工字钢钢混叠合梁的施工控制要点

石传金

钢混叠合梁充分利用混凝土能够承受压力而钢比较能承受拉力的特点,具有操作简单、施工速度快、对桥下空间干扰少等优点,常被用于施工难度大、交通特别繁忙、跨度比较大的城市桥梁。

1 工程概况

昆明市二环快速系统改扩建工程马村立交N34～N35跨越龙泉路,东北二环封闭后,马村立交节点不仅是连接主城区与北市区的主要通道,而且承接了大量的过境货车,交通十分繁忙。N34～N35钢混叠合梁为简支结构,工字梁长28.65 m。工字钢梁的钢结构采用全焊工字梁,钢梁由工字梁、横梁及加劲肋组成,工字梁上翼缘板顶面设置剪力钉与混凝土面板连为整体。工字梁高1 098 mm,底板板宽500 mm,板厚28 mm,顶板板宽400 mm,板厚20 mm,顶板上沿桥跨方向焊接间距不等的抗剪栓钉,腹板厚12 mm,板高850 mm。每片工字梁沿纵向在腹板上成对设置了17道竖向加劲肋,加劲肋板厚16 mm,两端的竖向加劲肋加厚到22 mm。梁与梁之间设置了8道横向连接。横向连接由加劲肋和角钢及连接板组成。梁顶设1.5%的单向横坡,梁底水平。等宽跨梁与梁之间的中心距为1 m。

2 主要施工步骤

1)考虑预拱度及竖曲线影响,按照梁的编号,在台架上预拼合格后焊成整片梁;2)做防腐涂层;3)吊装;4)横向连接;5)焊接抗剪栓钉;6)立模、安装钢筋、浇混凝土面层;7)施工防撞墙,最后成桥。

3 本工程主要控制要点

3.1 原材料

1)本工字钢梁使用的材料为Q345qd和Q235qd钢板,进货时要求厂家必须提供材料质量保证书,并委托具有资质的检测单位对钢材的化学和物理性能进行检测,合格后方能使用。

2)焊条(丝)和焊剂,按照焊条需用的原则,手工焊必须采用E5015焊条,埋弧自动焊的焊丝和焊剂为H08MnA+HJ431,半自动焊焊丝采用H08Mn2Si或TH-S206。焊条使用前必须进行烘焙,烘焙温度为300℃～450℃,每个焊工都必须配备保温筒,以防止烘干后的焊条再次受潮。

3.2 焊接

1)工艺要求。腹板与顶、底板要求密贴,组装焊接间隙不大于5 mm;装配时应在坡口反面进行腹板与顶、底板的定位焊,在梁两端要加强定位焊;钢梁主体构件焊接主要包括横隔板、横向及纵向加强劲板及腹板的焊接,要求对称焊,原则上先焊立角焊,后焊平角焊;先焊纵向焊缝,后焊横向焊缝;工地现场横向连接选择合适的焊缝顺序即:纵向宜从跨中向两端,横向宜从桥梁中轴线向两侧焊接,并尽量做到对称和同时进行施焊。

2)焊缝质量要求。外观质量:焊缝尺寸应符合要求,不得有咬边、焊瘤、夹渣、未填满弧坑和表面气孔等缺陷;对接焊缝内部质量:顶板、底板、腹板及纵肋的横向对接焊缝,以及支座横隔板纵缝处对接焊缝要求达到Ⅰ级焊缝,顶板、底板及腹板的纵向对接焊缝要求达到Ⅱ级焊缝。

