鋼梁加固技術(shù)及鋼梁制作方案

PAGEPAGE1611、鋼梁卸荷方法鋼梁及吊車梁加固應(yīng)盡量在負(fù)荷狀態(tài)下進(jìn)行，不得已需卸荷或部分卸荷狀態(tài)下加固時，可以采用臨時支柱卸荷；對于實(shí)腹式梁設(shè)置臨時支柱時應(yīng)注意臨時支柱處實(shí)腹梁腹板的強(qiáng)度和穩(wěn)定，以及翼緣焊縫（或釘栓）強(qiáng)度；對于吊車梁來說，限制橋式吊車運(yùn)行，即相當(dāng)于大部分已卸荷，因吊車梁自重產(chǎn)生的應(yīng)力與橋式吊車運(yùn)行時產(chǎn)生應(yīng)力相比是極小的。2、鋼梁常用加固方法（1）補(bǔ)增梁截面加固法梁可通過增補(bǔ)截面面積來提高承載能力，焊接組合梁和型鋼梁都可采用在翼緣和腹板上焊接水平板、垂直板和斜板來加固(如圖1a-d)，也可用型鋼加焊在翼緣和腹板上；當(dāng)梁腹板抗剪強(qiáng)度不足時，可在腹板兩邊加焊鋼板補(bǔ)強(qiáng)(如圖1j)，當(dāng)梁腹板穩(wěn)定性不能保證時，往往不采用上述方法，而是設(shè)置附加加勁肋方法；用圓鋼和圓鋼管補(bǔ)增梁截面是考慮施工工藝方便(如圖1k)。（2）改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形加固法改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形的一般方法中，有許多可以用來加固梁。（圖2a）把支座部分的梁上下翼緣焊上鋼板，使各單跨梁變成連續(xù)體系，該鋼板所傳遞的力應(yīng)恰好與支座彎矩相平衡，連續(xù)后可使跨中彎矩降低15%-20%,會導(dǎo)致柱子荷載的增加，應(yīng)驗(yàn)算柱子。(圖3d）是長斜撐加固，長斜撐支在柱基上，雖用鋼量多一點(diǎn)又較笨重，但能減少柱子內(nèi)力；(圖3c)是短斜撐加固，短斜撐支在柱子上，將給柱子傳來較大水平力，雖用鋼量少一點(diǎn)，但只能在柱子承載能力儲備足夠時才能采用。這兩種方法一般采用焊接方法連接斜撐和梁，驗(yàn)算時要考慮梁中間部分（斜撐支點(diǎn)之間）會產(chǎn)生壓力，有時需要加固梁截面，（如圖4）。當(dāng)梁的荷載增加時，為避免加固柱子和柱基，這時可采用(圖3a)在新基礎(chǔ)上設(shè)置垂直支撐（支柱）最為有利，但需要做新基礎(chǔ)，總的看不比(圖3c）和（圖3d）加固方案經(jīng)濟(jì)多少。在層高較高的房屋內(nèi)，(可參照圖5）的方法采用固定于上部柱的吊桿加固梁。由于吊桿不沿腹板軸線與梁相連，故梁又受扭；吊桿應(yīng)是預(yù)應(yīng)力的，吊桿按預(yù)應(yīng)力和梁計(jì)算荷載引起的應(yīng)力總和確定。(3)下支撐構(gòu)架加固梁方法當(dāng)允許梁卸荷加固時，可采用下支撐構(gòu)架加固（見圖6a、b），各種下?lián)螚U使梁變成有剛性上弦梁桁架，下?lián)螚U一般是非預(yù)應(yīng)力的各種型鋼（角鋼、槽鋼、圓鋼等），也可用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)鋼絲束加固吊車梁，加固件全部應(yīng)連接到梁橫向加勁肋或腹板上，若連在下翼緣會降低抗振性能。2.1鋼結(jié)構(gòu)加工工藝流程2.1.1鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工工藝流程，見附圖2.2工廠制作要領(lǐng)2.2.1材料1）本工程所有鋼板采用Q345qB鋼。