《单箱单室钢箱梁》_优秀范文十篇 www.fanwen99.cn
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范文一：9单箱多室钢箱梁加工制作工艺研究单箱多室钢箱梁制作工艺研究中铁十五局集团第三工程有限公司
要：在桥梁工程领域中,为满足使用功能、承载功能及美观度的要求,单箱多室钢箱梁应用比较广泛,其具有截面性能佳、结构承载能力强、外表平整美观等优点。本文以单箱多室钢箱梁制作技术为研究对象,分别讨论了箱形梁的工程材料管理、制作要求、胎架搭设、工艺流程、焊接变形及线形控制等内容，不但确保了工程质量，而且提高了施工进度，感观质量达到优良标准。关键词：单箱多室 钢箱梁 工艺流程 焊接变形及线形控制 感观质量1．工程概况深圳市深南益田立交为益田路上跨深南大道立交工程，桥体利用广深港客运专线福田站车站地下结构的柱做为桥墩，全桥为三联连续钢箱梁桥（见图1.1 平面布置图），具体跨度及部位见钢箱梁一览表1.1。上部构件采用等截面单箱多室的钢结构箱梁，三联钢箱梁沿路线中心全长为96.26＋151.28＋120.26=367.8m，全桥三联共长为381.2m，宽度25.5米，主体钢箱梁总重4800吨，主梁立面两侧各设 4.4％纵坡，竖曲线半径 2400 米，桥面铺装行车道采用SMA沥青混合料；桥台处采用NJSF80型伸缩缝，16号及29号交接墩顶采用NJSF160型伸缩缝。 图1.1 钢箱梁平面布置图表1.1
钢箱梁布置一览表钢箱梁结构部件（见图1.2，钢箱梁纵断面图）主要分为：桥面顶板、底板、内侧腹板、外侧腹板、横隔板、U型肋、球扁钢肋以及其他肋板等部件组成。 图1.2 钢箱梁纵断面图2．主要劳动力及设备机具计划2.1劳动力计划：主要劳动资源投入见表2.1.表2 .1 制作所需劳动力2.2主要机械设备：制作加工主要机械设备见表2.2。表2.2 主要机械设备一览表3.工程材料及其管理3.1 工程主材料本工程中主体钢构件钢材采用（钢厂定轧的）Q345D低合金高强度结构钢，其质量标准应分别符合我国现行国家标准《桥梁用结构钢》（GB/T714-2000）的要求。钢材交货状态是：t<20mm钢板按正火控轧状态交货，t≥20mm钢板按正火状态交货，并提供生产钢板的性能基础实验的证明材料。所有材料均应专材专用，不得任意代用。3.2
工程焊接材料所有的焊条、焊丝、焊剂均应与主体金属相适应，应符合《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-2002）。Q345D之间的焊接用焊条选用符合《GB5118》的E500系列焊条。自动焊接或半自动焊接采用的焊丝和焊剂应与主体金属强度相适应，焊丝应符合现行国家标准《熔化焊用焊丝》或《气体保护焊用焊丝》（GB/T14957）的规定。自动焊接或气体保护焊接采用的焊丝和焊剂，其熔敷金属的抗拉强度不应小于相应焊丝的抗拉强度，焊接后的抗拉强度不应小于母材的抗拉强度，按规范要求应检测的原材料经检测后方可使用。3.3
涂装材料钢箱梁涂装材料分别为：箱体外表面用：无机硅酸锌底漆，环氧富性底漆，环氧封闭漆，环氧云铁漆，聚胺脂面漆；箱体内表面用：无机硅酸锌底漆，环氧富锌底漆 环氧云铁漆2道 3.4
材料管理3.4.1 钢材进场后，应对其表面质量和表面缺陷进行检查，检查钢板尺寸、厚度、重量；检查钢板平整度，钢板2米范围不允许有S变形或折皱，每米平面度偏差在1mm以内，两端各2m范围内和顺平整，偏差2mm/m。3.4.2 钢厂对钢板要有材质合格证明材料。3.4.3 供货钢板均必须有钢厂质量证明书，钢结构加工厂必须对钢板进行抽检和复检。钢材按同一厂家、同一材质、同一板厚、同一出厂状态每60吨抽检一组试件。3.4.4 钢板要采用悬挂标志牌，标志所示内容还应包括序号/制造号、目的地、理论重量与规格。3.4.5 钢板不得露天存放，应存放在厂房内，并离地20cm以上。3.4.6 如钢板检测不合格，应再加强检测频率，直到对每块板进行检测，如发现仍有不合格的板材，不得再使用，应清除出场。4.箱梁构件制作要求及工艺流程 钢箱梁加工制作流程： 4.1
加工制作前准备 4.1.1钢板的矫平由于建筑结构钢板主要是轧制钢材，钢板在轧制过程中有残余变形和轧制内应力的存在，存放时间过长会释放残余变形，所以对于存放较长时间的钢板在投入生产加工制作之前需要进行钢板加工前的处理，钢板加工前的处理主要采取矫平机机械冷矫平加工；矫平的目的是消除钢板的残余变形和减少轧制内应力，从而可以减少制造过程中的变形，确保投入工程钢材材质表面致密性能均匀、平整要求，保证板件平面度的必要设备如下图示。本工程主要钢材均为钢厂新定制钢板，进入加工厂的钢板全部是经过校平后的钢板，可以满足使用要求。 4.1.2钢板的预处理采用专用钢板预处理生产线对钢板进行除锈，喷砂除锈等级不小于Sa2.5级。为了保证制作过程中主材和零件出现返锈的现象，在装配前除了对所有焊接部位30mm宽范围进行贴纸防护外，其余部位须喷无机硅酸锌车间底漆一道，涂漆在板材进行除锈处理4小时内完成，干膜厚度不小于25um。 4.1.3钢板的NC切割构件放样采用计算机放样技术，放样时必须将工艺需要的各种补偿余量加入整体尺寸中，为了保证切割质量，厚板切割前先进行表面渗碳硬度试验，本公司吸收国外先进工艺，切割优先采用数控精密切割设备进行切割，选用高纯度98.0%以上的丙稀气加99.5%的液氧气体，可保证切割端面光滑、平直、无缺口、挂渣，坡口采用半自动切割机进行切割，如果局部出现缺口、挂渣等缺陷，要进行补焊和打磨、修复，保证下料环节的质量。针对本工程钢构件钢材数控下料切割生产图片如下： 钢板打砂预处理设备
数控下料设备 4.2
加工材料及技术准备4.2.1 施工单位应根据设图纸及总体方案编制钢结构制作施工工艺细则文件；同时根据设计图纸绘制详细加工图纸，并经批准后进行施工。4.2.2
工艺评定：根据设计要求对一级对接焊缝、二级主要角焊缝进行试件工艺评定，工艺评定要分为现场和工厂加工两种情况。根据焊缝设计要求等级及《铁路钢桥制造规范制》TB制定试件板及焊接技术参数，按照焊接技术参数进行焊接，操作时焊接参数如有修正必须做好记录。试件完工后，委托有资质的检测机构进行无损检测、物理试验并出具其检测报告，根据检测报告结果，来最终确定焊接工艺。钢箱梁焊缝主要包括有：箱梁顶、底板和腹板的对接焊缝，箱梁腹板与顶、底板的连接焊缝、各种加劲肋的焊接。焊接所使用的焊接工艺必须经评定合格。根据设计及结构特点，结合可能采用的焊接方法，初步拟定下列焊接工艺评定工作，具体焊接评定部位见表4.1：表4.1 工艺评定表（工厂加工）加工厂的平对接焊接工艺初步确定如下：开V型坡口，以CO2气体保护焊打底，然后采用埋弧自动焊焊接；翻身，以碳弧气刨或打磨清根，然后埋弧自动焊盖面。加工厂的各种部位的T型和十字型焊接工艺初步确定如下：开不对称K型坡口，在大坡口面以CO2气体保护焊打底，然后连续焊接；达到设计要求的焊角高度；在小坡口面以碳弧气刨或打磨方法清根，然后连续焊接；达到设计要求的焊角高度。4.2.3 钢板使用前应进行矫平预处理，矫平只能使用冷矫平，使其钢板表面偏差在1mm/m范围内。4.2.4 对钢板进行规定项目的检查和试验，主要是表面质量、内部质量、力学性能、焊接材料进行试验。4.3
放样号料 4.3.1 放样4.3.1.1.按照施工设计图纸和施工工艺的要求对形状复杂的零部件,采用计算机CAD进行放样,以确定各个零部件的精确尺寸；然后输入到数控加工设备加工。4.3.1.2.对3米节段钢箱梁面板、底板宽度方向允许偏差正负1.0mm；在长度方向应加放2mm加工焊接收缩余量；4.3.1.3.切割工艺根据评定试验结果编制，切割表面不应产生裂纹。应优先采用精密(数控、自动、半自动)切割下料，剪切边缘应整齐、无毛刺、反口等缺陷，缺棱应不大于1.0mm，数控切割下料编程时除应考虑焊接收缩量之外，还应考虑切割热变形的影响。手工气割仅用于工艺特定或切割后仍需机加工的零件，采用普通切割机或手工火焰切下料应根据施工图和工艺文件先作样（样板、样条、样杆），作样时应预留焊接收缩量、加工余量等。4.3.2.排板4.3.2.1排板时尽量考虑钢板的使用率，降低料损； 4.3.2.2相邻之间的焊缝应错开不小于200mm的距离；4.3.2.3严禁出现十字焊缝，焊缝错开最少20cm；该要求同样适用于现场整体拼装焊缝的要求。（环型焊缝除外）4.3.2.4当厚、薄板之间相对接，并且板厚差大于4.0mm时，则应按施工蓝图要求1:8的斜度削斜，斜度利用半自动切割加工成形。（见下图4.1）；4.3.2.5钢箱梁的面板、底板、腹板的对接焊缝应错开200mm以上（见下图4.2）。 图4.1
图4.24.3.3号料与划线4.3.3.1. 零部件加工：因桥箱梁为多块大小不一的钢板焊接成型的，所以各种规格的零部件很多，我们对其进行分类划分，分别为桥面顶板、底板、桥内侧腹板、桥外侧腹板、横隔板、U型肋、球扁钢肋、及其余肋板等，为了保证其零部件的尺寸，均采用1：1放样式制作，对其形状较复杂的横隔板进行数控下料，以保证尺寸精确。U型肋的制作先用下料机切割成直条钢板，然后采用专用模具在折弯机折弯成型，尽量采取定制件。号料前应先确认材质和熟悉工艺要求，然后根据排版图、下料加工单和零件草图进行号料。号料的母材必须平直、无损伤及其他缺陷，否则应先矫正或剔除.4.3.3.2焊缝坡口：根据设计要求按《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000》）规范施工。4.3.3.3划线公差要求：4.3.3.4划线后应标明基准线、中心线和检验控制点。作记号时使用凿子一类的工具，样冲标记其深度应不大于1.0mm，钢板上不应留下深度大于1mm的划痕，超过1mm要进行处理。4.3.4切割和刨削加工 4.3.4.1切割工具的选用：4.3.4.2切割前应清除母材表面的油污、铁锈和潮气；切割后气割表面应光滑无裂纹，熔渣和飞溅物应除去，剪切边应打磨。 4.3.4.3气割的公差度要求：4.3.4.4坡口制作钢板坡口加工主要采用半自动切割机进行坡口,钢板坡口尺寸按设计详图要求的尺寸进行坡口加工；气割坡口后清除割渣、氧化皮、铣削毛刺，检验几何尺寸合格后进入下道工序。 4.3.4.5切割后应去除切割熔渣；对于组装后无法精整的表面，应在组装前进行处理。4.3.4.6火焰切割后须自检零件尺寸，然后标上零件号，再由质检员专检各项指标，合格后才能流入下一道工序。4.3.4.7刨削加工的允许偏差4.3.4.8端部铣平和半自动气割的允许偏差4.3.5钢板拼板对接4.3.5.1钢板拼接、对接应在平台上进行，拼接之前需要对平台进行清理；将有碍拼接的杂物、余料、码脚等清除干净。4.3.5.2钢板拼接之前需要对其进行外观检验，合格后方可进行拼接；若钢板在拼接之前有平面度超差过大时，需要在钢板矫正机上进行矫正；直至合格后才进入拼接。4.3.5.3按拼板排料图领取要求对接的钢板，进行对接前需要对钢板进行核对；核对的主要指标包括：对接钢板材质、牌号、厚度、尺寸、数量，对外观表面锈蚀程度等。合格后划出切割线。4.3.5.4拼接焊接：拼板焊接坡口可采用半自动切割机、NC切割机、刨边机等进行坡口加工；火焰切割坡口后应打磨焊缝坡口两侧20~30mm。拼板焊接采用小车式埋弧焊机进行焊接。 4.4
钢箱梁单元的组合拼装（25.5m整体拼装）4.4.1车间组装钢箱梁前必须车间内搭建零部件总组装地面胎架，搭建胎架材料采用热轧槽钢或工字钢，规格不小于[16，槽钢每根长度为11米，根据设计图纸的纵坡、横坡和起拱度尺寸有技术部细化出胎架所需的坐标和控制点尺寸。每次组装前应对胎架进行检查，确认合格后方可组装。梁段组装过程中应避开日照的影响，用经纬仪和测距仪监控主要定位尺寸。槽钢布置间距与钢箱梁的横隔板的间距相同，使用水准仪将每一根槽钢所在位置的纵坡、横坡和起拱度尺寸标出和固定，然后将槽钢连接成整体刚性胎架。
