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欧宝网站:桥梁钢结构基础知识

2020-09-12 15:54:24 浏览次数:

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  桥梁钢结构基础知识讲座 一、常用钢材 1、结构钢牌号说明,对应标准 GB221-2000《钢铁产品牌号表示方 法》。 如:Q345qC Q-屈服强度; 345-屈服强度 345MPa(当δ ≤16mm 时,其屈服强度大小与牌号 数值相同。板厚增加,强度降低,例如 Q345C 钢,当δ >63mm 时, 其屈服强度只有 315MPa); q-桥梁用结构钢; C-质量等级为 C 级。 钢材质量等级共有 A、B、C、D、E 5 个级别,A 级最低,E 级最 高,主要表现在钢中有害杂质 S、P 含量的多少,耐冲击温度的高低。 如: AKV(纵向)Q345A、B 级钢,+20℃,34J; AKV(纵向)Q345C 级钢,0℃,34J; AKV(纵向)Q345D 级钢,—20℃,34J; AKV(纵向)Q345E 级钢,-40℃,34J。 2、结构钢的屈强比 即钢材的屈服强度与抗拉强度之比,σ σ s/ b 屈强比越小,强度储备越大,结构越安全可靠;屈强比越大,强 度储备越小,结构越不安全可靠。一般屈强比不超过 0.8。一般,钢 1 材的强度等级越高,屈强比越大,反之,越小。 3、碳素结构钢 对应标准 GB/T700-2006,有 4 个强度等级: Q195(不分级); Q215(A、B 级); Q235(A、B、C、D 级); Q275(A、B、C、D 级)。 用的比较多的是 Q235C 钢,相当于过去的 A3 钢。 4、低合金高强度结构钢 对应标准 GB/T1591-2008, 有 8 个强度等级: Q345(A、B、C、D、E 级); Q390(A、B、C、D、E 级); Q420(A、B、C、D、E 级); Q460(C、D、E 级); Q500(C、D、E 级); Q550(C、D、E 级); Q620(C、D、E 级); Q690(C、D、E 级)。 过去的 16Mn 相当于 Q345 的 A、B 级。 与 GB/T1591-1994 对照,新标准增加了 Q500、Q550、Q620、Q690 强度等级,取消了 Q295 强度等级。 5、桥梁用结构钢 2 对应标准 GB/T714-2000, 有 4 个强度等级: Q235q(C、D 级); Q345q(C、D、E 级); Q370q(C、D、E 级); Q420q(C、D、E 级)。 如:南京大胜关大桥,Q370qE 用于受拉部位,Q420qE 用于受压 部位。 6、厚度方向性能钢板 对应标准 GB5313-85, 有 3 个等级系列: Z15、Z25、Z35。钢板的抗层状撕裂性能采用厚度方向拉力试验 的断面收缩率来评定。如:Z35 钢,断面收缩率三个试样平均值不小 于 35%,其中单个试样不小于 25%。主要是硫的含量低,如 Z35 钢, 硫的含量不大于 0.005%。 7、焊接用耐候钢 对应标准 GB/T4172, 有 4 个强度等级: Q235NH、Q295NH、Q355NH、Q460NH。 特点是钢中含有铜和铬,具有耐大气腐蚀的性能。 8、可焊性与碳当量 材料能否获得满意的焊接质量的性能称为材料的可焊性。碳是钢 中最主要的元素,也是对可焊性最具影响力的元素。含碳量越高,可 焊性越差。 把各种合金元素对材料可焊性影响的程度折合成碳对材料可焊 3 性的影响,称为碳当量。我国的碳当量计算公式为: Ceq(%) ? C ? Mn ? Si ? Ni ? Cr ? Mo ? V 6 24 40 5 40 14 Ceq(%)小于 0.45%时,可焊性是良好的。 9、钢材的损耗率 1、山海关桥梁厂: 双定尺料为6%,非定尺料为8%。 2、坝陵河大桥,设计规定:一般为6%,整体节点为10%。 二、焊接工艺评定及常用的焊接方法 1、焊接工艺评定 焊接工艺评定是编制焊接工艺的依据。 焊接工艺评定的目的,一是审定生产工艺能否实现;二是质量保 证可靠程度;三是经济合理性。 机械性能试验项目、试样数量及试验方法应符合下表的规定。 