钢箱拱梁组合桥制造施工过程控制手册.docx

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钢箱拱梁组合桥制造施工过程控制手册

钢箱拱梁组合桥制造施工过程控制手册

1.适用范围

适用于高速铁路钢箱拱梁组合桥的制造。

跨济兖公路特大桥简支钢箱拱梁组合桥，是京沪高速铁路的重点控制工程。

钢桥跨度96米，一次建成四线桥（中间双线为高速正线，两边为联络线，线间距为6.5m、5.0m、6.5m），是目前国内首例。

钢桥制造主体钢结构构件包括：

主梁、钢箱拱肋、吊索、横向限位装置等。

主梁采用梁高3m等截面单箱九室截面，顶面宽度25.7m，底宽22.5m，两主拱间中心距11.68m，桥面采用正交异性桥面板构造，拱肋采用变截面箱型结构。

图15.1单跨整体钢结构示意

2.作业准备

按照控制手册在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。

制定施工安全保证措施，提出应急预案。

对施工人员进行技术交底，对参加施工人员进行上岗前技术培训，考核合格后持证上岗。

3.钢桥制造技术要求

3.1钢桥制造的技术标准

《铁路钢桥制造规范》（TB10212-98）

《铁路钢桥保护涂装》（TB/T1527-2004）

3.2钢桥制造的基本技术要求

在制造厂内对设计图进行工艺性审查。

当需要修改设计时必须取得铁道第三勘察设计院同意，并签署设计变更文件。

制造厂根据设计图绘制施工图并编制制造工艺。

钢箱拱梁组合桥的制造应根据施工图和制造工艺进行。

4.施工程序与工艺流

4.1施工程序

根据钢箱拱梁组合桥制造的施工特点将整个程序划分以下步骤：

施工准备→下料及边面加工→单件组装→部件组装→钢箱梁4+1拼装→钢箱梁焊接→拱肋拼装→焊接→防腐与涂装→运输

4.2工艺流程

图15.2钢桥制作工艺流程图

5.施工过程要点

5.1施工准备

5.1.1施工图准备

充分理解设计图纸，及时与设计院联系沟通，进行设计技术交底，加深领会设计意图，切实将设计图的思想贯穿到施工图中，并采用计算机绘制施工图（CAD技术），对难以确定尺寸的零部件，通过计算机放样确定。

5.1.2工艺试验准备

焊接工艺评定试验；火焰切割工艺试验；高强度螺栓连接抗滑移系数试验；首件钢拱肋杆件制造工艺试验；首件整体拱脚节点制造工艺试验；试拼装工艺检验，涂装工艺性试验；桥位焊接工艺试验；设计及监理工程师要求的其他试验。

5.1.3施工工艺文件准备

材料清单；制造工艺方案；产品制造策划书；制造检验细则；焊接工艺评定试验报告；焊接工艺规程（WPS）；焊缝返修工艺规程；结构典型工艺；制造工艺过程、工艺路线、结构序列表、工装明细表；钢材预处理及涂装工艺；焊缝内部质量检验工艺；首次试装鉴定报告。

5.1.4技术培训准备

本桥制造的熔接工、铆工、电焊工、涂装工、起重工等进行专项技术培训，除必须熟练掌握本工种的操作规程外，还应熟知本桥制造规则的相关要求，特别是从事焊接工作的电焊工必须通过相应的焊工资格考试，并报监理工程师审核认可。

焊工所需要参与取证的项目及数量应根据产品的制造要求确定。

凡取得相应焊工资格且符合焊工管理要求的，方可参与相应项目的焊接操作。

5.1.5材料准备

编制材料采购清单：

采购清单充分考虑材料的套裁、搭配，以降低耗率，同时尽量减少规格，以便于采购和管理。

材料采购：

材料必须按照合同及设计文件要求规定的厂家采购，并严格按计划进行采购。

材料复验：

依据材料采购计划，按照制造规则及时进行复验。

材料管理：

制定严格的《材料管理制度》，做到分类堆放、标识明确、专料专用、随用随取。

材料具备可追溯性。

5.2施工工艺

5.2.1钢箱梁制造工艺

（1）钢箱梁制造工艺流程图如下

（2）零件的下料加工

钢板经滚板机滚平后，对于顶板、底板、腹板等较长矩形板件采用多嘴门式切割机，形状复杂的横隔板等板件采用数控切割机精密切割；钢板的对接坡口采用火焰精密切割后用刨边机或铣边机加工。