4.4.2组装前应熟悉图纸和工艺文件，按图纸核对零件编号、外形尺寸和坡口方向，确认无误后方可组装。采用埋弧焊、CO2 气体保护焊及低氢型焊条手工焊方法焊接的接头，组装前应彻底清除待焊区域的铁锈、氧化铁皮、油污、水分等有害物，使其表面显露出金属光泽。组装时应在对接焊缝和主要角焊缝的端部连接引板，其材质、厚度、坡口应与所焊件相同。U型板及顶板设在自动定位组装胎架上进行。所有零件在组装前应进行尺寸检查，合格后方可组装。4.4.3 单元拼装采用正装法拼装，拼装顺序为底板—横隔板---腹板---肋板---顶板。拼接后检查拼接尺寸、板缝宽度、板边弧线、拱度、高度，同时还要进行板的冲突检查。对存在问题的零件要进行整修，不能整修的要重新进行加工。4.4.4 U型肋与顶板焊接前，内侧应完成涂装，所有切割处均打磨平肋与顶板之间采用单面坡口焊接。 U型肋对接焊缝、在工厂坡口双面焊接，焊缝凸起高度≤1 mm，宽度≤20mm；现场采用单面坡口对焊，内衬永久性钢板垫片（4mm）。4.4.5 各类焊缝坡口型式应按本桥设计图纸、焊接工艺及相应规范要求进行加工。4.4.6 分段拼装应考虑必要的防止变形的措施，如设置假隔舱，以确保接头尺寸精度。4.4.7 应设置单向或双向弧形胎架拼装弧形分段，胎架要有足够的刚度，每段组装完成后需进行复测和调整。4.4.8冷校的环境温不应低于5℃，矫正时应缓慢用力，总变形量不应大于变形部位原始长度的2%。热校正加热温度应控制在600～800℃，不允许超过控制温度，严禁水冷，不易在同一部位多次重复加热。4.5 厂内分段预拼装4.5.1
为了确保现场安装尺寸精确、安装顺利，预拼装是非常必要的。预拼装是构件的组件与组件、分段与分段进行试拼，每一试拼单元必须是相邻组件与分段，至少相连的6段，纵横均应进行试拼，拼装时特别要注意对接口的平整和垂直度。试装不合格不能出厂，.试拼合格后运走前面5段，留下1段前移用于下批试拼。本工程采用的分段制作，整体预拼装。4.5.2
试拼装在拼装胎架上进行，胎架根据钢箱梁线型设计，应对胎架进行总体测量。要求各构件应保持自由状态，接缝符合规范要求。4.5.3
均应逐个检查，证明焊缝及构件各部尺寸、形状符合要求后，再进行预拼。4.5.4
预拼过程中，应检查拼接处有无互相抵触的情况。4.5.5
对拼装好的构件及零件进行编号、登记，绘制拼装编号图。4.5.6
钢梁厂内组装允许偏差（单位：mm）下面就典型分段整体瓶装的详细装配程序以图示方式表示如下：第一步：在厂房内铺设胎架，胎架标准按照3.4.1规定执行。根据厂方的实际情况，胎架铺设考虑六个横向分段长度，原则上横向胎架设置在横隔板对应位置，每品横向胎架做成可调节胎架，调节幅度暂定每格50mm，其间的差值，可以通过垫板调节。通过调节胎架标高，使胎架本身形成图纸要求的起拱度。下图为一组典型胎架平面布置图。 胎架的纵向布置需根据加工车间的跨度来合理布置，本公司生产车间为24m跨度，按照横向分段每3m一段，每组胎架可以按照6段，18m设置，车间两侧还有3m的安全通道，满足正常的通行和安全生产要求。下图为典型胎架横向剖面图 我们的加工方案就以一组25.5m X 18.0m胎架为例进行图示说明。第二步：铺设中间底板。水平投影图示如下： 特别提醒注意的是，在底板上胎前，必须在平面钢平台上完成对接焊和切割坡口工作，对接焊必须按照验焊要求验焊合格后才可以上胎架铺设；同样，分段间的对接缝坡口必须严格按照图纸规定的坡口形式切割好，并打磨到规定的质量，经过质检部验收合格后，才允许上胎架铺设。底板的铺设要按照胎架自然形成的起拱度铺设，每组胎架可以铺装六块分段的底板。 第三步：所有装配在底板上的零件、纵横构件划线工作，在报质检部检验合格后，装配中间底板球扁钢纵骨，仅点焊到底板上。在纵骨上胎前，必须完成分段处对接缝切割坡口工作，并打磨到规定的质量，经过质检部验收合格后，才允许上胎架铺设。横剖面及水平投影图示如下：
第四步：装配横隔板和腹板，点焊到底板上。在横隔板及腹板上胎前，横隔板必须在平面钢平台上完成人孔及加强板的焊接工作，与底板、顶板及腹板连接部位的坡口必须严格按照图纸规定的坡口形式切割好；在腹板上胎前，必须在平面钢平台上完成腹板与顶板、底板及腹板在分段间的坡口切割工作，坡口必须严格按照图纸规定的坡口形式切割好，并打磨到规定的质量，经过质检部验收合格后，才允许上胎架铺设。第一小节装配第一块横隔板，点焊到底板上。横剖面及水平投影图示如下：
第二小节装配第一块和第二块腹板，点焊到底板上。腹板装配图示如下： 第三小节依次装配第二块横隔板，第三块腹板；第三块横隔板，第四块腹板---直至完成第五块横隔板，第六块腹板。装配时必须按照顺序从一边向另外一边装配，因在第二小节已经装配完两块腹板，第三小节从第二块横隔板依顺序装配。横隔板和腹板的装配顺序横剖面及水平投影图示如下： 第五步：班组自检，自检合格后再次报检，由质检部检验合格后进行加固焊接，并注意变形情况，随时校正。第六步：移交焊接班组进行连续焊接。焊接顺序及焊接工艺是控制箱型梁整体变形的关键，焊接时要格外注意以下几点：首先在正式焊接前，对所有焊缝进行打底焊接，锁定各构件间的连接，避免因焊接变形产生的应力拉裂加固焊点，造成局部甚至整体较大变形；其次焊接所有立缝，尤其是横隔板与腹板相交的立缝，焊接时务必要保证采用对称焊接；最后再焊接平角焊。所有焊接要保持连续性，焊工焊接过程中，焊接电流、电压、速度应尽可能保持一致，有效避免局部变形。第七步：顶板倒装，在钢板平台上单独起胎，胎架仅要求保证起拱度的短桩即可。顶板铺装同样按照每组胎架六个横向分段长度考虑。特别提醒注意的是，在顶板上胎前，必须在平面钢平台上完成对接焊和切割坡口工作，对接焊必须按照验焊要求验焊合格后才可以上胎架铺设；同样，分段间的对接缝坡口必须严格按照图纸规定的坡口形式切割好，并打磨到规定的质量，经过质检部验收合格后，才允许上胎架铺设。顶板单独起胎（倒装）第八步：所有纵横构件划线工作，在报质检部检验合格后，装配中间顶板U型钢纵骨，仅点焊到顶板上。在U型钢纵骨上胎前，同样须完成分段处对接缝切割坡口工作，并打磨到规定的质量。同时，按照第3.4.4要求，必须完成U型钢内部的涂装工作，经过质检部验收合格后，才允许上胎架铺设。 顶板划线，装配U型纵骨（倒装）第九步：班组自检，自检合格后报检，由质检部检验合格后进行加固焊接，并注意变形情况，随时校正。第十步：移交焊接班组进行连续焊接，焊接时同样要注意三点：首先在正式焊接前，对所有焊缝进行打底焊接，锁定U形纵骨与顶板间的连接，避免因焊接变形产生的应力拉裂加固焊点；其次焊接时务必要保证采用对称焊接；最后要注意所有焊接要保持连续性，焊工焊接过程中，焊接电流、电压、速度应尽可能保持一致，有效避免局部变形。说明：第七步~第十步的装配及焊接工作可以与第一步~第六步的装配及焊接工作同时进行。在焊接完成后，进行校正和外观处理，报质检部检验，需要验焊的部位进行内部及第三方验焊，合格后才可进行下一步的工作。在顶板上胎装配前，台上箱体构件必须完成了所有检验工作和验焊工作，盖顶板前须要求业主或监理方完成隐蔽验收工作。第十一步：在正装胎架上盖顶板，装配、点焊，报质检部检验。 第十二步：检验合格后，加强焊接，并移交焊接班组进行连续焊接，焊接时同样要按照第六步和第十步的要求进行。第十三步：整体修正，打磨，报质检部检验，需验焊部位进行内部和第三方验焊。 第十四步：装配两端悬臂梁，在装配之前，两端悬臂梁必须已经完成了所有检验项目，验收合格后才可以上胎装配。悬臂梁的制作可以与主箱梁的制作同时进行或提前进行，前提是悬臂梁的制作进度可以保证整体装配进度即可。悬臂梁的装配顺序横剖面图示如下： 5.焊缝探伤检测5.1设计要求本工程钢箱梁对接焊缝质量应符合《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）规定的一、二级焊缝质量标准。表5.1 焊缝质量分级表表5.2 焊缝无损检验等级5.2检测方法：本工程将选用有无损检测资质的检测单位对本工程钢结构I、II级焊接焊缝质量进行超声波探伤检查。I级焊缝采用100%超声波检测并抽检射线检验，II级焊缝按规范规定进行超声波检测，内腹板与顶（底）板角焊缝、顶板U肋坡口角焊缝及横隔板与腹板的坡口角焊缝采用磁粉检测。5.3检测标准全熔透焊的一、二级焊缝采用超声波探伤进行内部缺陷的检查，检验标准为现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》GB11345-89 B类I级合格。抽查10%的全熔透焊的一级焊缝射线检验标准为现行国家标准《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》（GB）AB类Ⅱ级。磁粉探伤，检验标准为现行国家标准《钢熔化焊脚接焊缝磁粉探伤》（JB/T6061-92），对焊缝表面裂纹的检查，由于制作周期因素只能对钢箱梁分批进行探伤，对每批已超声波探伤合格的钢箱梁先开具超声波、磁粉探伤合格临时报告，便于进入下一工序施工，待每一个施工段的钢箱梁最后一批超声波、磁粉探伤完成，开具正式探伤报告。6.钢箱梁施工质量保证措施6.1 工程质量管理保证措施6.1.1建立三级质量管理体系，在项目部设安全质量部及专职质检工程师，专职质检工程师常驻厂内跟踪检查，制作厂设专职质检工程师，班组设兼职质量检查员，对施工的全方位进行质量管理、监督、检查，并制定切实有效的能够保证工程质量的措施，克服质量通病，创优质精品工程。6.1.2、为确保工程质量，施工中建立质量责任制度、三级质量目标管理制度、技术交底制度、工序“三检”制度、隐蔽工程检查验收制度、质量预控制度、质量管理的奖罚制度等，并在施工中狠抓贯彻落实。加强对工序质量控制，一道工序合格后方可进入下道工序。6.1.3、分项施工的现场要实行标示牌管理，写明作业内容和质量要求，并执行“三检”制度；建立各工序工程的责任制，明确各工序施工的主要人员，以保证质量责任的可追溯性。6.1.4
广泛开展技术咨询、技术创新、技术攻关、QC小组活动，积极采用新工艺、新材料、新设备，逐步提高施工技术水平和施工质量。6.1.5
聘请有资质的检测单位负责焊接质量检测，严格按照规定要求进行要求的试验和检测，保证检测频率，不合格的坚决按要求处理。6.1.6
建立技术先导试验制度。对施工中所用到的焊接工艺、组装工艺、涂装工艺等要先进行试验，试验合格后再组织大面积施工。6.2