机械性能试验项目、试样数量(个) 试样型式 试验项目 试样数量 试验方法 接头拉伸(拉板)试验 1 焊缝金属拉伸试验 对接接头试样 接头侧弯试验 ① 低温冲击试验 接头硬度试验 1 按《焊接接头机械 1 性能试验方法》 ② 6 ( GB2649-2654 ) 1 的规定 焊缝金属拉伸试验 T 型接头试件 接头硬度试验 1 1 注:①弯曲角α =180°; ②缺口开在焊缝中心及熔合线 个。 接头拉伸(拉板)试验是为了检测接头的抗拉强度,一般断在母材。屈服 强度在原材料复验时已测过,此处一般不测。 焊缝金属拉伸(拉棒)试验是检测焊缝金属的屈服强度、抗拉强度及延伸 率。 接头侧弯试验,弯芯直径和弯曲角度应符合母材标准对冷弯的要求。若板 4 厚小于10mm,做侧弯试验不便操作,可做一个面弯和一个背弯代替侧弯。 2、常用焊接方法 当前,桥梁钢结构常用的焊接方法主要是三种: 手工电弧焊、埋弧自动焊、CO2 气体保护焊。 三种焊接方法的比较 方法 项目 质量 效率 灵活 抗风 抗潮 用 途 手弧焊 好 低 高 一般 差 短小焊缝 CO2 好 较高 较高 差 高 短小焊缝,及打底、填充焊 埋弧焊 很好 高 低 较好 一般 长焊缝,盖面 三、常用焊接材料 1、低合金结构钢焊条 对应标准 GB/T5118-95。常用:J507,即 E5015,结构钢焊条,焊缝金属抗 拉强度50kg/mm2,碱性低氢型药皮,焊接电源,直流反接。其熔敷金属冲击韧 性比较高。J502,即 E5003,酸性焊条,钛钙型药皮,焊接电源,交直流两用。 2、埋弧焊低合金钢用焊丝和焊剂 熔化焊钢丝对应标准 GB/T14957-94。 焊剂对应标准 GB/T5293-99。焊接 Q345C 钢可以选用: HJ431+H08A,或 SJ101+ H10Mn2。 HJ431:HJ-焊剂;431-高锰、高硅、低氟。 H08A:H-焊接用钢丝;08-含碳量 0.08%;A-高级,S、P 含量低。 H10Mn2:H-焊接用钢丝;10-含碳量 0.10%,Mn2-含锰量将近 2%。 SJ101:SJ-烧结焊剂;101-编号,合金元素含量较低。 合金元素含量低的焊丝搭配合金元素含量高的焊剂,合金元素含量高的焊丝 搭配合金元素含量低的焊剂。 3、CO2 气体保护焊低合金钢用焊丝 实芯焊丝对应标准 GB/T8110-95,常用:ER49-1、ER50-1、 ER69-1、ER76-1、 ER83-1。ER 表示焊丝,50 表示熔敷金属抗拉强度最低值为 550MPa。 ER49-1 相当于 H08Mn2Si。 药芯焊丝对应标准 GB/T10045-2001。常用:E501T、E551T 等,E 表示焊丝, 50 为熔敷金属的抗拉强度等级(kg/mm2,即 480MPa),1表示全位置焊接,T 表 示药芯焊丝。 四、电焊条 1、焊条芯,一般用 H08,对应标准 GB/T14957-94。 2、焊条药皮成份 造气剂:淀粉、木粉、大理石(CaCO3)等; 造渣剂:大理石(CaCO3)等矿物; 脱氧剂:硅铁、锰铁; 合金剂:硅铁、锰铁; 除氢剂:萤石(CaF2); 粘结剂:水玻璃(硅酸钠、硅酸钾)。 硅铁、锰铁脱氧剩余部分做为合金剂。 5 结构钢焊条,焊条芯相同,调整药皮配方,可获得不同性能的电焊条。 3、焊条的保管与烘培 对应标准 JB3223-83。 酸性焊条 75~150℃,烘干 1~2h;碱性焊条 350~400℃,烘干 1~2h。烘 干后放入 100~150℃保温筒内。存放焊条的架子距地面和墙壁不小于 300mm,严 防潮湿。 焊接材料除应符合现行国家标准外,其抽样检验尚应符合以下规定: 制造厂首次使用的焊接材料应进行化学成分和熔敷金属力学性能检验; 连续使用的同一厂家、同一型号的焊接材料,实芯焊丝逐批进行化学成分检 验,焊剂逐批进行熔敷金属力学性能检验,药芯焊丝和焊条每一年进行一次熔敷 金属力学性能检验; 五、焊接材料选用原则 1、等强度原则 焊接同种材料时,按焊接接头与母材等强度的原则来选择焊接材料。 2、就低不就高原则 不同强度等级钢材焊接时,按强度等级低的一种来选择焊接材料 。 3、等同性原则 碳钢或低合金钢与不锈钢焊接时,则一律采用高镍铬不锈钢焊条。 4、等条件原则 焊接承受冲击载荷构件时,采用碱性低氢型焊条。 5、低缺陷原则 对厚板多层焊时,可采用低强度等级焊接材料,有利于减少冷裂纹;焊接淬 硬倾向大的中碳调质钢时可采用奥氏体焊条焊接,有利于减少冷裂纹的产生。 六、焊缝性能的控制 1、焊缝强度的控制 对接焊缝的屈服强度和抗拉强度不低于母材,并不超过母材 100MPa,超过时 用韧强比来控制。 ?k ? Akv ?s 一般要求φ K≥0.13,关键在于焊接材料的选用,等强度即可。 