（3）顶板加工工艺

顶板单元由钢板、U形肋组成，是组成钢箱梁的基本构件。

采用“无马”组装技术，在专用门式组装胎型上组装板块。

在反变形组焊台加上船位用CO2自动焊小车焊接U形肋和板条肋。

（4）横隔板的加工工艺

横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，并要求隔板上纵肋缺口与板块上的纵肋相匹配，隔板的周边加工精度和闭口肋缺口的间距精度的控制，是保证箱形组装质量的前提。

数控切割机下料，切割时，针对其板件平面尺寸较大的特点，设计合理的切割胎具，控制因缺口多，范围大产生的切割热变形。

修整切割产生的波浪变形，保证平面度满足要求。

以顶板处、底板处的纵肋缺口为基准，划出纵横基准线。

对有连接孔的隔板，按线用钻模钻孔。

组装隔板上的加强圈，竖向和水平加劲肋并焊接、修整。

加工合格的横隔板移交半成品参与块单元组装。

图15.3块单元制作工艺流程图

图15.4板块焊接反变形胎架

（5）中间块单元的加工工艺

块单元由顶、底板、腹板和横隔板等单元件组成工型或箱型。

采用正装法将底板板块单元平铺在组装平台上，划出腹板位置线，按线组装腹板单元，而后按同样的办法组装顶板成工型。

鉴于板件较大，在组装中，采用适当的临时定位连接件，以控制组装精度并保证组装过程的安全。

（6）箱型块单元制造工艺

组装所有工型或箱型外部横隔板，横隔板组装时先倾斜一定的角度，其缺口与纵肋对准后找正。

焊接横隔板与纵肋、顶（底）板及腹板的所有角焊缝，火焰热矫正各种焊接变形。

（7）箱型块单元间组装工艺

在组装中采用适当的临时定位连接件，以控制组装精度并保证组装过程的安全。

设计专用的焊接胎架，在焊接中适当利用刚性固定法控制焊接变形。

选用合理的焊接方法和焊接顺序。

组装隔板和顶板单元时，设置临时支撑固定两端箱口，防止变形。

图15.5中间块单元的加工示意

（8）箱型梁节段预拼装划分

为保证该箱形梁的外轮廓尺寸及部件位置的准确，针对该桥结构特征设计专用预拼装胎架。

专用胎架以底板面为基准面，并设置相应的基准线和块单元件的移动定位装置。

制造节段按设计划分的节段进行块体单元的制造，节段划分见下图。

一次预拼装6-7段，最大预拼装长度36.5m，每孔进行3次预拼装，预拼装划分见下图。

图15.6钢箱梁制造节段及预拼装划分

图15.7钢箱梁制坐预拼装

（9）箱型梁节段预拼装程序

在预拼装胎架上，从一端向另一端依次进行。

调整拱段接口间焊缝间隙，按设计曲线调整节段轴线，并设马板固定。

检查确认预拼装达到要求后，量测钢拱箱段接口部位纵肋嵌补段尺寸，编号加工。

拆前检查修订纵横基准线（架设用线），并以此为基准，划桥位安装部件的位置线，确认无误后，拆除钢拱箱段，移交除锈、涂装。

（10）钢箱梁预拼装解决的主要问题

钢箱梁的长度、宽度及断面精度；钢箱梁的轴线度；钢箱梁的拱度；钢箱梁接口临时定位连接件的组装；钢箱梁接口桥上焊缝间隙的调整；接口拼接板匹配钻孔。

（11）预拼装工艺措施

钢箱梁胎架基础经混凝土处理后具有可靠的承载能力，在使用过程中不会发生沉降。

支承具有足够的刚度，不会随重量的增加和使用时间的延续发生变形。

胎架周围设置一定数量与胎架相对独立的基准点，可不定期对胎架进行检测。