焊接变形控制措施6.2.1 焊接变形试验焊接变形的影响因素很多，如板厚、焊缝长度、焊接类型、焊缝截面积、焊接线能量，约束条 件等。为确保能准确控制焊接变形，施工前应对焊接变形进行试验，具体方法是：焊接时对环缝焊前（打点距离300mm）和焊后进行跟踪量测，确定在各部位、缝宽、板厚、气温条件下的相对收缩量，建立一定的数量关系，并据此采取措施控制焊接变形。6.2.2 焊接变形控制技术1）、下料下料前用平板机将板料进行平整，确保板料平整度符合规范和设计要求。下料时采用无余量法控制尺寸，既是将焊接变形数量考虑到板块尺寸中，下料尺寸适当加大，使板材焊接后的尺寸最终符合设计要求尺寸。2）、装配及固定加强对下料和组装人员的技能培训，确保下料和装配精度，避免因操作人员技能所导致的装配错边。采取工装对组装完毕的梁体加以固定后施焊，防止施焊过程中产生的角变形，同时减少挠曲变形、扭曲变形。3）、正确选择工艺方法及工艺参数，严格控制线能量施工前对材料及构件进行焊接变形试验，就是对焊件在焊前（打点距离300mm）和焊后进行跟踪量测，确定在各部位、缝宽、板厚、气温条件下的相对收缩量及角变形量，并据此采取措施控制变形。钢板焊接变形还要考虑节段拼装过程中产生的变形以及在构件施工过程中产生的变形。焊接变形量可通过经验公式进行估算，但要经过试验来确定具体数值。计算弧焊的热输入量，可以采用以下的公式： 式中Q为热输入量（kJ/mm），V 为电压（V），I 为电流（A），S 为焊接速度（mm/min）。Efficiency（效率）的取值取决于所采用的焊接工艺：手工电弧焊为0.75，气体金属电弧焊和埋弧焊为 0.9。根据焊接工艺，可知CO2气体保护焊能量最少，埋弧焊次之，手工电弧焊最大，应尽量采用CO2保护焊接，减少焊接变形。板料的开坡口不宜过大，坡口坡度宜为45°～55°，组件缝隙宜为5～7mm。为控制焊接能量输入量，不宜采用割炬切割方法开坡口，宜采机械冷加工方法打坡口。采用单面焊双面成型。对各种形式的焊缝，如顶板、底板、腹板单元的纵向对接焊缝、环形焊缝、横隔板对接焊缝等采用陶瓷衬垫单面焊双面成型技术。采用自动埋弧焊时，应采用多层多道施焊，根据板厚来确定，一般底板或顶板焊接分4层（4～5道）进行，使用直径小的焊条，一般选择4mm焊条，可大大降低焊接残能量，埋弧焊线能量始终控制在28～33KJ/cm，可有效防止变形。板材焊缝横向一般收缩为1mm，沿纵向收缩量为0.6mm/m（板厚在12cm以上）。板单元（长10米）的焊缝纵向收缩情况一般在4～6mm。另外，在对板单元纵向面外弯曲进行火焰矫形时，面板纵向还要收缩约1.5mm，加上切割坡口及其他矫形过程中的收缩量约0.5mm，共2mm。板单元的横向收缩情况是，正交异性板单元的焊接横向总收缩量约为0.5～1.2mm，一般不超过 1.5mm。4）、选择合理的施焊顺序和方向焊接顺序对焊接变形有一定影响，焊接顺序应遵循先约束大后约束小部位，焊接方向一致、多层同顺序、两侧交替焊接、对称施焊等原则进行选择。（1）在板单元组合焊接时，要从中心向两侧进行对称焊接，分层焊接时要从同一方向焊接；（2）顶、底板纵向对接采用同时同方向焊接或中间向两侧同时反向焊接，以减小焊接变形并保证焊接变形的一致性。（3）在箱形总拼时先横隔板与底板、斜底板的角焊缝或熔透角接焊缝，再焊焊横隔板立位对接，最后焊横隔板的仰横位对接。（4）环缝焊接时，要先从中心向两侧焊接，先焊接底板顶板，最后焊接悬挑梁，顶板和底板尽量同时进行焊接，以减少收缩变形。（5）纵向对接焊缝从一端向另一端焊接，要分层分道焊接，层间温度符合工艺要求。5）、无马板组焊技术。尽量采用无码焊接技术，可有效控制焊接变形，无码焊接工艺是：使用磁吸码，用磁力把钢板固定于胎架 上，不至损伤钢板，也避免了繁杂的修补工作。以压代拉，在平台或胎架上安装板材时采用压铁压紧来实现线型吻合和防止变形。先装构架后焊板缝，确实需要在胎架上焊接的板缝，也要改变传统的先焊板缝后装构架的做法，采用拼板后先进行构架安装，装好构架后一起烧焊，利用构架来限制板的焊接变形。6）、U形肋与顶板坡口角接焊缝变形控制本桥箱梁U形肋板与顶板焊缝为8mm，要求焊缝有效厚度≥0.85倍的U形加劲肋的板厚，且不允许烧穿，并对焊缝进行磁粉探伤检测。焊接以及焊接变形控制难度较大，经综合分析，对U形肋与顶板的坡口（图6.1）,焊接采用药芯焊丝（φ1.2）CO2气体保护自动焊焊接，焊丝对正位置按照图6.2。图 2 图6.2 U形肋与顶、底
焊丝对正位置正交异性板单元U型肋焊接时会在焊缝处产生角变形，变形后的截面情况如图6.3所示，为了有效地采用反变形焊接工艺控制角变形，必须准确了解角变形量θ的大小。 图6.3
顶板变形图因此应进行焊接变形试验，测量顶板和底板焊接后的变形弧度曲线，计算各焊缝在焊接期间发生的角变形量 θ。再根据测量结果，推导焊接变形公式。角变形量θ与焊接线能量E成正比，与板单元的面板厚度t成反比，根据公式，可推得正交异性板单元U型肋坡口角焊缝焊接角变形量初步确定了顶、底板预加的反向角变形量。为保证焊缝有效厚度达到设计要求、控制焊接变形，根据弯曲变形结果，制作如图6.4所示的焊接反变形胎架，使工件在近似船形位置的拘束状态下焊接。整个板块采用同方向施焊，并采用合适的焊枪角度及焊丝送进位置以保证坡口根部熔合良好，保证焊缝表面成型质量。 图 6.4
焊接反变形胎架U型肋嵌补段焊接，如两端同时焊接很容易造成一端因收缩而开裂，解决的办法是先焊接一端定位焊，在焊接另一端，采用CO2气体保护焊分道焊接，尽量减少焊接能量输入，焊接前进行预热50～100℃，焊接后保持温度150℃～250℃。7）、顶、底板的对接焊接与收缩变形控制顶、底板的对接采用实心焊丝CO2气体保护焊打底，埋弧自动焊填充盖面的单面焊双面成型技术。在打底焊道中，过码板处容易出现根部缩孔、弧坑裂纹、反面成型不好以及间隙不匀所引起的焊缝根部熔合不良等问题。在生产过程中通过严格限制打底焊道工艺参数、熄弧处加快接头速度或回焊20mm以上、针对过大或过小的焊接间隙采用向前推或拉的运条方式解决根部熔合不良的问题；并要求焊接完第一道埋弧自动焊后再去除衬垫，让受热下坠的焊缝金属有所依托，避免了由于打底焊道较薄，焊缝受热后易下坠而导致反面余高过高等外观问题；码板在第一道打底焊道焊接完成并等焊缝温度降低之后拆除，以减小焊接变形。对接焊缝间隙控制在4～7mm之间，通过前期生产实测收缩值,使焊接收缩以及变形处于受控状态，从而保证焊接质量和整体制造精度。8）、横隔板对接焊缝的焊接与变形控制横隔板采用整体隔板形式，横隔板在长度方向采用立位对接，宽度方向不同于以前的搭接接头形式，采用仰横位对接，其接头形式见图6.5。 图6.5 横隔板接头形式 立位和仰横位对接横隔板板厚为12mm的，采用单面焊双面成型，背面贴圆弧槽陶质衬垫。厚度为16mm的，立位对接采用双面V形坡口进行焊接。横位对接16mm厚板采用不对称K型坡口，先焊接大坡口侧，再反面清根焊接小坡口侧，保证熔透。9）、 其它焊缝的焊接其余坡口角接、熔透角接以及对接焊缝的焊接除通过采用小的焊接线能量、两侧交替焊接、对称施焊、预留焊接变形量等措施来控制焊接变形外，还采用了下述措施：钢箱梁总拼现场焊接严格按照焊接顺序进行焊接，使焊接收缩量及焊接变形处于受控状态。焊接过程中严格执行焊接工艺参数，焊接材料的保管及使用严格执行要求。培训焊工在室外作业的防风、防雨、除污、除锈、除湿、定位焊质量等意识。10）、采用焊接预热和后热工艺，可减少收缩应力和焊接残余应力，能有效减少焊接变形。焊接前，应采用氧气-乙炔加热方式预热，预热温度为150～250℃，预热范围为焊口两侧150～200mm。11）、加强对焊接变形的观测，积累数据，建立焊接变形与焊接工艺、原材料、施工环境的数学模型，以用来预测以后焊接施工变形量，不断提高精度控制水平。6.3 钢箱梁线型控制措施6.3.1、在施工前，除根据设计给出数据外，还要根据现场安装情况进行细致计算。每跨的预拱度值，要根据跨度及箱梁截面特性进行计算，经过计算，每跨的最大预拱度值见“钢箱梁预拱度值一览表”。具体部位的预拱度按照二次抛物线方程进行布置，见图6.6。 预拱度计算公式：＝f（１y： 预拱度值；f： 最大预拱度值；x:
箱梁长度横向坐标；L： 跨度。图 6.6 预拱度分布图钢箱梁预拱度值一览表４Ｘ2／Ｌ2）按照设计的纵坡度、横坡及预拱度、焊接变形等，计算出详细的高程、长宽尺寸等三维数据，并绘制详细的施工图。钢箱梁在加工及焊接过程中，板单元及节段的三维尺寸要按照实际纵坡、预拱度、横坡来控制，同时要考虑在加工、组装、总拼过程中的焊接变形。焊接变形的具体控制措施参照“6.2节 焊接变形控制措施”。为了保证桥梁总长和成桥线型，要编制具体的线型控制要求和各阶段各分段的线型控制数据。在施工中，采用信息化施工技术，在箱梁施工全过程进行线型监控，监控内容包括整体中心偏位、纵坡高程、横坡高差、预拱弧线偏位、节段长度以及总长等，监控方法是通过精密全站仪、水平仪进行精密测量，在每个节段完成后及时按照规范进行验收，并检查是否符合线型要求，如发现问题，应及时调整高差、焊接顺序及间隙。6.3.2、钢箱梁的零部件，尤其是横隔板等形状复杂的部件，放样采用计算机CAD1：1图形输入数控切割机号料，并在各个工序间均进行严格控制加工和组装尺寸，要详细检查箱梁尺寸、轴线、高度等，严格控制在规范允许范围内。号料采用无余量切割技术，在单元下料时要考虑钢板变形，设计尺寸要加上伸缩量、切割口宽度、打磨宽、焊脚宽度等，以保证组拼后的尺寸符合设计要求。7.结束语本文主要针对单箱多室钢箱梁的组成结构形式，根据类似钢箱梁加工制作的经验，分析了施工中存在的问题，专门研究了单箱多室钢箱梁的制作工艺及控制要点，具有极强的针对性，该制作工艺施工准备工作充足，技术资料图纸齐全，装配顺序合理，焊接方法和顺序正确，预拱度线形控制到位，有效地提高了工作效率和工程质量，而且在广深港益田路立交桥制作施工中得到了广泛应用，制作质量完全符合标准，施工周期短，经济性好，桥梁线形和外观质量得到了有效控制,但是通过操作也反映出一些技术问题，因此为了能更好的完善制作工艺、满足施工需要，请相关专业学者和施工技术人员多提宝贵意见。参考文献[1] 上海市建筑工程局工会主编. 钢结构制造工艺. 北京：中国建筑工业出版社，1975[2] 中国铁建第四勘察设计研究院.《深南益田立交桥设计施工图》[3]《公路工程质量检验评定标准》-JTGF80/1-2004[4]《铁路钢桥制造规范》-TBl[5]《钢结构工程施工质量验收规范》-GB
范文二：单箱多室连续钢箱梁桥空间分析及工程应用 单箱多室连续钢箱梁桥空间分析及工程应用摘要：随着城市及立交工程中钢箱梁桥的大量应用，结构受力更为复杂，以陕西省一座匝道桥为工程实例，建立空间有限元模型进行了仿真分析，并做了荷载试验对比分析，得出了有益的结论，可为此类桥梁的进一步深入研究提供参考。 关键词：单箱多室；桥梁工程；空间有限元分析；荷载试验； Abstract: With more steel box girder bridge was used in city and the overpass，the structure stress also became more complex.In this paper,a ramp Bridges in Shaanxi was taken as an example, structure stress was analyzed with space finite element model.Then the load test was done for the bridge and some useful conclusion was made.All these can give reference for other similar bridges. Keywords: sin bridge E space fin 自改革开放以来，我国城市化的进程不断加快，作为城市交通命脉的城市桥梁建设更是日新月异，各种新型结构型式纷纷涌现。而随着我国综合国力的增强，钢结构特别是钢箱梁在桥梁工程中的应用也日益广泛，它具有混凝土箱形截面梁抗扭刚度大、整体性好的特点，同时具有钢结构轻质高强的特点，使得钢箱梁桥有跨越能力大、桥下净空高、视觉效果好、施工周期短的突出优点，现已城市桥梁建设中的首选桥型之一。 1 结构分析 在空心板、小箱梁等桥梁结构的计算分析时，往往借助于荷载横向分布系数将结构计算的空间问题简化成平面问题，而后通过平面杆系程序加以解决，而横向分布系数的计算根据桥梁结构的形式不同而采用不同的计算方法。而随着整体现浇箱梁、悬臂施工箱梁等结构的出现，传统的荷载横向分布系数往往难于然而在将空间问题平面化的过程中，简化方法较多但各有缺点，如将箱梁简化为数个工字梁后采用空间梁格法计算时存在横向刚度难以模拟和各工字梁质心高度不一致的问题，而在设计中仅采用经验偏载系数1.15又太过笼统。 由于钢材和混凝土相比较具有均质性好、离散性变异性小的优点，反映到结构上则有受力明确的特点。加之近年来计算机仿真技术的飞速发展，使得对钢箱梁桥进行精确分析变得可能。 ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元软件，范围从简单的线性静力计算到复杂的非线性瞬态动力分析。它提供了近190