2、焊缝韧性的控制 焊接接头的冲击韧性 AKV(纵向)不低于母材。主要靠控制焊接热能输入,即 控制焊接线能量的大小,减少热能输入;通过预热和缓冷降低冷却速度。 3、焊接线能量 q ? ? ? Ih ?Vh (J/㎝) v v Ih—焊接电流; Vh—电弧电压; v —焊接速度,m/s; 6 η —系数,一般取 0.8。 七、开工前的技术准备工作 编制《管理人员通讯录》、《施工组织设计》、《施工工艺方案》、《施工转换图 纸》、《施工拆零图》、《焊接工艺评定任务书》、《焊缝编号说明书面》、《焊接工艺 规程》、《无损检验清册》、《产品试板清册》、《高强度螺栓清册》、《涂装施工组织 设计》、《生产计划》、《检验规则》、《钢材进场计划》等。要做好技术交底、场地 布置、安全教育、焊工考试、工装卡具设计与制作等工作。收集特种人员从业资 格证书、试验室资质等相关资料。 八、桥梁钢结构制造的主要工序 对应规范 TB10212-2009《铁路钢桥制造规范》 1、原材料复验 钢材应成批验收,每批由同一厂家、同一材质、同一出厂状态(指按热处理 状态供应),每 10 个炉(批)号抽检一组试件(每批钢材重量不得大于 60t)。 每批钢材的检验项目,取样数量,取样部位和试验方法应符合下表规定 序号 检验项目 取样数量,个 取样方法 试验方法 1 化学分析 1(每炉罐号) GB222 GB223 2 拉伸 1 GB2975 GB228、6397 3 弯曲 1 GB2975 GB232 4 常温冲击 3 GB2975 GB2106 5 低温冲击 3 GB2975 GB4159 2、放样、作样、号料、下料 直接在钢板上划出零件的切割线称为放样。放样一般适用于较大的矩形零 件;当相同零件数量较多时,为了提高生产效率,用薄铁皮或纸板制作适用于各 种形状和尺寸的样板,用来在钢材上标出切割线位置,此项工作叫做作样。一般 尺寸较小的零件制作下料样板,尺寸较大的矩形零件需要切角时制作切角样板。 利用下料样板在钢板上划出零件的切割线叫做号料。放样、号料以后进行切割下 料。 注意杆件受力方向应与钢板轧制方向一致;要套料,节约用料;预留焊接收 缩余量及加工余量。 工型杆件和箱型杆件腹板的宽度是控制杆件高度重要尺寸。所以,腹板必须 经过机加工铣边或刨边,俗称“配刨”。 3、开坡口 气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式和尺寸,见 GB985-88; 埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸,见 GB986-88。 4、组装 组装要在胎架上进行,配备相应的工装和夹具,凡是先孔的杆件都必须以孔 来定位。要控制装配间隙及杆件的形状和尺寸。 翼缘板的拼接缝与腹板的拼接缝的间距不应小于 200mm,相邻焊缝的间距不 小于 100mm,接料的长度不小于 1000mm,接料错边不大于 2mm。如下图 7 焊缝错开的最小距离 1—盖板;2—腹板;3—板梁水平肋或箱形梁纵肋; 4—板梁竖肋或箱形梁横肋;5—盖板对接焊缝 5、焊接 要选择合适的焊接工艺参数,严格控制线能量。环境温度不低于 5℃,环境 湿度要小于 80%。 焊前,待焊区要彻底去除污物和铁锈。红锈 Fe2O3*nH2O,容易产生氢气孔和 氢脆。 定位焊应距设计焊缝端部 30mm 以上,其长度 50~100mm,间距 500~600mm, 焊脚尺寸不大于设计焊缝的 1/2。 对接焊缝要加引(熄)弧板,引(熄)弧板的尺寸为:150×80×t。起(熄) 弧要在距设计焊缝以外 80mm 的引(熄)弧板上。 焊缝金属的熔合比:焊缝金属是由母材金属和填充金属熔合在一起组成的。 母材金属占焊缝金属的百分比,称为熔合比,它影响焊缝金属的化学成份和机械 性能。 焊缝金属的结晶:结晶从液态金属和固态金属的分界面开始,晶粒向散热方 向相反的方向长大,晶粒长大和新晶粒生成是同步进行的。熔点高的先结晶,熔 点低的后结晶。低熔点共晶体被挤向晶粒的边缘,形成“显微偏析”,对焊缝性 能影响不大。低熔点共晶体最终被挤向最后结晶区域,形成“区域偏析”。当低 熔点共晶体分布方向与受力方向垂直时,极易产生裂纹。窄而深的焊缝容易产生 裂纹,宽而浅的焊缝则不易产生裂纹。焊缝宽度与深度之比称为焊缝的成型系数, 埋弧焊的焊缝成型系数为 1.3~2.0 为好。 焊缝的宽度:焊缝宽度等于坡口宽度两则各加 2mm。 焊缝的深度:焊缝顶面到焊缝底部的最大距离。 焊缝的熔深:待焊接面熔化的深度。 