图15.8胎架设置支撑断面示意

5.2.2钢箱拱制造工艺

（1）钢箱拱肋部分（高度小于3.5m）的下料到组装工艺

图15.9箱段高度小于3.5m拱肋工艺流程图

定位组装顶板单元

组装定位腹板单元

定位组装底板单元

箱段高度小于3.5m的拱肋，腹板单元、隔板单元均不分段，采取整体下料组焊成单元件制造，采用“板→板单元→拱肋”方式生产。

单元件生产工艺流程与分段箱体基本一致。

（2）钢箱拱肋部分（高度大于3.5m）的下料到组装工艺

箱段高度大于3.5m时，采用“板单元→槽型→箱形”方式生产，保证运输和减少桥位现场焊接量，有利于控制焊接变形和减少钢桥位工作量。

图15.10箱段高度大于3.5m拱肋工艺流程图

（2）预拼装工艺方案

钢拱肋节段制造长度10m左右，每侧分11段全桥两孔共22段；钢拱箱段共分8次预拼装。

钢拱箱段中间段为合拢段，根据钢箱拱实际架设情况，合拢段两端留量，进行现场二次划线切割，保证钢拱精确合拢。

钢箱拱分段图见下图。

钢箱拱预拼装划分图见下。

图15.11钢箱拱分段图

图15.12钢箱拱预拼装划分图

（3）钢拱箱段预拼装程序

在预拼装胎架上，两片钢拱分别进行。

调整拱段接口间焊缝间隙，按设计曲线调整节段轴线，并设马板固定。

检查确认预拼装达到要求后，量测钢拱箱段接口部位纵肋嵌补段尺寸，编号加工。

进行钢拱箱段及全部零部件编号，打上编号钢印号。

拆前检查修订纵横基准线（架设用线），并以此为基准划桥位安装部件的位置线，确认无误后，拆除钢拱箱段，移交除锈、涂装。

（4）钢拱箱段预拼装要解决的问题

钢拱线形及拱段长度；钢拱箱段间焊缝间隙；相邻钢拱箱段临时连接件安装；钢拱箱内加劲板嵌补段量配；划桥位安装相关部件的位置线等

5.2.3涂装技术要求

（1）钢箱拱梁组合桥的涂装应符合现行行业标准《铁路钢桥保护涂装》（TB/T1527）的规定；

（2）抗滑移系数试验方法应符合现行行业标准《铁路钢桥栓接面抗滑移系数试验方法》（TBJ2137）的规定。

5.2.4包装、存放及运输

（1）构件包装应在涂层干燥后进行，钢梁构件高强度螺栓连接处的摩擦面加以保护，构件之间加垫层，拼接板采用盘装或捆扎；

（2）钢梁构件的堆放场地坚实、平整、通风且具有排水设备。

构件的支撑点应设在自重作用下，不致产生永久变形处，构件刚度较大的面宜竖向放置；

（3）钢构件在存放场地存贮和运输时，应按顺序编号，并按吊运顺序安排位置，运输时加垫后应绑扎牢靠。

钢构件的运输按铁道部现行的《铁路货物运输规程》、《铁路超限货物装载加固规则》以及公路运输的有关规定办理。

6.进度控制

6.1钢桥制造工效分析

（1）生产场地

钢桥制造构件全部在钢结构车间加工和组焊，在涂装厂房进行喷砂除锈和涂装。

在工厂试拼装场地进行钢箱拱的试拼装。

（2）车间分布、构成与生产能力

车间包括预处理车间、下料车间、铆焊车间三大作业区。

其中预处理车间须设一台滚板机（60mm×3200mm）和一条钢板预处理生产线；下料车间设三台数控切割机、两台门式切割机、一台等离子切割机，每月可下料4000～5000余吨；铆焊车间设三条生产线，每条生产线月生产能力月1500吨到2000吨；车间内构件的起重和运输均采用桥式起重机和运输平车。