范文三：09钢箱梁桥同济大学课程第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置? 钢箱梁桥：由钢板通过焊接、螺栓或铆钉 等连接而成的箱形截面的实腹式钢梁作为 主要承重结构的桥梁。钢桥与组合结构桥梁吴 冲 同济大学桥梁工程系Tel.021－ cwu@tongji.edu.cn 靖江
靖江 同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong 1第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置 ? 钢箱梁桥与工形钢板梁相比主要有以下优点：(1) 翼缘宽度大，具有很大的抗弯能力，跨越能力比工形钢板梁大得多，目前钢 箱连续梁桥的最大跨径已经达到300m。 (2) 具有很大的抗扭刚度，荷载横向分配均匀，即使采用单箱结构形式，两个腹 板的弯矩也相差不大，而且适合于扭矩较大的弯桥等复杂桥梁； (3) 具有很大的横向抗弯刚度、横向稳定性好，可以抵抗很大的水平力作用，省 去纵向联结系，对于单箱结构不需要横向联结系。 (4) 单根箱梁的整体稳定性好，便于吊装和无支架施工；并且构件数量比工形梁 少，施工速度快； (5) 梁高小、适合于立交桥和建筑高度受到限制的桥梁等。采用较小的梁高可以 有效的缩短引桥或引道的长度，降低整体工程造价； (6) 横隔和加劲结构等都在箱内，外形美观； (7) 箱内为中空结构，便于布置电缆、水管、煤气管等附属设施。箱内还可以作 为检修和维护的通道。第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置—结构形式（1）沥青混凝土60mm 防水层1mm 钢筋混凝土桥面板150mm CL混凝土桥面的单箱单室箱梁桥，用于宽度与跨径之比较小的桥梁 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong2 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong3第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置—结构形式（2）沥青混凝土60mm 防水层1mm 钢筋混凝土桥面板150mm CL第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置—结构形式（3）沥青混凝土60mm 防水层1mm 钢筋混凝土桥面板150mm CL沥青混凝土60mm 防水层1mm 钢筋混凝土桥面板150mm混凝土桥面的三箱单室箱梁桥CL混凝土桥面的双箱单室箱梁桥 是钢箱梁中采用最多梁桥结构形式混凝土桥面的单箱多室箱梁桥（较少采用） 靖江 同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong 4
靖江 同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong 51第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置—结构形式（4）第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置—结构形式（5）钢桥面的单箱单室箱梁桥 倾斜腹板的倒梯形箱梁桥，桥墩宽度较小钢桥面的双箱单室箱梁桥 钢箱梁中采用最多梁桥结构形式 靖江 同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong 6
靖江 同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong 7第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置—结构形式（6）第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置—结构形式（7）钢桥面的单箱多室箱梁桥 主要用于桥宽较大的桥梁扁平钢箱梁，梁高与桥宽之比很小 主要用作吊桥、斜拉桥、拱桥等的加劲梁，梁式桥中很少采用 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong8 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong9第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置—分类 ?钢箱梁桥根据支承条件和受力特点分为 简支钢箱梁桥、连续钢箱梁桥和悬臂钢箱梁桥 ?按桥面板形式分为： 钢筋混凝土桥面箱钢板梁桥和钢桥面箱梁桥通常跨径小于60m时采用钢筋混凝土桥面板较为经济。 通常跨径大于80m时采用钢桥面板较为经济。 跨径60～80m时需要进行较为详细的技术与经济比较。第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置组拼工序：底板→横隔板→腹板 →顶板 组拼工序：底板→横隔板→腹板→?按桥梁的平面形状分为 直桥、斜桥和曲线桥等 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong10 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong112第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置—总体布置? 组成沥青混凝土60mm 防水层1mm 钢筋混凝土桥面板150mm CL第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置—总体布置? 横断面布置 1.0 0.9 ? 公路桥箱梁数 0.8 ? 箱梁宽度 B 跨间 0.7 支点 ? 剪力滞： B/l≤ 0.2较合理 0.6 0.5 ? 焊接空间：B>1.2m为宜 0.4 ? 运输：陆运B≤3.5m为宜 0.3 0.2 ? 悬臂宽度 0.1 ? 砼桥面 0.0 ?不设钢挑梁： ≤1.5m为宜 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 单侧翼缘宽/跨径 (b/l ) ?设钢挑梁： ≤3.0m为宜 ? 钢桥面： ≤3.5m为宜 主梁梁宽的确定，必须综合考虑箱梁的受力、 ? 经验： 2个车道一根主梁 维修管理、制作、运输、安装与架设等 ? 车道≤ 车道≤2:单箱单室 ? 车道=3:单箱单室或单箱双室 ? 车道=4:双箱单室 ? 车道=6:双箱单室、双箱双室、三单箱单室 ? 铁路钢箱梁： ? 单线铁路：单箱，梁宽为2.0~2.2m ? 复线铁路：双箱单室，单箱双室12
靖江 同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong剪力滞折减系数 (be/b )桥面系纵梁 主梁 ? 主梁 ?单箱钢梁桥 ?双箱钢梁桥 ?多箱钢梁桥 横梁 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong13第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置—总体布置? 纵梁 ?当主梁间距较大时，为了减小钢筋混凝土桥面板的跨径、或者提高钢桥面板 的刚度，箱梁之间可以设置纵梁第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置—总体布置? 边纵梁 ?箱梁外侧设置挑梁时，在挑梁端部需要设置边纵梁（俗称为耳梁）支承桥面 板?从钢筋混凝土桥面板的厚度考虑，纵梁间距不宜太大，一般不大于3m，并且 支承于横梁之上；边纵梁与挑梁的连接纵梁与横梁的连接 靖江 同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong 14
靖江 同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong 15第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置—总体布置 ?横梁?对于双箱或多箱结构钢梁桥，梁端或中间支承处设置横梁，使得各主梁受力 较均匀、支承纵梁和桥面板，可以有效提高桥梁整体抗扭能力和分散支点反 力，保证桥梁的整体受力和抵抗偏心荷载和风荷载等产生的扭矩。 ?当有纵梁时，横梁的间距不大于6m，没有纵梁时，横梁间距可以适当放宽， 最大间距20m左右，其中一道应该设置在跨中。 ?横梁要有足够的刚度，通常采用实腹式结构形式，梁高通常为主梁高度的 3/4~4/5，除特殊情况之外不得小于主梁高度的1/2。第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置—总体布置 ?支座 ? 单箱钢梁桥的梁端必须设置两个支座才能保证结构的稳定性和抵抗扭矩的作用。 ? 多箱钢梁桥，往往一个钢箱设置一个支座，箱梁之间用横梁相连。当一个钢箱 设置多个支座时，由于支座高度的设置误差会导致支座受力的不均匀，对箱梁 产生不利的影响。 ? 为了维修和更换支座方便，箱梁桥应该设置支承千斤顶的临时支点加强结构。千斤顶 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong16 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong173第二节 主梁? 钢箱主梁构造由顶板、底板、腹板焊接成闭口截面，箱内设置横隔板和纵横加 劲肋。箱梁之间有横向联系时，还需要设置连接结构 ? 主梁要求有足够的强度和刚度，主梁设计应该尽可能地使得截面以应力控制设 计。梁高大约为跨径的1/20~1/30。沥青混凝土60mm 防水层1mm 钢筋混凝土桥面板150mm CL第二节 主梁—截面变化? 调整主梁截面的方法有改变梁高和板厚 两种方法。当跨径较小时，采用改变顶 调整主梁截面的方法有改变梁高和板厚两种方法。当跨径较小时，采用改变顶 底板板厚、梁高与梁宽保持不变的方法，对钢箱梁制作、运输和安装较为方 便；当跨径较大时，采用改变梁高的方法更加有效钢箱梁桥截面变化 数量和位置示意图 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong18 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong19第二节 主梁—翼缘板与加劲肋? 受压底板的最小板厚不宜小于表的最 小板厚要求 b t? ? 对于受拉底板最小板厚 80 fn ? 加劲肋应该等间距布置，其几何尺寸 必须满足局部稳定要求表 5.2.2 受压翼缘板最小板厚 t第二节 主梁—翼缘板与加劲肋 ?受压板件加劲肋 ?加劲肋不允许出现局部失稳，几何尺寸应满足以下要求 h 345 ?扁钢加劲肋： s ? 12ts fybs 0 345 ?L形、T形钢加劲肋： ? 12 t s0 fy?《热轧球扁钢（GB/Ths 345 ? 30 ts fyhs ? 18 345 fy钢材种类 SS400,SM400 SM490 SM490Y,SM520 SM570 n为底板的加劲肋布置等分数 n＝n ＋1；n 为底板加劲肋根数。 (Q345) (Q370) (Q420) (中国标准 GB) （图 3.1）；(Q235) b/(56fn) b/(48fn) b/(46fn) b/(40fn) 钢 材 板 40≧t 40r r9945）》的球扁钢加劲肋：t shs 345 ? 40 ts fy?闭口加劲肋：bs 345 ? 40 ts fyn为底板的加劲肋布置等分数n＝nr＋1；nr为底板加劲肋根数。 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong20 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong21第二节 主梁—截断及构造 ?箱梁桥横向划分第二节 主梁—加劲肋 ?主梁加劲肋包括钢箱梁顶底板的加劲肋和腹板加劲肋; ?箱梁腹板加劲肋构造和设计与工形钢板梁桥基本相同; ?钢顶底板的局部稳定分析，可以近似简化为由箱梁腹板和横隔板围 成的四边简支加劲板;?箱梁顶底板变厚度处理?内部加劲肋四面简支对边均匀受压加劲板 靖江 同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong 22