鋼材進(jìn)廠必須具備鋼材質(zhì)量證明書，然后按規(guī)定進(jìn)行材料復(fù)檢，并出具相應(yīng)的復(fù)驗(yàn)報(bào)告，當(dāng)鋼材表面有銹蝕、麻點(diǎn)或劃痕等缺陷時，其深度不得大于該鋼材厚度允許負(fù)偏差值的1/2。所有鋼材必須符合橋梁用結(jié)構(gòu)鋼《GB/T714-2000》的規(guī)定。2）板材厚度控制需滿足總平均厚度不得出現(xiàn)負(fù)公差，單批厚度不得低于-2%負(fù)公差。3）焊接材料(必須具備材料質(zhì)量證明書)材質(zhì)手工焊埋弧焊氣體保護(hù)焊Q345qBJHE5015-3HH10Mn2G+HJ331ER50-62.2.2制作1）放樣、下料a.放樣下料將根據(jù)施工詳圖和工藝要求進(jìn)行，并預(yù)留制作和安裝時的焊接收縮余量及切割加工余量。b.對于形狀復(fù)雜的零部件，在圖中不易確定的尺寸，將通過放樣確定。c.下料前必須對鋼料的牌號、規(guī)格、質(zhì)量進(jìn)行檢查，如發(fā)現(xiàn)鋼料不平直，有銹蝕、油漆等污物，應(yīng)矯正清理后再下料；下料外形尺寸允許偏差為±1mm2）切割切割前應(yīng)將料面的浮銹、污物清除干凈。鋼板應(yīng)放平墊穩(wěn)，割縫下面應(yīng)留有空隙。鋼板切割優(yōu)先采用精密切割或數(shù)控切割，也可采用自動或半自動切割，其切割精度見下表：序號項(xiàng)目允許偏差(mm)1切割與號料線的偏差e切割類型e自動半自動切割±1.0精密切割±0.5斷口截面上不得有裂紋和大于1mm的缺棱.2切割截面與鋼材表面的不垂直度e/t≤1/20且不大于1.53精密切割的表面粗糙度≤0.034彎曲加工后與樣板線偏差彎曲弦長樣板弦長間隙大于15001500≤2.0小于1500≥2/3≤2.05刨邊之邊線與號料線偏差類別偏差刨邊線與號料線±1.0彎曲矢高L/3000且≤2.0刨削面粗糙度≤0.05注：t為鋼板厚度，e為偏差值。切割完成后將切割邊緣飛邊、毛刺、熔渣清除干凈，對于大于1mm3）矯正和彎曲熱矯正溫度應(yīng)嚴(yán)格控制在600~800℃范圍內(nèi)，然后自然冷卻，降至室溫前，不得錘擊鋼料和用水急冷。冷矯時應(yīng)緩慢加力，室溫不宜低于5矯正后的鋼材表面不應(yīng)有明顯的凹痕或損傷。零件矯正后的允許偏差應(yīng)符合下表規(guī)定：項(xiàng)目允許偏差（mm）鋼板平面度每米1.0鋼板直線度L≤8m3.0L>8m4.0型鋼直線度每米0.5角鋼肢垂直度全長范圍0.5角肢平面度連接部位0.5其余1.0槽形板上口寬度±2.0下口寬度±2.0高度±2.0四角不平度≤3.0本橋鋼板冷加工彎曲半徑應(yīng)控制為大于15t(t為板厚)。4）邊緣加工坡口可采用機(jī)加工或精密切割，坡口尺寸及允許偏差由焊接工藝確定。5）主要受力構(gòu)件的自由邊在氣割后需要刨邊，刨邊時的允許偏差見下表：刨削加工的允許偏差表3項(xiàng)目允許偏差零件寬度、長度±1.0mm加工邊直線度L/3000且不大于2.0mm相鄰兩邊夾角角度小于或等于±6′加工面垂直度不大于0.025t且不大于0.5mm加工面粗糙度Ra＜50μmm注：L—鋼板長度，t—鋼板厚度6）組裝組裝前，應(yīng)對所有零部件進(jìn)行檢驗(yàn)，合格后方可組裝，連接接觸面和焊縫邊緣30~50mm范圍內(nèi)的鐵銹、毛刺、污垢應(yīng)清除干凈，并顯露金屬光澤。桿件的組裝應(yīng)在工作臺上進(jìn)行，組裝時應(yīng)將焊縫錯開，錯開最小距離應(yīng)符合下圖的規(guī)定：(1-蓋板；2-腹板；3-板梁水平肋或箱型梁縱肋；4-板梁豎肋或箱型梁橫肋；5-蓋板對接焊縫)2.3焊接2.3.1一般要求1)焊工必須持證上崗，嚴(yán)禁非焊工從事焊接作業(yè)。