（3）生产制造的主要影响因素

因为在车间内制造，受环境因素影响较小，主要因素是考虑原材料的供货的影响。

接到制造合同后立即进行材料的招标与购置，要求钢材厂家提前供货，按制造计划供货并保证连续性。

6.2钢桥制造配置要求

为优质、高效、快速完成该桥的制造任务，根据钢箱拱梁组合桥单元的制作流程和涂装、运输等，将配备充足的下料、机加工、拼装、焊接、起重、涂装、试验及检验设备。

表15.1滚板及预处理设备

序号

设备名称及描述（类别、型号、厂家）

单位

数量

制造

时间

功率/能力

类别

厂家

型号

1

钢板矫正机

第一重机厂

A93135

台

1

1994.6

16-60×3200mm

2

钢板预处理线

青岛

XQ6930GI

台

1

1999.2

3×15m

表15.2下料设备

序号

设备名称及描述

（类别、型号、厂家）

单位

数量

制造

时间

新旧程度

功率/能力

类别

厂家

型号

1

数控火焰切割机

哈尔滨

SKG-1

台

2

2006.11

新

4×18m

2

数控火焰切割机

伊萨-汉考克

SXE-P5500

台

1

1999.6

新

4×18m

3

门式火焰切割机

哈尔滨

MKG-1

台

1

2004.8

新

7×32m

4

门式火焰切割机

哈尔滨

MKG-1

台

1

2006.11

新

4×18m

表15.3机加设备

序号

设备名称及描述

（类别、型号、厂家）

单位

数量

制造

时间

功率/能力

类别

厂家

型号

1

刨边机

济南

B8112

台

1

1998.12

80×12000mm

2

斜面铣床

宝鸡

桥梁厂

ZX420

台

1

1999.6

400×12000mm

3

液压

牛头刨床

长沙

BY60100A

台

2

1999.1

1000mm

4

双面铣床

宝鸡

桥梁厂

非标

台

1

2006.11

1200×18000mm

5

坡口铣床

宝鸡

桥梁厂

非标

台

1

2006.11

18000mm

6

滚剪

倒角机

无锡

陆通

GD-20

台

1

2005.12

18000mm

7

数控钻床

日本

HDM-10/180G

台

1

1998.4

1.1×18.5m

8

数控钻床

日本

HDM-33/120G

台

1

1998.4

2.8×14m

9

摇臂钻床

吉林

机床

Z3080*25

台

3

2004.11

Φmax=80mm

10

307龙门数控铣床

日本

台

1

1996

表15.4压形矫正设备

序号

设备名称及描述

（类别、型号、厂家）

单位

数量

制造

时间

功率/能力

类别

厂家

型号

1

顶弯机

中铁宝桥

300t

台

1

1976.2

100tf

2

双联动数控折弯机

黄石锻压

2-PPEB800/80

台

1

2003.2

2*8000

3

框架液压机

徐州锻压

XP2FEF-500

台

1

2006.11

500t

4

工形钢翼缘矫正机

锡山新安

JZ-60H型

台

1

2006.11

60×1200m

5

全自动焊接中心

瑞典伊萨

CaB460

台

1

2000.3

4×18m

表15.5焊接设备

序号

设备名称及描述

（类别、型号、厂家）

单位

数量

制造

时间

功率/能力

类别

厂家

型号

1

CO2气体保护焊机

松下

YM-350

台

8

2000.8

350A

2

CO2气体保护焊机

松下

KR500

台

12

2000.5

500A

3

埋弧

自动焊机

美国

372And562

台

2

1999.8

1500A

米勒

4

埋弧

自动焊机

美国

BC-1500

台

1

1999.9

1500A

林肯

5

埋弧

自动焊机

上海

ZXG-1000R

台

8

1996.9

1000A

6

埋弧

自动焊机

成都

MZ-1250

台

28

2000.6

1250A

威达

7

逆变

手弧焊机

成都

ZX7-500S

台

20

2001.2

500A

玛瑞