靖江 同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong 234第二节 主梁—加劲肋? 加劲肋的分类： ?刚性加劲肋：母板（被加劲板件）失稳时在加劲 肋处形成节线，为加劲间母板的局部失稳，母板受 力近似于由简支边或加劲肋围成的局部板件； ?柔性加劲肋：失稳时加劲肋与母板共同变形，母 板受力与正交异性板接近，为加劲板件整体失稳； ?具有刚性加劲肋的母板，其欧拉应力σ 具有刚性加劲肋的母板，其欧拉应力σcr随加劲肋 刚度的增加而保持不变；具有柔性加劲肋的母板， 其欧拉应力σ 其欧拉应力σcr随加劲肋刚度的增加而增大。第二节 主梁—加劲肋 ?刚性加劲肋与柔性加劲肋的判别标准：* 当 ? l ? ? l 时为刚性加劲肋当? ??l* l时为柔性加劲肋Il为单根加劲肋对被加劲板的抗弯惯矩3其中 ? l ? EI l D 为加劲肋的刚度比；受压时的失稳模态Ebt D? 2 ? 12(1 ?? ） ?2 ?1 ?? * ? 4? 2 n ?1 ? n? ? ? , ? ? ? ? ? 的加劲肋称为刚性加劲，当 l ? l 0 n ? ；t为被加劲板板厚；v为泊松比 ?? * ? 1 ? 2n 2 ?1 ? n? ? ? 1 2 ? 1?, ?? ? ? ? 称为临界刚度比 l l 0 ? ? ? ? n? ???2??▲α为加劲板的长宽比α=a/ba为加劲板的长度（横向加劲肋的间距） b为加劲板的宽（腹板间距）▲ n为被加劲肋分隔的局部板件数目n=nl+1； ▲ δl为单根加劲肋的截面面积Al与被加劲板的面积之比? ? A btl lnl为纵向加劲肋数目▲ α0为加劲板的临界长宽比 ? 0＝4 1 ? n? l 靖江 同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong 24
靖江 同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong 25第二节 主梁—加劲肋例题：a＝6000mm，b＝3000mm,t=10mm,tl =10mm,hl=150mm,当n=10或2，分别加 劲肋是刚性加劲肋还是柔性加劲肋？ 解：加劲肋抗弯惯矩：I l ? t l hl / 3 ? 10 ?150 / 3 ? mm3 3 4第二节 主梁—加劲肋 ?受压板件加劲肋 ?受压加劲肋板宜采用刚性的加劲肋，构造布置困难或受力较小 时可用柔性的加劲肋。 ?对于受压加劲肋板刚性的加劲肋，其纵、横向加劲肋的相对刚 度应满足以下要求： EI ?纵向加劲肋： ?l ? l ? ??*l l被加劲板的抗弯刚度： D ? 加劲肋的刚度 比：Ebt 3 E ? 3000 ? 10 3 ? 274725Emm 4 ? 12(1 ?? 2） 12(1 ? 0.32）? l ? EI l D ? 725 ? 41当n=10 加劲板的临界长宽比：? 0＝4 1 ? n? l ? 4 1 ? 10 ? 41 ? 4.5 ? a / b ? 6000 / 3000 ? 2bD? l ? Al bt ? 10 ? 150 / 3000 ?10 ? 0.05?? ? ? 0 ?, ? l* ? 4? 2 n?1 ? n? l ? ???2?1 n?2? 4 ? 2 2 ? 10 ? (1 ? 10 ? 0.05) ??22?1?2是柔性加劲； 4 当n=2 加劲板的临界长宽比： ? 0＝4 1 ? n? l ? 1 ? 2 ? 41 ? 3.02 ? a / b ? 6000 / 3000 ? 210? 237.5 ? ? l1 ? n? l* ?横向加劲肋： ? t ? 3 4?at b ?EI ?t ? t aD?? ? ? 0 ?, ? l* ? 4? 2 n?1 ? n? l ? ?是刚性加劲； 靖江??2?1 n?2? 4 ? 2 2 ? 2 ? (1 ? 2 ? 0.05) ??22?1 2?2? 22.7 ? ? l2 ? * 1? 2 ? ? ? 4n ?1 ? n? l ? ? 2 ? ?? 2 ? 1? ? ? ?, ? ? l n? ?临界刚度： ? 2 ?? * ? 1 ??2n 2 ?1 ? n? ? ? 1? ? 1? , l ? ? l n? ? ? ??? ? ? 0 ? ?? ? ? 0 ?27? 0 ? 4 1 ? (nl ? 1)? l26
靖江 同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong第二节 主梁—加劲肋式中， ? l ——纵向加劲肋的相对刚度， ? l ?第二节 主梁—加劲肋EI l ； bDo 为了充分发挥钢材的强度和简化设计计算，工程设计中通常采用刚性加劲肋a S.S. b blIl——纵向单根加劲肋对被加劲板的抗弯惯矩；? l——横向加劲肋的相对刚度， ? t?EI t ； aDIt——横向单根加劲肋对被加劲板的抗弯惯矩；bn＝nl＋1——受压板被纵向加劲肋分割的子板元数； nl——等间距布置纵向加劲肋根数；? at 横向加劲肋的间距计； a——加劲板的长度（横隔板或刚性横向加劲肋的间距） ； b——加劲板的宽（腹板或刚性纵向加劲肋的间距） ；?cd at S.S. at a at c日本《道路桥示方书》规 定加劲肋的刚度Il和面积 Al必须满足下式要求：tblblblblblIl ?bt 3 ? l ,req 11bt 10n(5.2.4) (5.2.5)?c横隔板Al ??——加劲板的长宽比?=a/b； ?l——单根加劲肋的截面面积与被加劲板的面积之比 ? lt——加劲板的厚宽； Al——单根加劲肋的截面面积； D——单宽板刚度 D ? 靖江? Al bt ；横向加劲肋 纵向加劲肋其中加劲肋刚度比 γl,req 按下面计算方法得到Et 3 ； 12(1 ? v 2 )同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong 28
靖江 同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong 295第二节 主梁—加劲肋■加劲肋刚度比γl,req的计算①当α≦α0而且横向加劲肋刚度It满足式5.2.7要求时：2 ? ? ?t ? ?? ? 4? 2 n ?1 ? n? l ?? 0 ? ? ? l ,req ? t ? ? 2 ? ? 2 ?1 2 ?? l ,req ? 4? n ?1 ? n? l ? ? n ? bt 3 1 ? n? l ,req It ? 3 11 4?第二节 主梁—加劲肋 ?支承加劲肋 ?等效压杆应力： 2 RV ? ? [? c ] As ? Bevt wBev=bs+30tw （bs15tw B BevBev 15tw 15tw?2?1 n?2,??,?t ? t0 ?(5.2.7)②当不满足①中的条件时：2 ? ? ? 2 ? 1 ? ? ? ?t ? ?? ? ? 2n 2 ?1 ? n? l ?? 0 ? ? 1? ? 1?, ? l ,req n ? ? ? t ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? 2 1? 2 ? 2n ?1 ? n? l ? ? 1 ? 1 , ?? l ,req ? ? ? ? n? ????t ? t0 ?(5.2.8)式中，t0为与钢材种类有关的不考虑加劲板局部稳定容许应力折减时必须满 足的最小板厚，由表5.2.2确定 靖江 同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong 30Beb=B+2tfB 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chongtw31?t ? t0 ??局部承压：RV ?b ? ? [? b ] As ? Bebt wbs15tw第二节 主梁—有效截面与强度计算 ?有效截面 ?受拉翼缘 ?考虑剪力滞影响 ?考虑孔洞的影响 ?受压翼缘 ?考虑剪力滞影响 ?考虑孔洞的影响 ?考虑板件局部稳定的影响 ?强度计算第二节 主梁—有效截面与强度计算 ?考虑剪力滞影响的杆件有效截面计算方法bes ? b b bes ? [1.1 ? 2 ]b ? bes ? 0.15b b ? ? 0.05 ? ? ? b ? 0.05 ? ? 0.30 ? ? ? b ? ? 0.3 ? ? ?bes ? b b b bes ? [1.06 ? 3.2 ? 4.5( ) 2 ]b ? ? bes ? 0.15b??My Wy ,eff?Mz ? fd Wz ,eff 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong32 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chongtw?t ? t0 ?(5.2.6)b ? ? 0.02 ? ? ? b ? 0.02 ? ? 0.30 ? ? ? b ? ? 0.30 ? ? ?33第二节 主梁—有效截面与强度计算 ?考虑剪力滞影响的杆件有效截面计算方法表 5.1.7-1 梁 段 号 简 支 梁 符 号 适用公 式 翼缘有效宽度计算的等效跨度 计算图式 腹板单侧翼缘有效宽度计算 等效跨度 ?第二节 主梁—有效截面与强度计算 ?考虑局部稳定影响的杆件有效截面计算方法Aeff ,c ? ? ? bep, i ti ? ? As ,i ?be L①be,Lbep,i ? ?i bi?ufy(5.1.7-1) L① ⑤ 连 续 梁 ③ ⑦ ② ④ ⑥ ⑧ 靖江be,L10.8L1 (5.1.7-1) 0.6L2 0.2(L1+L2) (5.1.7-2) 0.2(L2+L3) be,L1 be,s1 be,L2 be,s2be,L2be,S1be,S2在该区间两端点值之间 线性插值同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong34 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong356第二节 主梁—有效截面与强度计算 ?轴心受压板件的局部稳定折减系数 ?矩形轴心受压板件?? ? 