组装前，先在专用胎架上将二块底板单元拼焊成一个吊装板单元。拼接时使用预留焊接收缩量的样板控制焊缝两侧相邻加劲肋的中心距，且预置反变形，以保证焊后板单元的尺寸精度和平面度。由于采用上述方案，能减少一半需在总拼装胎架上对接的焊缝量。这样，不仅能缩短制造周期，而且易于控制钢箱梁的外形尺寸。3.1.2.2、节段匹配组焊和预拼装节段制造采用匹配组装、焊接和预拼装同时完成的工艺。为实现这一目的，须有两个前提条件，其一是节段拼装胎架应按设计给定的线形设置，并考虑横向预设拱度；其二是控制板单元制造长度，并精确预留焊接收缩量，保证成品节段制造长度的误差控制在《技术规范》规定的允许偏差之内。上海嘉闵高架钢箱梁制造方案3.1.3、涂装方案本桥涂装分为预涂车间底漆、拼装场二次涂装、桥上涂装三个阶段完成。3.1.3.1、预涂车间底漆下料前，将钢板表面油污、氧化皮、铁锈及其它杂物清除干净，矫正钢板变形后，再对钢板进行表面预处理（对钢板进行抛丸除锈、除尘，喷涂车间底漆），烘干后，对钢板的材质、炉批号进行移植。除锈等级为GB8923-88标准规定的Sa2.5级，喷涂车间底漆一道（厚度20--25μm）。3.1.3.2、二次涂装表面处理和喷涂作业均在涂装房内进行，涂装房内的温度和湿度等均应满足《技术规范》要求。表面处理和喷涂作业均以机械化作业为主，仅在不易采用机械的部位采用手工作业。作业程序应遵循打磨→除油、污→喷砂→清洁→喷涂的作业顺序。3.1.3.3、桥上涂装先对环缝及破损部位进行打磨，使其除锈等级和表面粗糙度达到规范要求，再按涂装体系补涂。在钢桥面铺装完成后，先清洗全桥外表面，然后喷最后一道面漆。3.1.4、桥上作业方案钢箱梁的桥上拼装与焊接（工地连接）系指成品节段吊装就位后，在形成整体钢箱梁过程中完成的焊接及相关作业。主要包括节段间环缝的焊接、桥面附属件的现场安装焊接等。3.2、关键工艺项点及控制措施根据钢箱梁的结构特点、受力状况、装配要素及验收规范，有以下几项关键工艺项点，在制造中必须加以严格控制。(1)顶底板单元的几何尺寸精度控制板单元是钢箱梁的基本构件，它的外形尺寸、U形（扁钢）肋间距、U形（扁钢）肋位置等项点是保证箱梁整体组装精度的基础，为此在制作中采取以下主要措施：上海嘉闵高架钢箱梁制造方案1)在零件加工方面，首先对面板下料后再次滚平，以消除焰切应力，有利于减小焊接变形，其次提高U形（扁钢）肋的制作质量，严格控制U形（扁钢）肋的外形尺寸和长度。2)在组装方面，采用门架式胎型无码定位组装U形肋，并严格按纵横基准线精确对线就位。3)在控制焊接变形方面，利用反变形胎架设置反变形量，并在纵横向预留焊接工艺补偿量；采用线能量较小的CO2气体保护自动焊接工艺和优化的焊接顺序在约束条件下焊接；对控制焊接后的微小残余变形采用冷、热矫相结合的方法进行矫正，在专用胎架上精密对称切割对接边坡口。(2)顶板单元U形肋焊缝熔深控制为了U形肋与顶板、底板、斜底板的焊缝熔深满足设计要求，在制作中采取以下主要措施：1)U形肋焊接边开单面V型坡口，按照焊接工艺评定结果确定钝边尺寸。2)在专门的反变形胎架上采用药芯焊丝CO2气体保护自动焊对U肋两侧焊缝按照规定的焊接顺序和评定合格的焊接工艺参数进行焊接。3)检测焊缝的熔深和成形。(3)整体横隔板的几何尺寸精度控制横隔板按位置主要分为普通横隔板、支座处横隔板两种形式，均采用整体式结构。