8

电脑

温控仪

苏州

DWK-A-360

台

2

1998.8

360KW

9

焊条烘箱

苏州

YGCH-X-200

台

2

1992.1

200kg

10

焊条烘箱

苏州

YJCH-X-200

台

1

2000.5

200kg

11

焊剂烘箱

苏州

NZH-6-500

台

5

2000.5

500kg

12

焊剂烘箱

苏州

YXH-6-500

台

1

2000.5

500kg

表15.6起重设备

序号

设备名称及描述

（类别、型号、厂家）

单位

数量

制造

时间

功率/能力

类别

厂家

型号

1

龙门起重机

中铁

宝桥

MQ20-50m

台

2

2006.11

20/10t

2

双梁桥式

起重机

银川

20/10t-31.5m

台

3

2006.11

20/10t

3

双梁桥式

起重机

银川

10/5t-31.5m

台

6

2006.11

10/5t

4

双梁桥式

起重机

银川

30/30t-31.5m

台

3

2006.11

30/30t

5

双梁桥式

起重机

银川

75/30t-31.5m

台

2

2006.11

75/30t

6

电动平车

秦皇岛

KPD-63-1

台

4

2006.11

63t

7

电动平车

秦皇岛

KPD-20-1

台

6

2006.11

20t

8

40t汽吊

台

1

9

80t

履带吊

台

1

表15.7检测设备

序号

设备名称及描述

（类别、型号、厂家）

单位

数量

制造

时间

功率/能力

类别

厂家

型号

1

电子全站仪

索佳

SET2021

台

2

2000.6

2

电子经纬仪

索佳

DT-101

台

2

2001.3

3

水准仪

瑞士

WILDNA2

台

3

1996.6

4

激光经纬仪

北京

DJJ2-1

台

1

1998.3

5

API

美国

3DLASERTRACKⅡ，1ppm

台

2

2003.12

6

数字式覆层测厚仪

北京

CTG-10

台

4

1999.8

7

电脑超声波探伤仪

北京

CUFD-95

台

10

2000.2

0～5000mm

8

超声波

探伤仪

汕头

CTS-22A（B）

台

6

2000.5

10～5000mm

9

X射线探伤机

丹东

XXG2505

台

2

1990.8

0～40mm

10

X射线探伤机

丹东

台

2

2006.3

0～80mm

11

数字式超声波探伤仪

汕头

CUD2010

台

1

2003.4

0～1700mm

12

多功能

角焊缝

磁粉探伤仪

无锡

XJHY-Ⅱ

台

4

2003.1

13

磁粉探伤仪（便携式）

西安

ＥＭ-1000B

台

3

2003.1

表15.8防腐设备

序号

设备名称及描述

（类别、型号、厂家）

单位

数量

制造

时间

功率/能力

类别

厂家

型号

1

高效喷砂机

四川

ACR-3LP

4

2000.1

470kg

2

油漆喷涂机

四川

GPQ6C

2

2000.1

3

无气喷涂机

重庆

GPQ9C

2

2001.1

51L/min

4

电弧喷涂机

北京

CTY-AS-9730Ⅱ

2

2001.1

5

电弧喷铝机

北京

CMD-AS-300

2

2003.1

（2）制造人员配置

前期准备期间，人力需求较少。

在钢箱生产期间，工程量充足，不存在较长时间的间断和闲置，所以交货期间人力投入都处于高峰状态，劳动力投入达到最高值，预计400人左右。

随着工厂制造收尾，劳动力逐渐缩减至30名左右，主要进行后期收尾及资料报验工作。

6.3钢桥制造进度控制措施

（1）调度室配合各个职能部门，把每月、每周施工任务以通知单形式下发。

施工任务通知单内容包括：

施工任务单，材料进场通知单、各工种进场通知单、形象通知单。

（2）安排专人跟踪监督并记录实际进度。

合同部门执行施工合同对进度控制的承诺，同时跟踪进行统计和分析，落实进度控制措施。

7.钢桥制造成本控制

7.1钢桥制造的成本影响因素

（1）制造原材料的消耗;

