61m钢-混组合梁安装精度及焊接质量控制
时间：2023-04-07 16:40:16 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
杨波
（中铁十二局集团第三工程有限公司，山西 太原 030024）
在高速公路施工中，由于钢-混凝土组合梁可以充分发挥钢材和混凝土两者的优势，钢-混凝土组合梁桥作为一种新型桥梁结构在我国的城市高架桥建设中得到了广泛应用。钢－混凝土组合梁是由钢梁、连接件和钢筋混凝土板组成，钢－混凝土组合梁的上翼缘有截面面积较大的钢筋混凝土板承受压力，致使钢梁上翼缘截面减小，从而节约钢材，钢梁下翼缘则承受拉力，这是组合梁的受力特点。在钢混组合结构施工中，钢梁的节段具有长度长、截面小、刚度相对较弱、制造时结构易旁弯的特点，因此，桥梁安装控制是整个施工工程的重难点。
广州市从埔高速公路高埔互通主线桥1～61m钢-混凝土组合梁桥按简支结构设计。梁高3.1m，上部构造桥梁宽度16.4m，采用3 箱单室，设计为斜交正做桥，平面位于曲线半径R=1500m 的圆曲线和缓和曲线上，简支结构体系。钢-混凝土组合梁结构体系主要由钢主梁（单幅3 片梁）、钢横梁（分为主次横梁及伸缩缝处加强横梁）、钢混组合桥面板三个主要构造单元组成。钢主梁采用工厂成节段，运输至现场后组拼为吊装梁片，主梁安装就位后，进行钢横梁、桥面板钢底板的安装，最后绑扎钢筋、浇筑桥面板混凝土。
钢梁企业在完成前期的加工处理工序之后，应该根据相应标准以及管理要求按照区域运输的形式将钢梁运输至施工场地，之后交由现场的工人完成安装等工序。需要注意的是要保证桥型位置的精准度，否则会直接影响最终的质量效果。钢-混凝土组合梁效果图如图1所示。
图1 钢-混凝土组合梁效果图
主要规范标准：
《公路工程技术标准》（JTG B01—2014）
《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T 3650—2020)
《公路工程质量检验评定标准第一册土建工程》(JTG F80/1—2017)
《公路工程施工安全技术规范》(JTG F90—2015)
《钢结构焊接规范》（GB 50661—2011）
首先，钢梁每一部分的相关参数都要符合标准要求，如长度、强度、型号数据等。此外，在完成现场安装工作之后，要再次结合标准内容的图纸完成细节方面的调整与优化，确保缝隙、间隔以及高度等参数与其相一致。
其次，结合方案规划，确认钢梁的外部形状以及细则内容，如各种曲线的拱度是否达到标准等，也可以根据前期加工预安装所设置的控制点分析是否达标。
再次，调整钢梁桥上对接接口的焊缝间隙符合焊接工艺要求。
最后，整理出拼接过程中需要确认位置精准度的临时连接装置，使得大拼梁段的线形符合设计要求。
钢-混凝土组合梁拼装示意图如图2所示。
图2 钢-混凝土组合梁拼装示意图
根据设计要求及规范要求，钢-混凝土组合梁节段现场接口顶底腹板不可设置在同一截面上，防止焊接过程中应力集中，影响结构安全。在具体工作中，需要按照以下要求完成环缝焊接：
一方面，需要派遣4 名员工走两侧同时开展底部焊接工作，之后派遣2 名员工完成腹板区域的焊接工作。而顶板区域的焊接工作则需要更多的员工，通常为8 名左右，也是同时开展焊接工作。需要注意的是，全部焊接工作均为同时、对称开展。另一方面，根据设计图纸要求，钢梁顶板与底板错口400mm，腹板界面于400mm 中间，如图3所示。
图3 钢梁现场接口形式
在测算钢梁对接中心线等工作的过程中，若是存在超出标准误差区域的信息，工作人员应该立即运用调节间隙大小的方式进行处理，从而使其恢复到标准误差范围内。
在具体工作中，由于加工预拼装与现场的安装存在一定的差异性，受力存在明显的差别，且现场与工厂的梁段面板悬臂大小不同，因此很容易出现衔接问题，存在偏差，允许适时调整。需要注意的是，应该先应用控制网与施工平面网同时测算，计算控制点的坐标信息。要求技术人员在之前安装完成的钢支墩上，应用精密全站仪设备完成中心轴线以及相关边线的确认[1-2]。
其一，需要应用钢板等材料，在之前施工中浇筑完成的混凝土桥梁上部区域设置控制点，之后应用全站仪设备确认其他固定点的点位。