2)本工程采用的橋梁用結(jié)構(gòu)鋼Q345q，屬于新材料，在施工之前將按橋梁用鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)條件《GB/T714-2000的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行焊接工藝評定.3)焊接用焊條、焊劑在使用前必須按說明書或下表要求進(jìn)行烘焙，在使用過程中進(jìn)行保溫。焊條焊劑烘焙和保溫要求序號材料名稱牌號烘焙溫度（℃）保溫時間（分）1焊條JHE5015-3H300~35060-1202焊劑HJ331300~3501204)焊接接縫必須在焊接前應(yīng)進(jìn)行清理，其清理要求如下：a.接縫的清理范圍為拼接端面和沿接縫兩側(cè)各寬25毫米的表面。b.在接縫的清理范圍內(nèi)，必須清除水、銹、氧化物、油污、泥灰、熔渣及涂料。c.全焊透焊縫應(yīng)用電動砂輪、鋼絲輪或鋼絲刷進(jìn)行清理，直至清理范圍內(nèi)呈現(xiàn)金屬光澤。d.經(jīng)裝配、清理后的焊縫未能及時焊接，并因氣候或其他原因而生銹時，在焊接前應(yīng)重新清接縫。e.采用碳弧氣刨加工坡口的接縫，如坡口中有粘碳，則應(yīng)將粘碳處清除干凈。5)對接和T型全焊透坡口接頭應(yīng)在焊縫的兩端設(shè)置引弧和熄弧板，其材質(zhì)和坡口形式應(yīng)與焊件相同。焊后引弧和熄弧板必須用氣割切除，并磨平切口，嚴(yán)禁用錘擊落，長度及間距規(guī)定如下表：焊接方法引弧和熄弧板長度（mm）埋弧焊80-100手工電弧焊60-807)采用埋弧自動焊時，應(yīng)在裝配好的當(dāng)天焊完，并嚴(yán)格控制裝配間隙，一般不超過1~1.5mm8)焊縫應(yīng)連續(xù)施焊，一次完成，焊完每道和每層焊縫后，應(yīng)及時清理，發(fā)現(xiàn)缺陷，必須清除后再焊。嚴(yán)禁在焊接區(qū)以外的母材上引弧和息弧。9).焊接完畢后，焊工應(yīng)及時清理焊縫表面的熔渣和飛濺，檢查焊縫外觀質(zhì)量。對非裂紋缺陷應(yīng)及時修補(bǔ)，出現(xiàn)裂紋時，應(yīng)報(bào)焊接技術(shù)員分析原因，制定修補(bǔ)措施及時修補(bǔ)，嚴(yán)禁自行處理。焊后按要求打上焊工鋼印號。10).當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃時，應(yīng)對焊縫兩側(cè)各100mm進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為100~15011).為減少焊接變形，應(yīng)適當(dāng)采取如下措施：a.下料裝配時，應(yīng)預(yù)留焊接收縮余量和焊接反變形量。b.裝配前，矯正每一構(gòu)件的變形，保證裝配公差符合要求。c.使用夾具、隔板和撐杠進(jìn)行固定。d.同一構(gòu)件盡量采用熱量分散、對稱分布的方式施焊。e.焊角尺寸在保證設(shè)計(jì)要求的前提，盡量避免偏大。2.3.2焊接工藝1）本工程采用的焊接材料符合1.3.12）本工程對焊接方法的使用部位進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定，具體要求如下：a．主梁在工廠對接焊接接縫采用半自動焊接，對接處的板邊應(yīng)根據(jù)鋼材厚度采用V型、K型坡口加工，兩端焊引弧板以保證焊透構(gòu)件板全截面，并要求焊透的K型或V型焊縫質(zhì)量為一級標(biāo)準(zhǔn)。b．箱梁翼緣板和腹板的T型全焊透坡口焊縫和其它T型角焊縫采用氣體保護(hù)焊。c．其余縱向焊縫采用氣體保護(hù)焊。3）鋼梁的焊接順序鋼梁按組裝順序和要求進(jìn)行，組裝時按要求進(jìn)行定位焊。