（2）制造工艺的合理完善;

（3）大件长途运输，由于本桥大部分节段超高超宽，因此采用厂内预拼装，然后分小块运输到现场后在桥位再次预拼装。

减少了超大件运输的费用。

7.2钢桥制造的成本控制

（1）加强管理人员及施工班组的成本控制意识，保证质量、安全的前提下，把成本控制也与各自的经济利益挂钩，推行经济承包责任制，将工程量、质量要求及施工工日按任务单有计划分解落实到班组长直到个人，严格检查验收，及时准确上报工程量和工期进度，并以此作为对施工人员的主要考核内容。

（2）做到机械设备配置合理，性能先进。

在制造过程中科学地组织机械化一条龙作业和流水作业，加强对机械设备管理，组织好设备配件的采购、供应，提高设备完好率和利用率。

（3）设立技术攻关组，对关键性技术问题进行攻关。

加强现场技术指导和测试工作，杜绝发生技术性失误。

对技术要求强的工种、工序开工前先进行培训，在施工中组织专业化队伍以加快进度，提高质量。

8.质量控制及检验

8.1质量控制要点与具体要求

8.1.1原材料检验的控制

质量管理部重点控制钢材、焊材、油漆、高强螺栓、新购计量器具等，编制钢材、焊材、油漆、高强螺栓等进货检验作业指导书。

检验合格后，质量管理部负责将有关质量检验合格单报监理工程师核备。

在生产过程中，严格执行焊材、油漆等辅助材料的入库、保管、发放管理制度，为保证产品质量创造有利条件。

由于保管不善造成锈蚀、变形、变质的材料，经复检为不合格的，不得投入使用。

8.1.2材料下料控制

按要求采用预处理设备对钢材进行预处理，采用火焰精密切割、数控自动切割、等离子切割等以保证组装前几何尺寸精度。

钢板下料前采用滚板机滚平，消除轧制应力。

8.1.3工艺装备的控制

组装及施焊胎架结构刚度必须符合工艺要求并经监理工程师验证合格后，方可投入使用。

8.1.4机加工质量控制

每班制孔作业前应检查模具情况，对完成的钻孔进行毛刺的修整。

各类型钢构件首制件必须经检查合格及监理工程师批准后，方可批量生产。

8.1.5焊接质量控制

工艺技术人员负责对现场施工人员加强质量教育，强化质量意识，开工前进行焊接工艺文件的技术交底，现场使用的技术文件必须是有效文件，必须严格执行焊接工艺规程等工艺文件规定，规范员工的生产作业操作。

建立健全现场焊接岗位责任制度、安全制度、供电制度、通风排尘制度等规章制度；对关键过程的焊缝质量，组织专人进行强化培训，专人上岗操作，确保质量的可靠、稳定。

组焊必须设置临时工作平台、焊接设备、配电设备、焊接材料、通风设备、除锈机具或风动砂轮机、气刨工具、火焰切割工具、防水防潮设备、局部加热设备等施工器材，箱内焊接应配备通风、排尘设施。

确保施工环境符合规定要求，施焊环境不具备时，要采取相应的措施。

定期对焊接设备进行检查、维修、保养、抽验，使其处于完好状态，所有计量仪表确保准确有效。

焊前要按焊接工艺规程进行焊接工艺参数，焊接设备、仪器等的调试。

焊接材料由专用仓库储存，按规定烘干、登记领用。

当焊条、焊剂在工艺规定时间内未用完时，必须交回重新烘干。

烘干后的焊条应放置在专用保温筒内备用。

加强操作者“自检”、“互检”和“工序交、接检验”的三检制度，做到不合格件不投入、不转序，把创精品工程落实到工序。

8.1.6涂装质量控制