0.4时： ? ? 1 ? 2 ? ? ? ? 1? 1 1 4 ? ?? ? 0.4时： ? ? 2 ?1 ? ? 2 (1 ? ? 0 ) ? ?1 ? ? 2 (1 ? ? 0 ) ? ? ? 2 ? ? p p p ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?第二节 主梁—有效截面与强度计算 ?同时考虑剪力滞和受压加劲板局部稳定影响的有效截面Aeff ? ? ? be,i ti ? ? As ,i ?be,k ?? 0 ? 0.8(? p ? 0.4)?p ?fy1.0 0.9 0.8?b ?bs e ,i ibep, k? cr? b ? 12(1 ?? ) f y ?? ? ? 2E ?t?2?1? ? ? ?k?局部稳定折减系数0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0 10 20 30 40 50 宽厚比（b/t） 60 70 80be,k——考虑剪力滞和受压加劲板局部稳定影响的有效宽度； Aeff——考虑剪力滞和受压加劲板局部稳定影响的有效面积； As,i——有效宽度范围内第i块受压板件的加劲肋面积。 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong36 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong37第二节 主梁 ?钢箱主梁结构图 图25 /2= 7 360 16 360 16第三节CLTJ-11 I.Rib 200 18 15000横隔板?横隔板分为中间横隔板和支点横隔板； 横隔板分为 ?横隔板的作用 ?作用是限制钢箱梁的畸变和横向弯曲变形，保持箱梁的截 面形状，对于支点横隔板还将承受支座处的局部荷载，起到 分散支座反力的作用CLTJ-11 I.Rib 200 18 10000G1L1 I.Rib 200 18 8750G1R1 I.Rib 200 18 8750 1 I.Rib 200 18 10000 1 I.Rib 200 18 150009x300=4 U.Rib 300 260 6 87504 U.Rib 300 260 6 100004 U.Rib 300 260 6 150004 74 9504G1L1-Dia do .4. 1550 1-Dia1. 9501 1-Dia. 9504. 1550 1-Dia do1. 850 do do1. 850 1-Dia4. 1550 1-Dia dodo...11115/2==262501.畸变横向弯曲变形 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong38 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong39第三节? 中间横隔板横隔板—构造第三节? 支点横隔板横隔板—构造开口率 ? ? A A ? bh BH 主要受剪应 当 ? ? 0.4 实腹式 ：主要受剪应 简化为受轴力的杆件 当 ? ? 0.8 桁架式：简化为受轴力的杆件 当 0.4 ? ? ? 0.8 框架式： 考虑轴力和抗弯。'单个支座 实腹式 框架式 桁架式两个支座 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong40 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong417第三节横隔板—构造第三节 横隔板—设计 ?横隔板间距 ?箱梁在偏心活载作用下，翘曲 应力与容许应力的比值在 0.02~0.06之间 ?它适用于跨径小于200m的钢箱 梁桥，并且偏于安全。 ?对于大跨径钢箱梁桥，日本多 采用桁架式横隔板 ?欧洲一般采用实腹式横隔板， 但间距较大。? 横隔板开口加强构造LD ? 6 ( L ? 50) ? ? 且 L ? 0 . 14 L ? 1 ? 20 ( L ? 50) ? D 靖江 同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong 42
靖江（5-3-1）同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong43第三节?横隔板刚度横隔板—设计K ? 20 EI dw L3 d（5-3-2）第三节横隔板—刚度计算?实腹式横隔板刚度D 其中：G为钢材的剪切模量；tD为横隔板的板厚；A为箱梁面积?横隔板要满足的的最小刚度K ? 4GAt（5-3-6）其中：Idw为箱梁截面主扇性惯矩；Ld按式(5-3-1)计算? 2b 2b 2 2 ? )? I DW ? ?? 12 Fu (1 ? 1 ) 2 ? ? 2 Fl (1 ? 2 ) 2 ? 2 Fh (? 12 ? ? 1? 2 ? ? 2 e＝ ? Bu Bl 1＝ ? ??桁架式横隔板刚度2 X形桁架 K ? 8 EAAb L3 b Abe＝ ? 1＝其中，Fu为箱梁上顶板截面积（包括加劲肋）； Fl为箱梁下底板截 f＝ ＝ ，? 面积（包括加劲肋）；Fh为一个腹板的截面积；?1 ，?2由下式确定1?1 ?e?e Bu ? Bl H 4 e? f?2 ?f Bu ? Bl H e? f 4L3 b 式中， A为箱梁面积 ；Ab为单个斜撑的截面积；Lb为斜撑的长度V形桁架 K ? 2 EA 2f＝ ，? 1＝I fl Bu ? 2 Bl Fh Bl 12f ?I fu 2 Bu ? Bl Fh Bu 12Ifu为顶板对箱梁对称轴的惯矩；Ifl为底板对箱梁对称 轴的惯矩；H为腹板长度 靖江 同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong 44
靖江 同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong 45第三节横隔板—刚度计算b为框架的宽度；h为框架的高度；Iu, Il, Ih分别 为顶板、底板和腹板处横隔板简化为框架截面 的惯性矩第三节横隔板—应力验算?框架式横隔板刚度? b b 6h ? 48E ? ? ? ? ? Iu Il I h ? K ??? 2 ? b 2bh 2bh 3h 2 ? ? ? ? ? ? 2 ? ? ? Iu Il Iu Ih Il I h I h ?Iu Ih A' Il Ih?中间横隔板的应力验算 ※实腹式横隔板剪应力 ? u? Bl Td Bu 24t Dβ为开口率修正系数，由图5-3-9查得，图中 B,H分别为箱梁的宽度和高度Iu Ih Il Ih?h ?Td 2 At D?l ?Bu Td Bl 2 At D1.实腹式计算 式中，Td 为箱梁扭矩 横隔板剪应力按下式计算：※对称桁架式桁架斜腹杆内力； ；Nb ?Lb Td 4A（X形桁架） （V形桁架）※框架式Nb ?Lb Td 2AB/H=1.0时B/H=2.0时如图所示将横隔板简化为框架计 算。当钢箱梁为分离式，箱梁间有 横向联系时，框架杆件必须考虑集 中力产生的附加弯矩的影响。IhIuIh Il 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong46 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong478第三节横隔板—应力验算第四节钢箱梁受力分析?支点横隔板的应力验算?支点横隔板通常采用实腹式结构形式 ?分为两支座形式和单支座形式 ?两支座形式适用于单箱式钢箱梁 ?单支座形式适用于多箱式钢箱梁和弯桥中 ?箱梁底板设置支点板，同时在支点横隔板上焊接支点加劲肋 ■支点横隔板的计算与钢板梁桥支点加劲肋的计算方法相同，需要验算横 隔板和支点加劲肋的局部承压应力σb和竖向应力σ?箱梁截面受力特性?在偏心荷载作用下的变形与位移，可分成四种基本状态：纵向弯曲， 横向弯曲，扭转及畸变变形 纵向弯曲 横向弯曲 自由扭转 约束扭转 畸变48
靖江应力 纵向正应力?b ?RV ? [? b ] As ? Bebt D2 RV ? [? c ] As ? Bev t D横向正应力? ?剪应力 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong49第四节钢箱梁受力分析第四节钢箱梁受力分析－弯剪分析?箱梁截面受力特性?在偏心荷载作用下的变形?弯曲正应力剪力滞的影响，通常可以用剪力滞系数和有效分布宽度两种方法加以考虑。 ■采用剪力滞系数的方法M yz Iy Mzy IzMy ? M y I y I z ? M z I y I yz2 I y I z ? I yz?x ? ?y? ?z其中 M z ? 纵向弯曲 横向弯曲 自由扭转 约束扭转 畸 靖江M z I y I z ? M y I z I yz2 I y I z ? I yz纵向弯曲正应力σM、弯曲剪应力τM 横向弯曲正应力σ0T、 剪应力τs 翘曲正应力σω、剪应力τω 翘曲正应力σωd、剪应力τωd、横向弯曲正应力σtd同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong 50第四节?弯曲剪应力■薄壁单室闭口截面的弯曲剪应力 思路：截面上任意一点s处剪力流为已 知切开的开口截面的剪力流q0与未知的 剪力流ql之和，即其中 q0 ?截面切开处的相对剪切变形为零 靖江弯曲 扭转βy为对y轴弯曲时的剪力滞系数；βz为对z轴弯曲时的剪力滞系数Iy为截面对y轴的惯性矩强横隔板时 可以忽略Iz为截面对z轴的惯性矩 Iyz为截面对yz轴的极惯性矩 My为对y的弯矩 Mz为对z的弯矩 靖江 同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong 51变钢箱梁受力分析－弯剪分析第四节钢箱梁受力分析－弯剪分析?弯曲剪应力■薄壁多室闭口截面的弯曲剪应力 思路：将各室都切开，将各切口处 的未知剪力流用qij代替，对各已切 开的箱梁截面可计算开口截面上各 点的剪力流q0。对于第i室的闭合 剪力流qi为：i=1,2,…,nq＝q0+qlQS 在剪力作用下的剪力流 Iqi＝q0+qij设箱梁共有n个室，引入n个变形协调方程，可以得到联立方程组：n qij q0 ds ? ? ? ds ? 0 j t t j ?1ql为未知剪力流这是一个内部超静定问题，须补充的变形协调条件求解q ? ? s t0 ds q1 ? ? ds ? ?s t?s?ds ? ?sG ds ? ?s Gt ds ? 0??q q0 ? q1 ? t t?q得到?ii=1,2,…,n进一步得到对于第i室的箱壁的剪力流qij可以表示为： 非公共边部分箱壁： qij＝qi 公共边部分箱壁： qij＝qi±qj52