横隔板是钢箱梁组装的内胎，它的精度直接影响箱梁的断面精度，同时钢箱梁顶底板U形（扁钢）肋直接插入横隔板槽口，因此在横隔板单元制作过程中控制U形（扁钢）槽口间尺寸精度是一个重点，也是一个难点，可用以下工艺措施确保横隔板几何精度：1)钢板下料前采用滚板机机械滚平，以消除轧制和焰切应力，从而减小后续部件的焊接变形。2)采用平台刚性约束下施焊，减小其翘曲变形。3)用线能量较小的CO2气体保护半自动焊焊接，以减小焊接变形。水下等离子切割U形槽口上海嘉闵高架钢箱梁制造方案4)采取先组焊修，后整体切割的二次切割工艺。克服了焊接和修整收缩的不利影响。即：横隔板面板一次切割毛料并喷粉划线→组焊纵横加劲→火焰修整→数控等离子水下二次精切U形槽口，此种工艺措施能有效消除横隔板纵横向加劲焊接收缩对U（扁钢）肋槽口间距的影响。(4)箱梁整体组装精度及焊接质量控制钢箱梁的断面尺寸、接口匹配精度，是保证桥位顺利架设、接口对接焊缝质量的关键，为此在制作中采取以下主要措施：1)钢箱梁整体组装胎架上以胎架为外胎，以横隔板为内胎进行整体组装，采用纵横基准线、测量塔控制箱口几何尺寸和断面垂直度。2)整体组装胎架设计时根据已有的经验，横向预设工艺补偿量，来抵消整体组焊后箱梁断面的收缩变形，确保2%桥面横坡。3)采用横向基准线、测量塔线控制单元块的准确就位,再以单元块的纵横基准线控制其它单元件的组装。4)在日出前将钢箱梁板单元按线定位，避免日光对组装的影响；5)将两个底板板单元件组焊成一个板单元件后再参与箱梁的整体组装，减少整体焊接的焊缝数量。箱梁横断面预设适当的焊接工艺补偿量，以控制箱梁的整体焊接变形。6)对于大量的纵向对接焊缝，采用V形坡口形式的单面焊双面成形工艺，利用积累的数据对焊接收缩量进行修正，并跟踪检测焊接收缩量情况，及时反馈信息以完善装配过程中的工艺补偿量。(5)预拼装线形及接口匹配连接精度控制预拼装线形（拱度、旁弯）及箱口匹配连接精度，是保证节段顺利吊装、桥梁整体线形、环缝焊接质量的关键。采用纵横基准线、测量塔控制预拼长度和直线度；采用多段实桥立体预拼装法，实施箱口匹配连接精度的控制。为了减小桥位接口对接错边调整的难度，箱口各拐点处预留一定长度的不焊段。(6)合拢段长度及箱口尺寸精度的控制合拢段长度及箱口尺寸精度是实现大桥顺利合拢的必要条件，为此在制造中采取板单元制作时两端留出一定配切量（拟取300mm），在箱梁制造完成后暂不切上海嘉闵高架钢箱梁制造方案除，待大桥架设到合拢口时，准确量测合拢口的距离，再对合拢段依据测量统计结果进行配切，确保合拢段的长度。(7)钢箱梁焊接工艺原则和质量保证措施1)焊接方法上以自动焊和半自动焊为主，确保焊缝质量稳定。2)半自动焊以线能量较小的CO2气体保护焊为主，减小焊接变形。3)根据本设计要求选择焊接材料，进行工艺评定试验，在确保焊缝各项指标与母材匹配，且不低于母材的前提下，制定相应的焊接工艺。4)严格控制焊材质量，严格仓储管理，并按规定认真对焊材进行烘干、保温。5)根据不同的熔透焊采取相应的工艺措施：对不能翻身双面焊的焊缝(包括对接、棱角接、角接)配制相应的陶瓷垫进行单面焊双面成形焊接；对可翻身的熔透焊缝第二面焊前首先用碳弧气刨清根等方法确保熔透。6)根据焊接工艺评定试验实际情况制定预热温度和层间温度。施焊时焊接环境温度5℃以上和相对湿度不高于80%。7)按规定作产品试板进行相应检验，检查相应类型焊缝内在机械性能稳定性。8)焊工根据焊缝种类不同位置分别进行考试，考