鋼梁加固技術及鋼梁制作方案

PAGEPAGE1611、鋼梁卸荷方法鋼梁及吊車梁加固應盡量在負荷狀態(tài)下進行，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；對于實腹式梁設置臨時支柱時應注意臨時支柱處實腹梁腹板的強度和穩(wěn)定，以及翼緣焊縫（或釘栓）強度；對于吊車梁來說，限制橋式吊車運行，即相當于大部分已卸荷，因吊車梁自重產(chǎn)生的應力與橋式吊車運行時產(chǎn)生應力相比是極小的。2、鋼梁常用加固方法（1）補增梁截面加固法梁可通過增補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；當梁腹板抗剪強度不足時，可在腹板兩邊加焊鋼板補強(如圖1j)，當梁腹板穩(wěn)定性不能保證時，往往不采用上述方法，而是設置附加加勁肋方法；用圓鋼和圓鋼管補增梁截面是考慮施工工藝方便(如圖1k)。（2）改變結構計算圖形加固法改變結構計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%,會導致柱子荷載的增加，應驗算柱子。(圖3d）是長斜撐加固，長斜撐支在柱基上，雖用鋼量多一點又較笨重，但能減少柱子內力；(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，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，驗算時要考慮梁中間部分（斜撐支點之間）會產(chǎn)生壓力，有時需要加固梁截面，（如圖4）。當梁的荷載增加時，為避免加固柱子和柱基，這時可采用(圖3a)在新基礎上設置垂直支撐（支柱）最為有利，但需要做新基礎，總的看不比(圖3c）和（圖3d）加固方案經(jīng)濟多少。在層高較高的房屋內，(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；吊桿應是預應力的，吊桿按預應力和梁計算荷載引起的應力總和確定。(3)下支撐構架加固梁方法當允許梁卸荷加固時，可采用下支撐構架加固（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一般是非預應力的各種型鋼（角鋼、槽鋼、圓鋼等），也可用預應力高強鋼絲束加固吊車梁，加固件全部應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鋼結構加工工藝流程2.1.1鋼結構構件加工工藝流程，見附圖2.2工廠制作要領2.2.1材料1）本工程所有鋼板采用Q345qB鋼。鋼材進廠必須具備鋼材質量證明書，然后按規(guī)定進行材料復檢，并出具相應的復驗報告，當鋼材表面有銹蝕、麻點或劃痕等缺陷時，其深度不得大于該鋼材厚度允許負偏差值的1/2。所有鋼材必須符合橋梁用結構鋼《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)負公差，單批厚度不得低于-2%負公差。3）焊接材料(必須具備材料質量證明書)材質手工焊埋弧焊氣體保護焊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行，并預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、質量進行檢查，如發(fā)現(xiàn)鋼料不平直，有銹蝕、油漆等污物，應矯正清理后再下料；下料外形尺寸允許偏差為±1mm2）切割切割前應將料面的浮銹、污物清除干凈。鋼板應放平墊穩(wěn)，割縫下面應留有空隙。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嚴格控制在600~800℃范圍內，然后自然冷卻，降至室溫前，不得錘擊鋼料和用水急冷。冷矯時應緩慢加力，室溫不宜低于5矯正后的鋼材表面不應有明顯的凹痕或損傷。零件矯正后的允許偏差應符合下表規(guī)定：項目允許偏差（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控制為大于15t(t為板厚)。4）邊緣加工坡口可采用機加工或精密切割，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，應對所有零部件進行檢驗，合格后方可組裝，連接接觸面和焊縫邊緣30~50mm范圍內的鐵銹、毛刺、污垢應清除干凈，并顯露金屬光澤。桿件的組裝應在工作臺上進行，組裝時應將焊縫錯開，錯開最小距離應符合下圖的規(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，嚴禁非焊工從事焊接作業(yè)。2)本工程采用的橋梁用結構鋼Q345q，屬于新材料，在施工之前將按橋梁用鋼結構技術條件《GB/T714-2000的相關規(guī)定進行焊接工藝評定.3)焊接用焊條、焊劑在使用前必須按說明書或下表要求進行烘焙，在使用過程中進行保溫。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進行清理，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各寬25毫米的表面。b.在接縫的清理范圍內，必須清除水、銹、氧化物、油污、泥灰、熔渣及涂料。c.全焊透焊縫應用電動砂輪、鋼絲輪或鋼絲刷進行清理，直至清理范圍內呈現(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，則應將粘碳處清除干凈。5)對接和T型全焊透坡口接頭應在焊縫的兩端設置引弧和熄弧板，其材質和坡口形式應與焊件相同。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，應在裝配好的當天焊完，并嚴格控制裝配間隙，一般不超過1~1.5mm8)焊縫應連續(xù)施焊，一次完成，焊完每道和每層焊縫后，應及時清理，發(fā)現(xiàn)缺陷，必須清除后再焊。嚴禁在焊接區(qū)以外的母材上引弧和息弧。9).焊接完畢后，焊工應及時清理焊縫表面的熔渣和飛濺，檢查焊縫外觀質量。對非裂紋缺陷應及時修補，出現(xiàn)裂紋時，應報焊接技術員分析原因，制定修補措施及時修補，嚴禁自行處理。