其二，结合预期方案中对缝口的要求，应用专业的焊接码板确认好位置，以此保证中心轴不会出现误差状况。
其三，为避免在施工的过程中出现位置平移状况，技术人员还需要在临时支墩内部安装钢板固定位置，确保横向位置误差控制在±1～2mm 范围内。
其四，纵向位置误差则可以应用25t 的葫芦加以优化，在确认好位置之后应用码板确认。
其五，钢箱梁上下两个方向会产生一种推力，为了防止出现位置误差，应该在上端安装5t 倒链，从而固定钢箱梁。
其六，在施工的过程中，由于钢梁会受到焊接的影响出现形状变化，因此还需要测算变形的范围和严重程度，从而掌握具体数据信息，为后续的精准度控制提供帮助。结合之前的数据来看，环缝焊接过程对纵向的变形影响为3～5mm，横向为1.5mm。
其七，此外，要求技术人员做好中心轴线等信息的登记，确保数据满足国家标准要求，并全程应用全站仪完成数据追踪，优化数据信息。
5.1 调整装配与焊接顺序
钢-混凝土组合梁采用剪力连接件在结构交界面实行连接处理，需根据不同钢材结构、规格、型号编制针对性的焊接作业方案，最大限度地减少结构件产生的相对滑移及变形等问题。以钢工字梁焊接为例，当优先焊接工字型结构部分时，焊缝集中位于结构件的中性轴底部，在焊接后将形成一个向上的弯曲应力，使工字梁明显上拱变形，此时装配翼板虽然能够沿反方向形成一定的弯曲变形，但仍无法抵消原有变形量。基于此，在现场施工环节应优先完成翼板装配，使梁体形成较强刚性后，再安排2 名施工人员从两侧对称施焊，配合分段焊接工艺减小焊后弯曲变形，保证结构件应力分布均匀，有效发挥对结构件焊接变形的控制作用[3]。
5.2 优化焊缝布置形式
5.2.1 对称焊接
焊接作业人员密切观察焊缝布置情况，当发现焊缝呈对称状分布时，需安排2 名施工人员对称施焊，并且在焊接过程中按由两侧向中部的顺序分段焊接，严格控制两侧焊接速度，执行跳焊作业，借此减小焊缝的变形量。
5.2.2 不对称焊缝
对于不对称焊缝，要求焊接人员从焊缝分布数量较少的一侧开始施焊，使后焊部分产生的变形量与先焊部分抵消，最大限度减少变形总量。
5.2.3 差异化焊接方法
钢-混凝土组合梁结构中常见长焊缝，沿用传统直通焊工艺产生的变形量较大。在工程实践环节，宜选用分段退焊法，预先执行焊缝的分段处理，由焊接人员沿长焊缝反向分段施焊，且该焊接方法不受场地空间、位置的制约，有效抑制焊缝变形问题。
5.3 反变形法
在结构件焊接后可能沿纵向、横向产生收缩变形及角变形等情况，使焊接尺寸发生明显变化，对此应在焊接作业前采取反变形措施。例如，在焊接V 形坡口板时，由焊接人员双手持板材两边缘处，轻敲另一块钢板，在起焊时沿两侧分别预留3～4mm 间隙，严格将变形角控制在3°以内，采用单面焊双面成型技术完成焊接，保证背面成形效果。
综上所述，在高速公路施工中，应用钢混凝土组合梁施工技术，对于保证工程质量有重要作用。钢-混凝土组合梁充分发挥了钢材和混凝土的力学特性，但在钢梁安装过程中稳定性较差，极容易造成变形，影响成桥时的受力状态。该工程通过以上方面的控制，在施工安装过程中，有效地保证了钢梁受力和变形在规范要求的范围内，为成桥后钢-混凝土组合梁的结构受力提供保障。结合分析，为后续钢-混凝土组合梁在高速公路桥梁施工提供宝贵的经验。
猜你喜欢钢梁焊缝变形基于焊缝余高对超声波探伤的影响分析建材发展导向(2021年6期)2021-06-09谈诗的变形中华诗词(2020年1期)2020-09-21TP347制氢转油线焊缝裂纹返修金属加工(热加工)(2020年12期)2020-02-06预应力CFRP板加固钢梁抗弯性能试验研究工程与建设(2019年2期)2019-09-02焊缝跟踪遗传算法优化PID控制仿真研究制造技术与机床(2018年12期)2018-12-23“我”的变形计小学生作文(中高年级适用)(2018年5期)2018-06-11一种建筑钢结构用便于安装的钢梁中国建筑金属结构(2018年4期)2018-05-23例谈拼图与整式变形中学生数理化·七年级数学人教版(2017年11期)2017-04-23机器人在轮辋焊缝打磨工艺中的应用制造业自动化(2017年2期)2017-03-20会变形的饼数学大王·中高年级(2016年12期)2016-12-26