靖江 同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong539第四节钢箱梁受力分析－自由扭转分析第四节钢箱梁受力分析－自由扭转分析t1?单箱单室箱梁自由扭转■箱梁在无纵向约束，截面可自由凸凹时的扭转称 为自由扭转，也即圣·维南扭转。 特点：自由扭转是无纵向约束的刚性转动，只引起 扭转剪应力，而不引起纵向正应力。梁在纵向有 位移而没有伸长和缩短。 单箱梁在外扭矩Mk作用下，剪力流q＝τt沿箱壁为常数，建立内外扭转 平衡方程?特殊情况下箱梁的抗扭惯矩1、带挑臂的单箱 将它分为两个部分：两边悬出的开口 部分和闭口部分，分别按开口截面和 闭口截面计算出它的抗扭惯矩。截面 总抗扭惯矩为两部分抗扭惯矩之和3 3 即 I T ? I T 1 ? I T 2 其中 I T 1 ? ?1b1t1 ? ? 2b2t1i=1,2,…,nt3i=1,2,…,nM k ? ? qrs ds ? q ? rs ds ? q? ? 2qAs sIT 2 ?M q M 扭转剪应力 ? ? ? k ? k t t? 2 At2、多箱单室截面 将它分为连接各箱的开口部分和各单室闭口部分，分别按开口截面和 闭口截面计算出它的抗扭惯矩，然后求和。即 I T ? I T 1 ? I T 2 其中I T 1 ? ? ? i bi t i 3i ?1 m4 A2 ??s1 ? s2 ?h? ? ds s s s ? t t11 ? t22 ? 2 t332扭转率? ' ( x) ?Mk GJ d其中Jd ?纵向位移计算式u ( x) ? u 0 ( x) ? ?s?4 A2 ds ?t称为自由扭转惯矩sIT 2 ? ?i ?1n0Gds ? ? ' ( x) ? rs ds04 Ai 2 ds ?i tm个矩形截面n个单室闭口截面 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong54 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chongt2h55第四节钢箱梁受力分析－约束扭转分析第四节钢箱梁受力分析－约束扭转分析? ?＝B? ? B? ＝ I? W?M ? S? I?t?定义及受力特点■扭转时截面自由凸凹受到约束，而使纵向纤维受到拉伸或压缩，从而产生 纵向的约束扭转正应力与约束扭转剪应力设φ为截面的扭转角，u1为翼缘的侧移，则约束扭转翘曲应力?双力矩引起截面上的正应力 ?约束扭矩引起截面上的剪应力h u1＝ ? 2则一个翼缘的平衡方程为i=1,2,…,n? ?＝则一个翼缘的剪力为h M 1＝ ? EI 1u1''＝ ? EI 1 ? '' 2i=1,2,…,nV1 ?dM 1 h ＝ ? EI 1 ? ''' dz 2将上下两个翼缘存在着等值反向的弯矩M1形成的力矩偶定义为双力矩Bωb 3 h 2 t f '' h B? ? M 1h＝ ? EI1 ? ''h ? ? E ? ? ? EI?? '' 2 24 靖江 同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong56 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong57习题 ?钢箱梁桥由哪些结构与构件组成？各结构与构件的作用是什么？ ?主梁根数和梁宽是如何确定的？应考虑哪些因素？如何布置？ ?横梁根数是如何确定的？应考虑哪些因素？如何布置？ ?主梁有哪些结构形式？适用范围是什么？ ?主梁梁高是如何确定的？应考虑哪些因素？ ?主梁顶底板及加劲肋如何设置？有何要求？尺寸如何确定？ ?主梁有效截面和强度如何计算？ ?横隔板有哪些结构形式？有何特点？尺寸如何确定？ ?简述钢箱梁受力特点？习题跨径（40+60+40）m连续梁桥的断面如图所示（单位：mm），桥宽9250mm、梁高 2500mm、箱梁宽4800mm，顶板和腹板板厚14mm、底板厚20mm，顶板、底板和腹板加 劲肋为165×14。箱梁内每隔6000mm设一道横隔板，各横隔板之间顶板个设置2道横向加 劲肋。已知钢材屈服强度fy=345MPa，钢材设计强度：板厚t≦16mm时；fd=275MPa ， 板厚16 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong58 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong5910习题? 钢板梁桥计算跨径（76+76+76）m，主梁弯矩与剪力包络图如下，采用Q345钢 材，试确定主梁截面及加劲肋尺寸，并进行强度计算。（弯矩可近似按二次抛 物线内插，剪力可近似按线性内插）谢谢请提问题!? 钢板梁桥计算跨径（76+76+76）m，桥宽分别为9.5m,24.5m,34m和41.5m，试分 别绘制桥梁的上部结构总体布置图。 靖江 同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong60 靖江同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong6111
范文四：钢箱梁方案上海嘉闵高架钢箱梁制造方案本工程为嘉闵路高架路改建工程施工4标（徐泾中路-北翟路），沿线分别跨越新角浦河道、蟠龙港和老蟠龙港河道。沿线还跨越天山路和北瞿路（北瞿路立交）。高架道路跨河大桥上部主桥采用连续钢箱梁，引桥采用预应力混凝土连续箱梁。下部采用钢筋混凝土墩、台，桩基为钻孔灌注桩。本工程高架道路主线部分梁由预应力简支小箱梁、叠合梁、预应力连续梁和钢连续梁组成，高架道路匝道部分梁由预应力连续梁、钢连续梁、普通钢筋混凝土连续梁、叠合梁和T梁组成。钢箱梁施工范围：①嘉闵高架24＃－27＃、42＃－43＃，②WN匝道24＃－28＃、39＃－40＃（叠合梁暂定）、44＃-45#（叠合梁暂定）,③NE匝道16#-20#，④SW7#-11#。本标段钢结构部分共有JM、NE、SW、WN四联钢箱梁，长度分别为188m、180m、174m、209m。JM钢箱梁高2.88米; NE、SW钢箱梁高2.08米; WN连续钢箱梁高1.78米，叠合梁高2.60米。 第一节、厂内制造方案1、制造方案总体概述根据对招标、设计文件的理解及结构形式的分析，本桥上部钢箱梁制造可分为：四大阶段。制作四大阶段：单元制造阶段、节段总成及预拼装阶段、工地连接阶段。 结合本桥结构特点，综合考虑公司资源的充分利用和运输等因素，确定本桥钢箱梁制造分两地：公司和上海嘉闵路高架桥桥位进行，即单元件在公司的车间内完成；节段制造及预拼装在公司总拼胎架区完成；桥上拼装焊接在架设现场节段吊装就位后完成。其总体工艺流程如下： 2、钢箱梁制造方案2.1、节段制作方案设计 2.1.1、节段划分在考虑运输、现场定位安装、吊装等因素，尽可能将梁段尺寸作大，减少高空拼接工作量。根据我们对设计图纸的理解，在水平面内按平面线型径向划分，在竖平面内按垂直于上桥面板进行划分梁段，便于控制梁段的线型和标高。各路段钢箱梁节段划分如下：
根据《技术规范》和设计要求，为减少节段总拼工作量，更有效控制节段制造精度，依据钢箱梁节段特点，将每个节段划分成若干个单元件，单元件在本公司车间内完成制造，在制造中尽量实现单元化，避免零散部件参与节段组装。这样所有单元可按类型在车间内专用胎架上形成流水作业制造，易于实现生产规范化，产品标准化，质量稳定化。单元制作完成后，按照节段总拼装轮次，在总拼场改造一条170m长的节段总拼装线，按照架梁顺序及工期要求，采用多节段连续匹配组装、焊接和预拼装同时完成的方案。每轮预拼装合格后，组装临时连接件，标记节段号后出胎进入涂装工序。3、钢箱梁制造方案和制造方法 3.1、制造方案设计本桥的主线高架桥为便于运输，节段划分基本原则：沿长度方向5m左右，宽度约32m/2，为一个节段块体制作，总拼装采用长度不少于50m,两个块体组装、预拼装（使用临时连接件）同时进行；匝道桥考虑运输，节段划分基本原则：沿长度方向12m左右，宽度约8.5m/2，为一个节段块体制作，总拼装也采用两个块体组装、预拼装（使用临时连接件）同时进行这样节省工期，又可以保证质量。本制造方案选取其典型断面(分别如下图)来说明制造方案。 标准段主线高架桥箱梁（宽32m/2）直观图
标准段匝道桥箱梁（宽8.5m/2）直观图 钢箱梁制造与安装划分为三个阶段：即单元制造，节段制造，桥上拼装焊接。根据钢箱梁的结构特点，综合考虑公司的现状和运输等因素，确定板单元在公司的车间内完成；节段制造在总拼胎架区完成；桥上拼装焊接在架设现场节段吊装就位后完成。根据我们对本桥钢箱梁设计文件的理解，确定本桥钢箱梁制造与安装采用“板→单元制造→单元拼接→多节段连续匹配组焊及预拼装→表面涂装→节段运输→桥上连接→最终涂装”的程序。3.1.1、单元制造在满足《技术规范》和设计要求的前提下，综合考虑供料、运输及批量生产等因素，尽可能将板单元尺寸作大，以减少其种类和数量及拼接工作量。根据我们对设计图纸的理解，初步划分了板单元，见下图： 标准段主线高架桥箱梁（宽32m）板单元划分图 标准段匝道桥箱梁（宽8.5m）板单元划分图 单元件在本公司车间内完成制造，在制造中尽量实现单元化，避免零散部件参与节段组装。这样所有单元可按类型在车间内专用胎架上形成流水作业制造，易于实现生产规范化，产品标准化，质量稳定化。3.1.2、节段制造方案单元制造完成后，在中泰公司拼装场进行节段的制造。根据本桥钢箱梁的结构特点，采用多节段连续匹配组装、焊接和预拼装同时完成的方案。为满足架设工期要求，改造一条170m长的节段总拼装线，按照架梁顺序及工期要求进行匹配制造。在节段制造中，按照底板、斜底板→横隔板→内外腹板→顶板的顺序，实现立体阶梯形推进方式逐段组装与焊接。组装时，以胎架为外胎，以横隔板、内腹板为内胎，重点控制桥梁的线形、钢箱梁几何形状和尺寸精度、相邻接口的精确匹配等。3.1.2.1、底板单元两拼在底板单元参与节段组装前，先在专用胎架上将二块底板单元拼焊成一个吊装板单元。拼接时使用预留焊接收缩量的样板控制焊缝两侧相邻加劲肋的中心距，且预置反变形，以保证焊后板单元的尺寸精度和平面度。由于采用上述方案，能减少一半需在总拼装胎架上对接的焊缝量。这样，不仅能缩短制造周期，而且易于控制钢箱梁的外形尺寸。3.1.2.2、节段匹配组焊和预拼装节段制造采用匹配组装、焊接和预拼装同时完成的工艺。为实现这一目的，须有两个前提条件，其一是节段拼装胎架应按设计给定的线形设置，并考虑横向预设拱度；其二是控制板单元制造长度，并精确预留焊接收缩量，保证成品节段制造长度的误差控制在《技术规范》规定的允许偏差之内。3.1.3、涂装方案本桥涂装分为预涂车间底漆、拼装场二次涂装、桥上涂装三个阶段完成。 3.1.3.1、预涂车间底漆下料前，将钢板表面油污、氧化皮、铁锈及其它杂物清除干净，矫正钢板变形后，再对钢板进行表面预处理（对钢板进行抛丸除锈、除尘，喷涂车间底漆），烘干后，对钢板的材质、炉批号进行移植。除锈等级为GB8923-88标准规定的Sa2.5级，喷涂车间底漆一道（厚度20--25μm）。3.1.3.2、二次涂装表面处理和喷涂作业均在涂装房内进行，涂装房内的温度和湿度等均应满足《技术规范》要求。表面处理和喷涂作业均以机械化作业为主，仅在不易采用机械的部位采用手工作业。作业程序应遵循打磨→除油、污→喷砂→清洁→喷涂的作业顺序。3.1.3.3、桥上涂装先对环缝及破损部位进行打磨，使其除锈等级和表面粗糙度达到规范要求，再按涂装体系补涂。在钢桥面铺装完成后，先清洗全桥外表面，然后喷最后一道面漆。3.1.4、桥上作业方案钢箱梁的桥上拼装与焊接（工地连接）系指成品节段吊装就位后，在形成整体钢箱梁过程中完成的焊接及相关作业。主要包括节段间环缝的焊接、桥面附属件的现场安装焊接等。3.2、关键工艺项点及控制措施根据钢箱梁的结构特点、受力状况、装配要素及验收规范，有以下几项关键工艺项点，在制造中必须加以严格控制。(1)顶底板单元的几何尺寸精度控制板单元是钢箱梁的基本构件，它的外形尺寸、U形（扁钢）肋间距、U形（扁钢）肋位置等项点是保证箱梁整体组装精度的基础，为此在制作中采取以下主要措施：1)在零件加工方面，首先对面板下料后再次滚平，以消除焰切应力，有利于减小焊接变形，其次提高U形（扁钢）肋的制作质量，严格控制U形（扁钢）肋的外形尺寸和长度。2)在组装方面，采用门架式胎型无码定位组装U形肋，并严格按纵横基准线精确对线就位。3)在控制焊接变形方面，利用反变形胎架设置反变形量，并在纵横向预留焊接工艺补偿量；采用线能量较小的CO2气体保护自动焊接工艺和优化的焊接顺序在约束条件下焊接；对控制焊接后的微小残余变形采用冷、热矫相结合的方法进行矫正，在专用胎架上精密对称切割对接边坡口。(2) 顶板单元U形肋焊缝熔深控制为了U形肋与顶板、底板、斜底板的焊缝熔深满足设计要求，在制作中采取以下主要措施：1)U形肋焊接边开单面V型坡口，按照焊接工艺评定结果确定钝边尺寸。 2)在专门的反变形胎架上采用药芯焊丝CO2气体保护自动焊对U肋两侧焊缝按照规定的焊接顺序和评定合格的焊接工艺参数进行焊接。3)检测焊缝的熔深和成形。