6、焊缝外观质量 对应标准 GB10854-88、TB10212-2009。 焊接宜在室内进行。露天焊接,手弧焊风速超过8m/s,气体保护焊风速超过 2m/s 时,应采取防风措施。 序号 项 目 焊缝外观质量标准(mm) 焊缝种类 质量标准 8 横向对接焊缝 不允许 1 气孔 纵向对接焊缝、主要角焊缝 直径小于 1.0,每米不多于 3 个,间距不小 于 20 其他焊缝 直径小于 1.5,每米不多于 3 个,间距不小 于 20 受拉杆件横向对接焊缝、桥面板与 弦杆角焊缝、横梁接头板与弦杆角 焊缝、桥面板与 U 形肋角焊缝(桥 不允许 面板侧)、竖向加劲肋角焊缝(腹板 2 咬边 侧受拉区) 受压杆件横向对接焊缝及竖加劲 肋角焊缝(腹板侧受压区) ≤0.3 纵向对接焊缝、主要角焊缝 ≤0.5 其他焊缝 ≤1.0 主要角焊缝 焊脚 3 尺寸 其他角焊缝 ?2.0 hf 0 ?2.0 hf ?1.0 手工焊角焊缝全长的 10%允许 ? 3.0 -1.0 4 焊波 角焊缝 余高 不铲磨余高的对接焊缝 5 有效 厚度 T 形角焊缝 余高铲 6 磨 后 的 横向对接焊缝(桥面板除外) 表面 ≤2.0(任意 25mm 范围高低差) ≤2.0(焊缝宽度 b≤20) ≤3.0(焊缝宽度 b>20) 凸面角焊缝有效厚度应不大于规定值 2.0, 凹面角焊缝应不小于规定值 0.3 不高于母材 0.5 不低于母材 0.3 粗糙度 50μ m 注:① 手工角焊缝全长的 10%允许 h1 +3.0 -1.0 7、无损检验 UT-超声波探伤,对应标准 GB11345-89;RT-射线;MT-磁粉探伤,对应标准 GB15822-95;PT-渗透探伤。 无损检验在焊后 24h 以后进行。 焊缝超声波探伤内部质量分级 序号 1 2 3 项目 对接焊缝 全熔透角焊缝 角焊缝 质量等级 Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ 适用范围 主要杆件受拉的横向、纵向对接焊缝 主要杆件受压的横向、纵向对接焊缝 设计明确要求的熔透焊缝 主要角焊缝 9 焊缝超声波探伤范围和检验等级(mm) 序号 焊缝质量等级 探伤比例 1 Ⅰ级横向对接焊缝 探伤范围 板 厚 检验等级 2 Ⅱ级横向对接焊缝 全长 3 Ⅰ级纵向对接焊缝 10~80 B 4 Ⅱ级纵向对接焊缝 100% 焊缝两端各 1000 5 Ⅰ级全熔透角焊缝 全长 6 Ⅱ级角焊缝 两端螺栓孔部位并延长 500,板梁 10~46 A 主梁、箱梁及纵、横梁跨中加探 1000 46~80 B 焊缝超声波检验等级应符合下列规定: 检验等级分为 A、B、C 三级,检验完善程度和检验工作的难度系数按 A、 B、C 顺序逐级增高。 A 级检验采用一种角度的探头在焊缝的单面单侧进行检验,只对允许扫查到 的焊缝截面进行探测;B 级检验原则上采用一种角度探头在焊缝的单面双侧进行 检验,对整个焊缝截面进行探测。受几何条件的限制可在焊缝的双面单侧采用两 种角度的探头进行检验,条件允许时应做横向缺陷的检验;C 级检验至少要求采 用两种角度探头在焊缝的单面双侧进行检验,同时要做两个扫查方向和两种角度 探头的横向缺陷检验。 采用任何检验等级都应使检测系统灵敏度余量能够满足验收标准。否则应增 加探测面(如双面双侧等)。 缺陷指示长度:焊缝超声波检验中,按规定的测量方法以探头移动距离测得 的缺陷长度。 板厚小于等于 30mm(不等厚对接时,按薄板计)的主要杆件受拉横向、纵 向对接焊缝除按规定进行超声波探伤外,还应按接头数量的 10%(不少于一个焊 接接头)进行射线探伤,探伤范围为焊缝两端各 250~300mm,焊缝长度大于 1200mm 时,中部加探 250~300mm;厚度大于 30mm(不等厚对接时,按薄板 计)的主要杆件受拉横向、纵向对接焊缝除按规定进行超声波探伤外,还应按接 头数量的 10%(不少于一个焊接接头)增加检验等级为 C 级、质量等级为Ⅰ级 的超声波检验。此时焊缝余高应磨平,使用的探头折射角应有一个为 45°,探 伤范围为焊缝两端各 500mm。焊缝长度大于 1500mm 时,中部加探 500mm。对 表面余高不需磨平的十字交叉(包括 T 字交叉)对接焊缝应在以十字交叉点为 10 中心的 120~150mm 范围内 100%射线探伤。