（T型加筋、橫隔板等部件也預(yù)先焊接矯正完成）。以下鋼梁成形后的焊接順序：2.3.3焊接修復(fù)焊縫修磨和返修應(yīng)符合如下要求：1）上下蓋板的對接焊縫必須去除余高，并垂直焊縫方向磨平。2）焊角尺寸、焊波或余高超過“焊縫外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)表”的上限值的焊縫和超過允許偏差的咬邊必須修磨均順。3）焊縫咬邊超差或焊角尺寸不足時，應(yīng)采用手工電弧焊進(jìn)行返修焊。4）碳弧氣刨清根或清除缺陷時，應(yīng)刨出利于焊接的坡口，并用砂輪清除掉坡口內(nèi)的氧化皮或夾碳，露出金屬光澤。5）返修焊應(yīng)按原焊縫質(zhì)量要求檢驗(yàn)，同一部位的返修焊不宜超過兩次，兩次以上應(yīng)制定合理的返修工藝報(bào)總工程師審批后進(jìn)行。6）對接焊縫應(yīng)每個節(jié)段加焊一塊引弧試板，試板焊后進(jìn)行探傷及力學(xué)性能試驗(yàn)，其質(zhì)量應(yīng)達(dá)到焊接工藝評定的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。2.3.41）零部件的焊縫應(yīng)在焊接24小時后進(jìn)行無損檢驗(yàn)。2）對接焊縫應(yīng)按表下表規(guī)定進(jìn)行分級：焊縫類別類別項(xiàng)目內(nèi)容Ⅰ橋面板、底板橫向拼接焊縫，節(jié)段內(nèi)U形肋和球扁鋼對接焊縫，節(jié)段橫向?qū)雍缚p，工地環(huán)形大接頭焊縫Ⅱ橋面板、底板的縱向拼接焊縫，節(jié)段內(nèi)角焊縫3）所有焊縫應(yīng)按下表要求進(jìn)行無損檢測。無損檢測要求項(xiàng)目超聲波X光射線磁粉探傷類別Ⅰ一般100%每1.2米以上3張，1.2米以下2張工地環(huán)焊縫5-10%Ⅱ?qū)涌p100%每1.2米以上3張，1.2米以下2張角焊縫100%4)探傷過程中若發(fā)現(xiàn)較大缺陷，須繼續(xù)向外伸長探傷，必要時直至焊縫全長，對接焊縫超聲波探傷有疑問部分用X射線復(fù)查。2.4橋面梁的制作工藝主梁采用全鋼、全焊接、正交異性橋面板的縱橫梁體系。橋?qū)?.3米，梁高0.85米。據(jù)此，工廠按8米的節(jié)段長度進(jìn)行制作、預(yù)裝后運(yùn)至現(xiàn)場安裝，最后經(jīng)現(xiàn)場焊接成一體。工廠制作按橋面、縱梁、橫梁等主體構(gòu)件分別制作，然后在胎架進(jìn)行組裝和工廠焊接。為保證工地安裝質(zhì)量，出廠前應(yīng)按4+1方式對每個節(jié)段進(jìn)行預(yù)組裝。2.4.1頂板、底板的加工由于頂板和底板外形尺寸較大，需借助計(jì)算機(jī)和數(shù)控切割來完成，首先，在計(jì)算機(jī)中按設(shè)計(jì)尺寸放出實(shí)樣，然后將其展開，展開后解體，再分塊切割后進(jìn)行拼接，焊接、矯正并經(jīng)UT和外觀檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行組裝。（下料時在翼腹板長度方向兩端各留50mm加工余量，待預(yù)拼裝時割除，寬度方向兩自由邊各留32.4.2縱梁的加工腹板的加工腹板長度8m，在加工時分段加工后進(jìn)行拼接，在每個節(jié)段兩端預(yù)留50mm加工余量，待預(yù)拼裝完成后切除。拱度值的確定方法：預(yù)拱度=設(shè)計(jì)拱度值+自重?fù)隙?焊接對拱度影響值腹板的放樣和切割借助計(jì)算機(jī)和數(shù)控切割來完成.b.下翼板、筋板下料,利用數(shù)控切割.c.