(3)整体横隔板的几何尺寸精度控制横隔板按位置主要分为普通横隔板、支座处横隔板两种形式，均采用整体式结构。横隔板是钢箱梁组装的内胎，它的精度直接影响箱梁的断面精度，同时钢箱梁顶底板U形（扁钢）肋直接插入横隔板槽口，因此在横隔板单元制作过程中控制U形（扁钢）槽口间尺寸精度是一个重点，也是一个难点，可用以下工艺措施确保横隔板几何精度：1)钢板下料前采用滚板机机械滚平，以消除轧制和焰切应力，从而减小后续部件的焊接变形。2)采用平台刚性约束下施焊，减小其翘曲变形。3)用线能量较小的CO2气体保护半自动焊焊接，以减小焊接变形。 4)采取先组焊修，后整体切割的二次切割工艺。克服了焊接和修整收缩的不利影响。即：横隔板面板一次切割毛料并喷粉划线→组焊纵横加劲→火焰修整→数控等离子水下二次精切U形槽口，此种工艺措施能有效消除横隔板纵横向加劲焊接收缩对U（扁钢）肋槽口间距的影响。(4)箱梁整体组装精度及焊接质量控制钢箱梁的断面尺寸、接口匹配精度，是保证桥位顺利架设、接口对接焊缝质量的关键，为此在制作中采取以下主要措施：1)钢箱梁整体组装胎架上以胎架为外胎，以横隔板为内胎进行整体组装，采用纵横基准线、测量塔控制箱口几何尺寸和断面垂直度。2)整体组装胎架设计时根据已有的经验，横向预设工艺补偿量，来抵消整体组焊后箱梁断面的收缩变形，确保2%桥面横坡。3)采用横向基准线、测量塔线控制单元块的准确就位, 再以单元块的纵横基准线控制其它单元件的组装。4)在日出前将钢箱梁板单元按线定位，避免日光对组装的影响；5)将两个底板板单元件组焊成一个板单元件后再参与箱梁的整体组装，减少整体焊接的焊缝数量。箱梁横断面预设适当的焊接工艺补偿量，以控制箱梁的整体焊接变形。6)对于大量的纵向对接焊缝，采用V形坡口形式的单面焊双面成形工艺，利用积累的数据对焊接收缩量进行修正，并跟踪检测焊接收缩量情况，及时反馈信息以完善装配过程中的工艺补偿量。(5)预拼装线形及接口匹配连接精度控制预拼装线形（拱度、旁弯）及箱口匹配连接精度，是保证节段顺利吊装、桥梁整体线形、环缝焊接质量的关键。采用纵横基准线、测量塔控制预拼长度和直线度；采用多段实桥立体预拼装法，实施箱口匹配连接精度的控制。为了减小桥位接口对接错边调整的难度，箱口各拐点处预留一定长度的不焊段。(6)合拢段长度及箱口尺寸精度的控制合拢段长度及箱口尺寸精度是实现大桥顺利合拢的必要条件，为此在制造中采取板单元制作时两端留出一定配切量（拟取300mm），在箱梁制造完成后暂不切除，待大桥架设到合拢口时，准确量测合拢口的距离，再对合拢段依据测量统计结果进行配切，确保合拢段的长度。(7)钢箱梁焊接工艺原则和质量保证措施1)焊接方法上以自动焊和半自动焊为主，确保焊缝质量稳定。 2)半自动焊以线能量较小的CO2气体保护焊为主，减小焊接变形。3)根据本设计要求选择焊接材料，进行工艺评定试验，在确保焊缝各项指标与母材匹配，且不低于母材的前提下，制定相应的焊接工艺。4)严格控制焊材质量，严格仓储管理，并按规定认真对焊材进行烘干、保温。 5)根据不同的熔透焊采取相应的工艺措施：对不能翻身双面焊的焊缝 (包括对接、棱角接、角接)配制相应的陶瓷垫进行单面焊双面成形焊接；对可翻身的熔透焊缝第二面焊前首先用碳弧气刨清根等方法确保熔透。6)根据焊接工艺评定试验实际情况制定预热温度和层间温度。施焊时焊接环境温度5℃以上和相对湿度不高于80%。7)按规定作产品试板进行相应检验，检查相应类型焊缝内在机械性能稳定性。 8)焊工根据焊缝种类不同位置分别进行考试，考试合格发给证书，焊工持证上岗。9)严格执行检验制度，外观、磁粉、超声波、射线等检测均按规定认真执行并做记录。10)在钢箱梁总拼区，板单元两拼区现场设计制作活动加盖风雨棚，保证风雨天气正常焊接施工。11)接受业主和监理人员的监督和指导，共同协作为确保焊接质量。 (9)钢箱梁防腐质量控制钢梁的防腐是保证大桥寿命的重点之一，防腐处理的质量是保证该桥防腐寿命的关键。涂装质量主要取决于除锈质量和涂装前的保洁状况。为了控制钢箱梁防腐质量，我们将采用以下措施：1)除锈作业在封闭的车间进行。2)加强环境条件控制，确保环境温度、相对湿度、露点温度、钢板温度等完全符合施工条件，才能进行除锈、涂装作业。3)通过工艺试验，确定合理的除锈、涂装工艺参数，并在施工中严格执行已确定的工艺参数。4)不断检测湿膜厚度，以控制干膜厚度达到设计要求。 3.3、关键工艺及装备嘉闵高架路中钢箱梁制造中，我们将充分地采纳与完善国内钢箱梁制造的新工艺、新技术，并结合我公司的既有设备及已有经验，采用下述关键工艺及装备。3.3.1、钢板赶平为消除钢板的残余变形（尤其是局部硬弯） 和减少轧制内应力，以及为消除大型下料零件 切割后的残余应力，从而减少了制造过程中的 变形，我们在钢板抛丸除锈前及大型零件下料 后使用WC43-50X4000分组驱动辊式板材矫正 机赶平，这是保证单元制作平面度的必要工序。磁力吊同时采用磁力吊配合上下料，避免虎头卡吊装使钢板产生局部塑性变形。3.3.2、数控下料及喷粉划线技术的应用3.1.1、对于形状复杂的零件优先采用数控火焰切割机精确下料，切割时双枪对称、采用合理的切割顺序及增加必要的补偿量来保证其几何形状和尺寸精度。对于矩形板件，切割的同时将坡口一并切出。精确预留后续焊接的收缩量，实现无余量切割。3.1.2、对后续工序需划线的零件，在数控切割时或切割后，利用数控切割机喷粉划线功能，在零件上划出基准线或组装线。 数控多头直条3.3.3、等离子切割机切割利用上海伊萨公司制造的等离子切割机，进行较薄板及不规则零件的切割，以降低切割时所造成的热切割变形，并提高较薄板切割面的切割质量。3.3.4、板边缘机械加工为保证下料零件板边直线度、消除火焰切割淬硬层从而达到充分释放火焰切割内应力、完成零件坡口及零件配厚的加工，我公司现有一台XB12型铣边机，用于零件的边缘加工。3.3.5、单元无马板定位组装、反变形焊接、无余量切割技术3.2.1、顶板单元在定位组装胎型上组装（卡槽定位），避免焊接马板对母材的损伤。3.2.2、顶底板在反变形胎架上机械卡固定位，船位CO2气体保护自动焊同向施焊U形肋两侧焊缝，减少焊接变形、确保焊接质量。3.2.3、根据单元对接、箱体焊接、环缝焊接收缩的规律，并考虑弹性压缩量，设置一定的工艺补偿量，对单元实行无余量切割，减少现场总体组装工作量。3.3.6、超身波锤击设备针对本桥关键受力焊缝区，焊接完成后使用超身波锤击处理设备进行锤击处理，以减小残余应力和变形。对整体横隔板和桥面间角焊缝等采用超声锤击均衡焊接内应力，以提高抗疲劳性能。3.3.7、焊接自动化技术根据接头型式，合理选用高效焊接方法。在钢梁制造中优先采用自动和半自动CO2焊，板单元的纵、横向对接焊缝采用埋弧自动焊。由于广泛采用焊接自动化技术，可以稳定控制焊接质量，减小人工技能差别的影响。同时由于机械化、自动化程度高，能显著提高工超身波锤击处理设备铣边机 效，缩短生产周期，降低制造成本。3.3.8、厚板焊接由于本桥大量采用厚板熔透对接形式，其焊接中焊缝质量主要包括两个方面，其一是裂纹敏感性，其二是焊接热影响区的力学性能，同时还应注意控制焊缝角变形。对此我们采取如下措施：1）严把材料（包括钢材及焊接材料）进货关。2）材料进国内市场最大规格并双定尺，尽量减少接头数量。 3）开工前，进行完善、细致的焊接工艺性试验。 4）根据焊接工艺试验结果，制定合理的焊接工艺文件。 5）选派最优秀焊工进行岗前培训。 6）加强焊接材料的管理。7）加强施工过程中管理，严格工艺纪律。3.3.9、单元合件的制造为减少节段整体组装的焊接量，从而减少箱梁的焊接变形，在组装节段前先将底板单元二合一组焊成底板单元合件，利于加快箱梁组装生产进度。3.3.10、钢箱梁组焊胎架横向预设拱度由于钢箱梁处因恒载产生下挠，钢箱梁整体组焊时只能对箱梁的底板、斜底板实行弹性约束，无法实现对顶板的约束。为了抵消焊接应力作用下上箱口产生的收缩变形，减少节段起吊及吊装过程中横向挠度及变形的影响，整体组装胎架设计时，根据已有的经验和设计要求，底板横向预设工艺补偿量和预拱度，来抵消整体组焊解马后箱梁断面的收缩变形和因恒载产生的下挠值，确保钢箱梁箱口尺寸和桥面的线形尺寸。3.3.11、采用阶梯推进方式组装、焊接钢箱梁技术对每一次预拼装的节段组装采取阶梯推进方式组织生产，即按照钢箱梁的组装顺序，从胎架一端向另一端进行施工，使同一工序在相邻节段上形成阶梯，这样有利于各节段的匹配，避免同一部位上下层同时作业，确保生产安全性，提高工效，缩短工期。3.4、单元制造工艺板单元制造按照“钢板赶平及预处理→数控精确下料→零件加工（含U形肋制造）→胎型组装→反变形焊接→局部修整”的顺序进行，其关键工艺如下：● 钢板赶平及预处理 ● 数控精切下料 ● U形加劲肋制造● 用高精度U形肋自动定位板单元组装胎组装顶板单元 ● 横隔板单元外形尺寸控制● 对单侧有纵肋的板单元采用反变形焊接 ● 优先选用自动和半自动CO2焊接方法3.4.1、顶底板单元顶底板采用多嘴精切（含坡口），一般情况下在背塔端留配切量。U肋下料后经过矫正、机加工、压制成型。
顶底板精切下料后用赶板机赶平，严格控制平面度。 采用磁力吊吊钢板，以防产生永久变形。用板单元组装胎组装，组装胎设有钢板。组装时将纵、横基线返到顶底板上，并打上样冲眼。● 采用反变形胎，用CO2自动焊机施焊，焊后控制松卡温度，并进行适当修整。● 焊后上平台进行修整检验，以保证顶底板平面度。 ● 将顶底板单元的纵、横基线返到无U（扁钢）肋面，打样冲眼,以备梁段组装用。 ● 用泡沫板和塑料布将底板U肋端口封闭，防止雨水和杂物进入。
2）顶（底）板制作工艺流程 工艺要点：1）板单元组装顶板单元U形肋采用自动定位组装胎进行定位组装，严格控制U形肋纵、横向位置。2）反变形焊接工艺U形肋与顶板的焊接，其熔透深度要求不小于U形肋板厚的80%。为减小焊接变形及焊后火焰修整量，顶底板在板单元反变形焊接胎上进行船位焊接，既保证了焊缝的熔透深度，又保证了板单元焊后的平面度。通过 U形肋焊接试板断面检验焊缝熔透深度达到设计要求。 3）样板检查为保证板单元U形肋间距满足整体式横隔板要求，除采用上述的工艺、工装外，还将采用专用样板检查控制横隔板位置的U形肋间距，样板自由落入率必须达到100％。板单元反变形旋转焊接胎 用样板检验U形肋间距 ●主板和上接板采用数控精切下料（先切外形，再切坡口），精确预留焊接和修整收缩量；肋板、人孔和管线孔围板采用多嘴切割机精切下料。●严格控制平面度和直线度。 ●埋弧自动焊焊接，焊后无损探伤。● 以横隔板底边为基准精确划出上水平肋位置线，所有竖肋均以此线为基准定位组装，其目的在于控制上水平肋至底边的尺寸，从而便于顶板在梁段组装时确定标高。 ● 板边与胎架固定，用CO2半自动焊机对称施焊，严格控制焊接变形。在板单元对接处，水平肋留400mm嵌补段。 ● 指派优秀修整技师代班指导，严格按修整工艺规程规定的顺序进行修整，并严格控制热量的输入，修整全过程在平台上进行。 ● 在水下等离子切割机上完成U槽的二次切割。工艺流程 工艺要点：钢箱梁采用了整体式横隔板，对其几何尺寸和U形肋槽口尺寸提出了更高的要求，如何保证制造精度，是对设备能力和制造水平的一个挑战，对此采取了以下工艺