焊缝的射线探伤应符合现行国家标 准《金属熔化焊焊接接头射线)的规定,射线透照技术等级采用 B 级(优化级),焊缝内部质量应达到Ⅱ级; 用射线和超声波两种方法检验的焊缝,必须达到各自的质量要求,该焊缝方 可认为合格; 桥面板纵肋角焊缝采用磁粉探伤,U 形肋探伤比例 100%,板肋探伤比例 10%,探伤范围为焊缝两端各 1000mm,磁粉探伤应符合现行标准《无损检测 焊 缝磁粉检测》(JB/T6061)的规定,焊缝质量应达到Ⅱ级;缺陷评定应符合本规 范附录 G 的规定; 采用超声波和磁粉进行局部探伤的焊缝,当发现裂纹时,应将该条焊缝的探 伤范围延至全长。采用射线探伤的焊缝,当发现超标缺陷时应加倍检验。 超声波探伤比例为各条焊缝长度的百分比数,绝对不是部件、构件焊缝总长 的百分数,这是保证每条焊缝质量的硬性规定。 签发无损检验报告书必须是具有二级证书资格人员,否则报告无效。 8、产品试板 焊缝应按下表规定的焊缝类型确定产品试板数量,接头数量少于表中数量时 应做一组产品试板。产品试板焊缝经外观和探伤检验合格后进行接头拉伸、侧弯 和焊缝金属低温冲击试验,试样数量和试验结果应符合焊接工艺评定的有关规 定; 焊缝类型 受拉横向 接头长度≤1000mm 对接焊缝 接头长度>1000mm 桥面板横向对接焊缝 桥面板纵向对接焊缝 全断面对接焊缝 产品试板数量 接头数量 32 条 24 条 10 条 30 条 10 个断面 产品试板数量 1组 1组 1组 1组 平、立、仰焊缝各 1 组 9、制孔 优先采用数控钻孔,一端先孔(下料平整后立即钻孔),另一端后孔(杆件 经调校合格后钻孔),采用整体覆盖式钻孔模板,以保证杆件孔群之间的精度。 螺栓孔径允许偏差为+0.7mm。 螺栓孔距允许偏差(mm) 序号 螺栓直径 螺栓孔径 允许偏差 11 1 M12 2 M16 3 M20 4 M22 5 M24 6 M27 7 M30 8 >M30 14 18 22 24 26 29 33 >33 孔径 +0.5 0 +0.5 0 +0.7 0 +0.7 0 +0.7 0 +0.7 0 +0.7 0 +1.0 0 孔壁垂直度 板厚 t≤30 时,不大于 0.3; 板厚 t>30 时,不大于 0.5, 注:① 连接支座的孔群中心距允许偏差; ② 括号内数值为人检结构的允许偏差。 螺栓孔距允许偏差(mm) 允许偏差(mm) 序号 项 目 主要杆件 桁梁杆件 板梁主梁 次要杆件 1 两相邻孔距离 ±0.4 ±0.4 ±0.4(±1.0)② 2 多组孔群两相邻孔群中心距 ±0.8 ±1.5 ±1.0(±1.5)② 3 两端孔群中心距 l≤11m l>11m ±0.8 ±1.0 ±4.0① ±8.0① ±1.5 ±2.0 孔群中心线 中心线的横向偏移 腹板拼接 1.0 1.0 — 5 杆件任意两面孔群纵、横向错位 1.0 — — 注:① 连接支座的孔群中心距允许偏差; ② 括号内数值为附属结构的允许偏差。 九、焊接应力与变形 1、焊接变形产生的原因 焊 接 过 程 中 由于对工件不 均 匀 的 加 热 , 导 致 工 件 形 状 、 尺 寸 改 变 ( 长 宽 缩 短 、 角 度 改 变 、 弯 曲 变 形 等 ),产生了焊接应力与变形。 (1)钢棒自由状态和刚性固定状态下的变形与应力图: 钢棒在自由状态下加热,轴向和径向尺寸加大。 12 自由状态 将钢棒两端固定,均匀加热,钢棒轴向无法伸长,径向尺寸加大。 固定状态(虚线 个区域的变形与应力 焊接时,焊接区拉着非焊接区一起伸长。焊接区受压应力,非焊接区受拉应 力。冷却时,非焊接区阻碍焊接区收缩,焊接区受拉应力,非焊接区受压应力。 2、常见的焊接变形种类 (1)长、宽尺寸变小 由于焊缝的纵向收缩,引起杆件的纵向缩短;由于焊缝的横向收缩,引起杆 件的宽度变窄。 焊缝的纵向收缩与焊缝的长度成正比;焊缝的横向收缩与焊缝的宽度成正 比。 13 (2)角变形 由于焊缝的横向收缩,造成杆件角变形。 (3)弯曲变形 由于焊缝的纵向收缩,造成杆件的弯曲变形。 14 (4)波浪变形 薄板由于焊缝纵向收缩挤压,丧失稳定,造成波浪变形。 3、减小焊接变形的方法 (1)反变形法 预先将零件加工反方向变形,抵消焊接变形。 a)标准断面 b)焊接后(无变形措施) c)采用反变形焊接前 (2)刚性固定法 焊接之前,将杆件刚性固定,减小焊接变形。如:焊接前将两条 T 型梁背靠 背,用多个卡子刚性固定,减小角变形和弯曲变形。 15 a)T 形梁焊后盖板角变形 b) 刚性固定 T 型梁断面图 4、焊接变形矫正 (1)机械矫正 用工型矫正机矫正工型梁和 T 型梁的角变形。 (2)火焰矫正 用火焰对杆件进行不均匀加热,造成新的变形,抵消焊接变形。 (3)机械与火焰矫正 16 利用机械和火焰共同作用,矫正焊接变形。 零件矫正宜采用冷矫,矫正后的钢材表面不应有明显的凹痕或损伤。 采用热矫时,加热温度应控制在 600~800℃;温度降至室温前,不得锤击钢 材。 十、试拼装和预拼装 1、试拼装 钢桥应按试装图进行厂内试装。试拼装的目的是检查设计是否存在不足,以 及加工精度是否满足设计要求。 厂内试拼装,一般采用 3+1 的形式。 TB10212-2009 规定: 试装应在测平的台凳上进行,杆件应处于自由状态。 试装时,必须使板层密贴,冲钉不得少于螺栓孔总数的 10%,螺栓不得少于 螺栓孔总数的 20%。 试装过程中应检查拼接处有无相互抵触情况,有无不易施拧螺栓处。 试装时,必须用试孔器检查所有螺栓孔。主桁的螺栓孔应 100%自由通过较 设计孔径小 0.75mm 的试孔器;桥面系和连接系的螺栓孔应 100%自由通过较设计 孔径小 1.0mm 的试孔器;板梁的螺栓孔应 100%自由通过较设计孔径小 1.5mm 的 试孔器方可认为合格。 磨光顶紧处应有 75%以上的面积密贴,用 0.2mm 塞尺检查,其塞入面积不得 超过 25%。 试拼装经验收合格后解体,转入涂装工序。 2、预拼装 将杆件预先拼装成桁片或节段,再进行吊装的工作称为预拼装。工地预拼装 是厂内试拼装的再现。 TB10415-2003《铁路桥涵工程施工质量验收标准》规定:在支架上拼装钢 桁梁时,冲钉和高强度螺栓总数量不得少于孔眼的 1/3,其中冲钉应占 2/3,孔 眼较少部位冲钉和高强度螺栓数量不得少于 6 个。 十一、涂装 对应标准 TB1527-2004,《铁路钢桥保护涂装》。 1、涂料 涂装材料的检验应符合下列规定: 涂装材料按《铁路钢桥用防锈底漆供货技术条件》(GB/T 2772)、《铁路钢桥 17 用面漆、中间漆供货技术条件》(GB/T 2773)、《富锌底漆》(HG/T 3668)、《铁路 钢桥保护涂装》(GB/T 1527)进行检验; 每个涂装材料品种按不同生产批号各抽取一个样品,样品的数量应满足检验 的需要; 检验结果中如有某项指标存在争议时,允许在该批涂装材料中再随机抽取一 个样品,重新进行检验; 防锈底漆耐盐雾性能和储存期、中间漆配套性能和储存稳定性、面漆耐人 工老化性能和储存期、防锈防滑涂料耐盐雾性能、6 个月时的抗滑移系数和储存 期等型式检验项目为供应商保证项目,不作为用户必检项目。 2、除锈 除锈的目的是要清除工件表面的污物和铁锈,要保证清洁度达到设计要求, 还要获得足够的粗糙度。对应标准 GB11373-89《热喷涂金属表面预处理通则》。 喷砂除锈清洁度用 Sa 来表示;手工和动力工具除锈用 St 来表示;火焰除锈 用 FI 来表示。 桥梁钢结构的主要杆件均用喷砂除锈。附属构件外表面清洁度 Sa2.0,主体 构件外表面清洁度 Sa2.5,高强度螺栓连接面的清洁度 Sa3.0。 表面粗糙度表示方法对应标准 GB/T1031-95《表面粗糙度参数及其数值》。 粗糙度一般用 Rz、Ra 、Ry 来表示。 4Ra=Rz 涂装涂料层时,钢表面的粗糙度规定为 Rz25~60μ m,电弧喷涂锌或铝金属 时,钢表面的粗糙度规定为 Rz50~100μ m。 喷砂除锈,一般情况下,一把枪每小时可喷10m2,一个工作日可完成80~ 100m2 左右。 涂层附着力的检测:拉开法,对应标准 GB5210-85;划格法,对应标准 GB/T9286-98。 底漆保证涂层与基材之间的附着力; 中间漆保证涂层的厚度; 面漆要保证耐候,且要美观。 涂料的损耗率一般为150%左右。 3、涂装工艺 经喷砂清理后的杆件应在四小时以内进行涂装。第一道漆未实干前不得涂第 二道。底漆、中间漆最长暴露时间不超过七天。 涂装时,杆件表面不允许有雨水、结露,相对温度不高于 80%,环境温度对 环氧类和聚氨类涂料不得低于 10℃、对醇酸类涂料不得低于 5℃。涂装后 4 小时 内应保护免受雨淋。 涂层不允许有剥落、咬底、漏涂、气泡、分层等缺陷。涂层应均匀、平整、 有光泽,允许有不影响防护性能的轻微桔皮、流挂、起皱,漆膜附着力要达到 GB/T9286-98 的规定。 18 箱形杆件端隔板以内的防腐采用封闭式措施,即端隔板的所有缝隙需用围焊 密封,以防水汽进入引起钢板锈蚀。 注明不涂装的部位不得涂装,安装焊缝处应留 30~50mm 暂不涂装, 即接头 处 30~50mm 宽不涂装,以免影响工地安装焊接质量。 涂装后应在规定的位置、涂刷杆件标记,并核对钢印号。 