焊后按要求打上焊工鋼印號。10).當環(huán)境溫度低于5℃時，應對焊縫兩側各100mm進行預熱，預熱溫度為100~15011).為減少焊接變形，應適當采取如下措施：a.下料裝配時，應預留焊接收縮余量和焊接反變形量。b.裝配前，矯正每一構件的變形，保證裝配公差符合要求。c.使用夾具、隔板和撐杠進行固定。d.同一構件盡量采用熱量分散、對稱分布的方式施焊。e.焊角尺寸在保證設計要求的前提，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行了嚴格的規(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件板全截面，并要求焊透的K型或V型焊縫質量為一級標準。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焊。c．其余縱向焊縫采用氣體保護焊。3）鋼梁的焊接順序鋼梁按組裝順序和要求進行，組裝時按要求進行定位焊。（T型加筋、橫隔板等部件也預先焊接矯正完成）。以下鋼梁成形后的焊接順序：2.3.3焊接修復焊縫修磨和返修應符合如下要求：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“焊縫外觀質量標準表”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，應采用手工電弧焊進行返修焊。4）碳弧氣刨清根或清除缺陷時，應刨出利于焊接的坡口，并用砂輪清除掉坡口內的氧化皮或夾碳，露出金屬光澤。5）返修焊應按原焊縫質量要求檢驗，同一部位的返修焊不宜超過兩次，兩次以上應制定合理的返修工藝報總工程師審批后進行。6）對接焊縫應每個節(jié)段加焊一塊引弧試板，試板焊后進行探傷及力學性能試驗，其質量應達到焊接工藝評定的相應標準。2.3.41）零部件的焊縫應在焊接24小時后進行無損檢驗。2）對接焊縫應按表下表規(guī)定進行分級：焊縫類別類別項目內容Ⅰ橋面板、底板橫向拼接焊縫，節(jié)段內U形肋和球扁鋼對接焊縫，節(jié)段橫向對接焊縫，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)段內角焊縫3）所有焊縫應按下表要求進行無損檢測。無損檢測要求項目超聲波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對接縫100%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。橋寬3.3米，梁高0.85米。據(jù)此，工廠按8米的節(jié)段長度進行制作、預裝后運至現(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、橫梁等主體構件分別制作，然后在胎架進行組裝和工廠焊接。為保證工地安裝質量，出廠前應按4+1方式對每個節(jié)段進行預組裝。2.4.1頂板、底板的加工由于頂板和底板外形尺寸較大，需借助計算機和數(shù)控切割來完成，首先，在計算機中按設計尺寸放出實樣，然后將其展開，展開后解體，再分塊切割后進行拼接，焊接、矯正并經(jīng)UT和外觀檢驗合格后，進行組裝。（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行拼接，在每個節(jié)段兩端預留50mm加工余量，待預拼裝完成后切除。拱度值的確定方法：預拱度=設計拱度值+自重撓度+焊接對拱度影響值腹板的放樣和切割借助計算機和數(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氣體保護焊.端口處縱向焊縫預留250mm三、胎具的搭建因為設計要求，鋼梁預起拱按二次拋物線，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——在頂板上預置縱肋——組裝橫隔板——組裝中腹板——組裝側腹板——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行焊接，翼腹板主焊縫在底板封蓋后進行焊接，底板組裝前，將底部縱向加勁預先置入槽口內，待翻身后再行組裝（底板與腹板及橫隔板點焊確保牢靠）注：1）箱體節(jié)段端口處縱向焊縫預留250mm不焊，橫向分塊處接口處所有橫焊縫預留2002）箱梁組裝完成后，檢驗端口尺寸，符合設計尺寸后加支撐固定，確?，F(xiàn)場拼裝順利。3.2預拼裝場地及胎架3.2.1預拼裝場地選用兩臺30t（24m3.2.2預拼裝胎架布置按預拼裝詳圖標高（箱梁底板底面標高）。3.3預裝前的準備3.3.1進入預裝的單件構件必須經(jīng)檢驗完全符合設計標準；3.3.2預裝必須在固定、堅實的胎架上進行；3.3.3根據(jù)整橋實際斜率預算各標高點，用墊塊做出準確的標高值，并進行復測，其標高允許偏差小于2mm3.3.4在整個預裝場地內投影橋面中心線，邊線，節(jié)段面基準線，水平標高基準線，并作好永久性標志；3.3.5預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，將箱梁就位，將標高值返到上平面，箱梁縱向曲線以梁中心線為基準，然后測量各點標高值；2）當支點標高值未到位時，采用油壓千斤頂調整，達到設計標高值后加墊板墊穩(wěn)；3）箱梁就位后，測量幾何尺寸和控制點標高，合格后，進行下一節(jié)段預拼裝；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，除銹等級達到Sa3級，鋼梁內表面粗糙度為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械損傷的部分，均需作二次除銹的質量要求，達到GB8923-88標準的Sa3級.4.1漆膜厚度應符合規(guī)定，最小膜厚需達到規(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，需用毛刷預先刷涂。4.3涂層表面應光滑、平整、無針孔、流掛、起皺、龜裂、漏涂等弊病，面漆應光潔美觀、色彩均勻。五、安全文明施工5.1