在胎架上完成下翼板的裝配和焊接,焊接采用CO2氣體保護(hù)焊.端口處縱向焊縫預(yù)留250mm三、胎具的搭建因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求，鋼梁預(yù)起拱按二次拋物線，最高處成橋后為75.5（20m跨），所以在胎具搭建時必須考慮以上因素。首先，按1:3.1鋼梁組裝組裝順序詳見下圖：在胎具上拼焊頂板——在頂板上預(yù)置縱肋——組裝橫隔板——組裝中腹板——組裝側(cè)腹板——焊接——底板組裝——懸臂部分組裝焊接——解體——鋼梁翻面裝焊——矯正——涂裝3.1.1底板及加勁板的組裝在底板封蓋前，對上翼板與加筋焊縫及隔板與腹板角焊縫進(jìn)行焊接，翼腹板主焊縫在底板封蓋后進(jìn)行焊接，底板組裝前，將底部縱向加勁預(yù)先置入槽口內(nèi)，待翻身后再行組裝（底板與腹板及橫隔板點(diǎn)焊確保牢靠）注：1）箱體節(jié)段端口處縱向焊縫預(yù)留250mm不焊，橫向分塊處接口處所有橫焊縫預(yù)留2002）箱梁組裝完成后，檢驗(yàn)端口尺寸，符合設(shè)計(jì)尺寸后加支撐固定，確?，F(xiàn)場拼裝順利。3.2預(yù)拼裝場地及胎架3.2.1預(yù)拼裝場地選用兩臺30t（24m3.2.2預(yù)拼裝胎架布置按預(yù)拼裝詳圖標(biāo)高（箱梁底板底面標(biāo)高）。3.3預(yù)裝前的準(zhǔn)備3.3.1進(jìn)入預(yù)裝的單件構(gòu)件必須經(jīng)檢驗(yàn)完全符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；3.3.2預(yù)裝必須在固定、堅(jiān)實(shí)的胎架上進(jìn)行；3.3.3根據(jù)整橋?qū)嶋H斜率預(yù)算各標(biāo)高點(diǎn)，用墊塊做出準(zhǔn)確的標(biāo)高值，并進(jìn)行復(fù)測，其標(biāo)高允許偏差小于2mm3.3.4在整個預(yù)裝場地內(nèi)投影橋面中心線，邊線，節(jié)段面基準(zhǔn)線，水平標(biāo)高基準(zhǔn)線，并作好永久性標(biāo)志；3.3.5預(yù)裝用測量工具必須與制作安裝一致；3.3.6現(xiàn)場配置適合安裝高度的簡易腳手架及扶梯。3.4預(yù)裝順序及要求3.4.1施工方法和要求1）首先以箱梁下翼緣為基準(zhǔn)，將箱梁就位，將標(biāo)高值返到上平面，箱梁縱向曲線以梁中心線為基準(zhǔn)，然后測量各點(diǎn)標(biāo)高值；2）當(dāng)支點(diǎn)標(biāo)高值未到位時，采用油壓千斤頂調(diào)整，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高值后加墊板墊穩(wěn)；3）箱梁就位后，測量幾何尺寸和控制點(diǎn)標(biāo)高，合格后，進(jìn)行下一節(jié)段預(yù)拼裝；四、除銹和涂裝所有零件板在組裝前均需除銹涂裝車間底漆一道，鋼板表面除銹一律采用噴砂除銹，除銹等級達(dá)到Sa3級，鋼梁內(nèi)表面粗糙度為RZ25~60um，鋼梁外表面粗糙度為RZ50~100um，涂裝完成后涂層受熱損傷或機(jī)械損傷的部分，均需作二次除銹的質(zhì)量要求，達(dá)到GB8923-88標(biāo)準(zhǔn)的Sa3級.4.1漆膜厚度應(yīng)符合規(guī)定，最小膜厚需達(dá)到規(guī)定厚度的90%以上，但不允許盲目超厚。4.2為保證膜厚，對于自由邊緣等難以涂裝的部位，在高壓無氣噴涂前，需用毛刷預(yù)先刷涂。4.3涂層表面應(yīng)光滑、平整、無針孔、流掛、起皺、龜裂、漏涂等弊病，面漆應(yīng)光潔美觀、色彩均勻。五、安全文明施工5.1