杆件码放必须在涂层实干后进行,在堆码、运输和安装过程中,对漆膜损伤 处要及时补涂。对大面积损伤的,必须重新打砂按层修补。局部小面积损伤的用 手工打磨,进行修补。 4、钱江四桥、新光大桥、坝陵河大桥涂装体系比较 钱江四桥钢结构涂装要求 序号 项点 名称 道数 每道厚度 合计 电弧喷铝 1 ≥200μ m 钢结构外露 881-D 环氧云铁封闭漆 2 1 表面 881-YM 丙稀酸聚氨酯面漆 2 20μ m 25μ m 在工厂涂刷的总厚度 265μ m 2 钢箱内表面 环氧耐磨漆 2 80μ m 在工厂涂刷的总厚度 160μ m ≥200μ m 40μ m 50μ m 160μ m 序 项点 号 新光大桥钢结构涂装要求 名称 道数 环氧富锌底漆 1 每道厚度 80μ m 合计 80μ m 钢结构外露 环氧云铁中间漆 1 80μ m 80μ m 1 表面 脂肪族聚氨脂面漆 2 40μ m 80μ m 在工厂涂刷的总厚度 200μ m 环氧富锌底漆 1 80μ m 80μ m 2 钢箱内表面 环氧厚浆漆 1 150μ m 150μ m 在工厂涂刷的总厚度 230μ m 序号 项点 桥面板上表面 1 (两侧检修道 护栏之间) 构件外表面及 2 桥面板其它外 表面 坝陵河大桥钢桁加劲梁涂装要求 涂装体系 道数 喷砂 Sa2.5 醇溶性无机硅酸锌车间底漆 1 喷砂 Sa2.5 醇溶性无机富锌底漆 1 每道厚度 Rz40~80μ m 25μ m Rz40~80μ m 75μ m 合计 25μ m 75μ m 19 3 箱形构件未封 闭内表面 4 普通螺栓、螺 帽、垫圈、螺钉 5 高强度螺栓 环氧云铁封闭漆 环氧云铁中间漆 聚氨脂面漆 喷砂 Sa2.5 环氧富锌底漆 环氧厚浆漆 环氧面漆 热锓锌 1 25μ m 25μ m 2 70μ m 140μ m 2 40μ m 80μ m Rz40~80μ m 1 80μ m 80μ m 2 75μ m 150μ m 1 50μ m 50μ m 600g/m2 与其它连接处构件外表面相同,施工完成后统一涂装 6 高强度螺栓 栓接面 喷砂 Sa3.0 HFS-2 无机硅酸锌防滑防锈漆 1 Rz40~80μ m 80~160μ m 空气喷涂 我们仅对钢结构外露表面进行比较。钱江四桥电弧喷铝取代了底漆, 电弧喷铝防腐效果好,但成本较高。电弧喷铝之后要立即封闭,钱江四桥 的封闭漆为 881-D 环氧云铁漆 2 道 40μ m(封闭漆一般不要求厚度,吸 附 饱 和即可。第二道封闭漆实 为中间漆,显然中间漆的厚度偏薄);新光 大桥和坝陵河大桥喷砂除銹后无电弧喷铝,而是采用底漆。但二者所用底 漆不同,新光大桥采用的是环氧富锌底漆,无需封闭,且附着力较大,然 后 用 环 氧 云 铁 中 间 漆 和 脂 肪 族 聚 氨 脂 面 漆 。 而 坝 陵 河 大 桥 采 用 的 是 醇溶性 无机富锌底漆,醇溶性无机富锌底漆附着力较小,且需用环氧封闭漆封闭,然后 采用环氧云铁中间漆和聚氨脂面漆。 三座大桥均采用聚氨脂面漆,聚氨脂面漆在国内已使用多年,历史证明可以 获得满意的防腐效果。这三座大桥都曾经酝酿采用氟碳漆面漆,氟碳漆感观效果 好,但成本太高,国内虽已有使用,可是年限太短,难以证明其长期防腐的效果。 十二、高强度螺栓 对应标准 GB/T1228~1231-2006。 1、高强度螺栓检验项目 楔负载、螺母保证载荷、螺母和垫圈硬度、连接副扭矩系数。 高强度螺栓连接副扭矩系数试验,每 3000 套取 8 套。扭矩系数的平均值应 在 0.110~0.150 之间,标准偏差不大于 0.0010。 扭矩系数: k ? T P?d 20 T—高强螺栓扭矩值,N·m; P—高强螺栓预拉力,KN; d—高强螺栓公称直径,㎜。 ? 标准偏差: ? ? (x ? xi )2 n ?1 xi—扭矩系实验值; x—扭矩系平均值; n=8; 2、高强度螺栓连接面抗滑移系数试验 栓焊梁抗滑移系数检验以 2000 吨为一批,不足 2000 吨视为一批,每批在出 厂时和架设时各检验三组试件(二块芯板、二块盖板为一组)。设计文件对抗滑移 系数试件的数量及规格有要求时,按设计文件执行。试件出厂时抗滑移系数不小 于 0.55,安装时不小于 0.45。 试验方法和试件尺寸,对应标准 TB2137-90《铁路钢桥栓接板面抗滑移系 数试验方法》和 GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》。 ?? N n ? ? Pi N-滑移载荷,KN; n-摩擦面数量,n=2; ∑Pi-试件滑移一侧高栓预拉力, KN。 3、高强度螺栓施工及验收规定 对应标准 TBJ214-92《铁路钢桥高强度螺栓连接施工规定》。 高强度螺栓连接应按板束厚度所对应的螺栓长度使用;高强度螺栓连接副应 按每班实际需求量领取,严禁乱拿、乱扔、乱放;下班时必须将安装剩余的高强 度螺栓连接副放回原保存处或装箱妥善保管,严禁个人自行存放;高强度螺栓连 接副的安装应在构件中心位置调整合格后进行; 构件拼装前,应除去毛刺、飞边、焊接飞溅物,栓接板面必须干燥平整,严 禁在雨中作业; 安装时,螺栓穿入方向应以施拧方便为准,并力求一致; 安装时,严禁强行穿入螺栓。对于不能自由穿入的栓孔,应用与栓孔直径相 同的绞刀或钻头进行修孔或扩孔(JGJ82-91 规定:修整后孔的最大直径应小于 1.2 倍螺栓直径)。需扩孔时应经设计同意,严禁气割扩孔,且应有施工记录备 案; 高强度螺栓连接副组装时,注意螺栓头、螺母、垫圈的安装方向,螺母带圆 台面的一侧应朝向垫圈有倒角的一侧,螺栓头下垫圈有倒角的一侧应朝向螺栓头, 严禁安反; 不得用高强度螺栓兼作临时螺栓;在安装过程中,不得碰伤螺纹,钢板摩擦 面及螺栓均不得沾染赃物; 高强螺栓连接副的拧紧采用扭矩法拧紧,拧紧分初拧、复拧和终拧三步进行。 初拧复拧扭矩值为终拧扭矩值的 50%。复拧、终拧高强螺栓分别用白、红色油漆 21 在螺母与垫圈同一部位涂上标记,以防漏拧; 施拧前,定扭矩施拧扳手必须进行标定,其扭矩误差不得大于使用扭矩值的 ±5%; 高强度螺栓连接副的拧紧应在螺母上施拧,施拧顺序应从板节点中刚度大的 部分向不受约束的边缘进行; 终拧时,螺栓、垫圈不得与螺母一起转动,否则应更换高强度螺栓连接副, 按操作程序重新进行; 当拼装出现摩擦面间隙时,应按 TBJ 214-92 的相关规定处理。间隙小 于 1mm 时不处理;间隙 1~3mm 时打磨;间隙大于 3mm 时加垫。 高强度螺栓连接副的初拧、终拧应在同一工作日内完成。 高强度螺栓施工损耗率一般为 8%左右(含工地试验用螺栓)。 4、高强度螺栓的使用长度 L L=L′+△L L′-连接板束的厚度(mm); △ L-附加长度(mm); △ L=m+2s+jp m-高强度螺母公称厚度(mm); s-垫圈厚度; i-螺纹扣数,取 2~3; p-螺纹的螺距(mm)。 当 L≤100mm 时,可按螺栓长度以 5mm 为一个规格的规定,将其个位数按 2 舍 3 入、7 舍 8 入的原则,计算出使用长度;当 L>100mm 时,可按螺栓长度 以 10mm 为一个规格的规定将其个位数按 4 舍 5 入的原则,计算出使用长度。 高强度螺栓的附加长度也可以查表,JGJ82-91 表 3.4.1 螺栓直径 12 16 20 22 24 27 30 大六角高强度螺栓 25 30 35 40 45 50 55 扭剪型高强度螺栓 25 30 35 40 经查表得到的数据,仍然要进行 2 舍 3 入、7 舍 8 入或 4 舍 5 入,得到最终 的使用长度。 5、每 批 高 强 度 螺 栓 连 接 副 的 终 拧 扭 矩 由 下 式 计 算 确 定 : T=K*P*d T-终拧扭矩; K-扭矩系数平均值; P-高强度螺栓预拉力; d-高强度螺栓公称直径。 6、高强度螺栓连接副的施工质量检查 高强度螺栓连接副的施工质量检查应由专职质量检查员进行; 高强度螺栓连接副的终拧检查应在终拧结束 4h 后进行,且应在 24h 内完成; 检查用扭矩扳手使用前必须标定,其扭矩误差不得大于使用扭矩值的±3%; 高强度螺栓连接副初拧后必须 100%的进行小锤(约 0.3kg)敲击检查; 高强度螺栓连接副终拧后,应对节点螺栓总数的 5%且不得少于 2 套进行检 查。具体操作可按 TBJ 214-92 的相关规定进行。 7、高强度螺栓标志 高强度螺栓标志,举例:10.9S 22 10-高强度螺栓抗拉强度的 1/100(MPa),即抗拉强度为 1000 MPa; 9-高强度螺栓屈强比的 10 倍,即屈服强度为 900 MPa; S - 高强度螺栓。 十三、钢结构计量方法 TB10212-98 :大于 0.1m2 的缺角扣除,焊缝重量按杆件重量的 1.5%计 产品试板按实际重量计。 GB50500-2003: 以外接矩形面积来计算质量,不扣切肢,不加焊缝重量。 23 欧宝体育官网

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