3)焊接质量控制及检验。焊工和无损检测人员必须通过考试并取得资格证书,且只能从事资格证书认定范围内的工作;焊接时,环境湿度应小于80%,焊接低合金钢的温度不应低于5℃(本桥使用材料为低合金钢);焊接前必须彻底清除待焊区域内的有害物,焊接时严禁在母材非焊接部位引弧,焊接后应清理焊缝表面熔渣及两侧飞溅物;焊接材料应通过焊接工艺评定,焊剂、焊条必须按产品说明烘干使用,焊剂中的脏物,焊丝上的油、锈等必须清除干净,CO2气体纯度应大于99.5%;焊前预热温度应通过焊接工艺试验和工艺评定来确定,预热范围一般控制在焊缝两侧100 mm以上,在距焊缝30 mm～50 mm范围内测温;定位焊要求:定位焊缝应距设计焊缝端部30 mm以上,其长度为50 mm～100 mm,定位焊的焊脚尺寸不得大于设计焊脚尺寸的1/2;定位焊不得有裂纹、夹渣、焊瘤等缺陷,对于开裂的定位焊缝,必须先查明原因,然后再清除开裂的焊缝,并保证尺寸正确的条件下补充定位焊;埋弧自动焊必须在距设计焊缝端部80 mm以外的引弧板上起、息弧,焊接过程中不应断弧,如有断弧则必须将停弧处刨成1∶5的斜坡,并搭接50 mm再引弧施焊,焊后搭接处应修磨匀顺;焊缝有缺陷时,应根据具体情况进行处理,对于要碳刨或其他机械方法清除缺陷时,应刨出有利于返修的坡口,并打磨掉氧化皮直至露出金属光泽,焊接裂纹的清除长度应由裂纹端各外延50 mm,且同一部位的返修不宜超过两次;所有焊接经外观检验合格后方可进行无损检测,无损检测应在焊接24 h后进行。

3.3 防腐涂装

3.3.1 工字钢涂装工序

1)喷涂前钢材表面预处理。要求每块钢板及钢材在放样下料前进行预喷砂,并喷涂临时保养底漆。在钢材放样、切割、拼装后必须进行二次除锈,喷砂至Sa2.0级。2)钢结构表面处理。在二次喷砂前,所有自由边用风动或电动磨机打磨成钝边,在喷涂油漆或电弧喷铝前必须做除尘处理(见表1)。

表1 不同方法防腐涂装

3.3.2 喷涂质量要求

1)油漆的外观要求。底漆、中间漆要求平整、均匀,漆膜无气泡、裂纹、无严重流挂、脱落、漏涂,面漆颜色与比色卡一致。2)油漆厚度要求。钢结构外部所测点的值必须有90%达到或超过规定漆膜值,未达到规定膜值的测点值不得小于规定膜值的90%;钢结构内部所测点的值必须达到两个85%。

3.4 抗剪栓钉

1)工艺流程。工艺流程:栓钉试验合格→现场栓钉、瓷环检查→现场清理放线→栓钉焊机性能检查→焊枪检查→确定焊接参数→拉伸、弯曲试验→做焊前试件→打弯试验→正式施焊栓钉→自检→专检→隐蔽工程验收。

2)操作工艺。焊前准备工作:放线、抽检栓钉及瓷环,烘干。潮湿环境下焊件也需要烘干。焊前试验:每天正式施焊前做两个试件,弯45°检查合格后,方可正式施焊。栓钉焊接前,必须对不同材质、不同规格、不同厂家、不同批号生产的栓钉,采用不同型号的焊机及焊枪进行严格的与现场同条件的工艺参数试验。经以上工艺试验合格的工艺参数,方可在工程中使用。

3)操作要点。焊枪要与工件四周呈90°角,瓷环就位,焊枪夹住栓钉放入瓷环压紧。扳动焊枪开关,电流通过引弧剂产生电弧,在控制时间内栓钉融化,随枪下压、回弹、弧断,焊接完成,然后用小锤敲掉瓷环。

3.5 钢筋网绑扎及混凝土施工

纵向钢筋通长焊接连接,以增强其抗弯抗拉性能,并尽量与抗剪栓钉绑连在一起,以防钢筋网在浇筑铺装层时被混凝土冲击而下沉,确保钢筋网的保护层厚度。待钢筋网绑扎完后,再清扫钢梁面,以免有焊渣等杂物。浇筑混凝土严格按照设计标高进行,表面必须抹平、压光,初凝后拉毛。

4 结语

1)施工时,叠合梁两侧必须设置防止落物的密目网;横向连接焊接前,必须确保架在工字钢底板的防护板拼装严密,以防焊渣往下掉;对于有着大量过境车通行的本工程而言,施工过程中设置限高标示和限高架对安全施工起到了重要的作用。2)工字钢钢混叠合梁可以安全、快速地通过交通节点,对于有跨线桥城市有着非常大的推广价值。

[1]GB 50205-2001,钢结构工程施工质量验收规范[S].

[2]TB 10212-98,铁路钢桥制造规范[S].

[3]JGJ 138-2001,型钢混凝土组合结构技术规程[S].

[4]韩冬欢.对钢结构稳定设计的一些见解[J].山西建筑,2009,35(21):67-68.