焊接球鋼管桁架施工技術(shù)

曾磊剛　李群　李靜華

【摘 要】依托彬縣下溝礦洗煤廠轉(zhuǎn)運棧橋30m—70m不同跨度的焊接球鋼管桁架施工，本文闡述了焊接球鋼管桁架的制作，組裝、焊接、吊裝等施工工藝，對同類工程具有借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】焊接球節(jié)點；鋼管桁架；拼裝；焊接；吊裝

【Abstract】Relying on Binxian ditch coal preparation factory transport trestle 30m-70m different span welding ball steel truss construction， elaborates the welding ball steel truss making， assembling， welding and hoisting construction technology， to the similar project has draw lessons from a meaning.

【Key words】Welded ball joint； Steel pipe truss； Assembling； Welding； Hoisting

1 工程概況

新建洗煤廠至西平鐵路物流中心下溝煤礦2#轉(zhuǎn)載點至火車裝車倉棧橋工程，全橋長1.27km，橋面以下部分是由鋼框架結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)組成，柱距由23m～70m不等；基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)；橋面以上部分由30m～70m不同跨度的焊接球鋼管桁架拼裝完成，焊接球鋼管桁架主要有上魚腹鋼管受壓和下魚腹鋼管受拉兩種結(jié)構(gòu)形式（如圖1、圖2）所有鋼管桁架由焊接球、無縫鋼管和H型鋼拼裝完成。

2 鋼管桁架構(gòu)件加工制作

材料進場后進行入場檢驗，空心球、鋼管、H型鋼、焊條等必須符合國家相關(guān)質(zhì)量規(guī)定。

2.1 焊接球制作

焊接球由工廠加工完成， 現(xiàn)場只對其外觀進行檢驗，要求：成品焊接球表面應(yīng)光滑平整、無波紋、局部凹凸不平不大于1.0mm，焊縫高度與球外表面平齊偏差不大于±0.5mm，球的直徑偏差不大于2.5mm，球的圓度偏差不大于2.5mm，兩個半球?qū)阱e邊量不大于1.0mm。

本工程使用的焊接空心球分為無肋空心球和有肋空心球，具體結(jié)構(gòu)形式如圖3和圖4所示。

2.2 鋼管制作

1.鋼管下料長度根據(jù)圖紙尺寸進行，且允許偏差為±1mm。鋼管端面與桿軸線必須垂直，所使用的鋼管最大彎曲不超過L/1000桿長，且不大于5mm。同時鋼管下料長度應(yīng)預(yù)加焊接收縮量。

2.當(dāng)鋼管壁厚小于4mm以下，可不開坡口。鋼管壁厚大于4mm時，鋼管端部根據(jù)設(shè)計應(yīng)做30°破口。為避免材料浪費，一般情況下壓桿允許接管，接管處要加設(shè)短襯管，對接管件開設(shè)坡口，對接鋼管數(shù)量不應(yīng)超過所有受壓鋼管總數(shù)的20%；而拉桿不允許接管。當(dāng)鋼管壁厚>4mm時，上、下弦桿、受拉腹桿及其它受拉鋼管宜加設(shè)短襯管與焊接球焊接。短襯管長度為40mm～60mm之間，壁厚大于4mm，具體如圖5所示。

3.鋼管在制作完畢后應(yīng)涂刷防銹漆，焊接部位留出50mm不涂刷，同一品種、規(guī)格的鋼鋼管應(yīng)碼放整齊，并進行標記，以利于現(xiàn)場拼裝準確。

2.3 H型鋼制作

H型鋼主要用于門架和上、下弦處，與焊接球連接，在下料時根據(jù)所連接焊接球的尺寸，先使用木板在焊接球上進行圓弧段的尺寸放樣，再使用該木板在H型鋼的上、下翼緣板和腹板處進行圓弧段放線，其制作與鋼管制作相同。

3 鋼管桁架拼裝

桁架的拼裝應(yīng)由小單元拼裝開始，從中心逐漸向兩側(cè)展開。

3.1 鋼管桁架起拱值確定

鋼管桁架在制作時應(yīng)在跨中方向起拱L/400（L為桁架跨度），在現(xiàn)場施工中由于各種因素的影響，對設(shè)計撓度值+20mm進行起拱。中心點起拱值確定后，按比例確定相應(yīng)位置的起拱值，以此來確定每個焊接球的中心標高和球底標高。

3.2 鋼管桁架球、桿布置

1.放球：將已驗收的焊接球，按規(guī)格、編號放入安裝節(jié)點內(nèi)，同時應(yīng)將球調(diào)整好受力方向與位置。一般將球水平中心線的環(huán)形焊縫與上下弦鋼管平行放置，使各鋼管在焊接球上的受力集中在加肋板處。

2.放置鋼管：將下料成型的鋼管，按規(guī)定的鋼管規(guī)格、位置布置在所連接的兩焊接球中心。放置鋼管前，應(yīng)檢查鋼管的安裝部位規(guī)格、長度，以及坡口成型角度、與焊接球連接處焊縫間隙等，完成后進行點焊固定。

3.3 鋼管桁架拼裝順序及方法

根據(jù)現(xiàn)場的實際拼裝情況，鋼管桁架結(jié)構(gòu)按從小單元到整體的拼裝順序可以分為兩種方法：

方法一：先下弦，再腹桿和上弦，最后魚腹鋼管

在平整好的場地上先拼裝下弦的鋼管，并對鋼管和焊接球連接處進行點焊，不能滿焊，再拼裝兩側(cè)腹桿和上弦鋼管，最后完成魚腹桿件拼裝。該種方法使用于跨度大于50m以上的鋼管桁架結(jié)構(gòu)，且占用場地小，拼裝時使用12t小吊車配合，大量節(jié)省了人力等特點，提高了拼裝速度。但在管件對接微調(diào)時浪費時間，增加了吊車的使用費用。

方法二：先腹桿，再上、下弦，最后魚腹鋼管

先拼裝兩側(cè)腹桿，并將該面所有鋼管和焊接球連接處全部滿焊完成，再吊裝垂直進行下弦和上弦鋼管的拼裝連接，最后進行魚腹鋼管拼裝。該種施工方法使用于跨度小于50m以下的鋼管桁架結(jié)構(gòu)，節(jié)省了吊車的使用費用，使其拼裝時鋼管的對接微調(diào)準確，避免反復(fù)校對而浪費時間。但卻增加了人員的大量投入，且占用施工場地較大。

4 鋼管桁架焊接、除銹

鋼管桁架檢查緊固后，進行桁架滿焊。焊接采用“單面焊雙面成型網(wǎng)架管球?qū)雍缚p”新工藝，其做法是：打底焊（包括固定點焊）采用？準2.5焊條，根據(jù)焊接位置選擇焊接電流，起弧后把坡口鈍邊燒溶形成溶孔，同時把球相應(yīng)部位燒溶，再壓低電弧，使得熔化后的鐵水依次凝結(jié)在焊縫內(nèi)壁，在背后形成一個補強焊縫，為提高效益，后幾層焊縫可采用？準3.2～？準4.0焊條補焊至規(guī)定高度。每條焊縫分三層焊完，但最關(guān)鍵的是第一層焊縫，既要保證根部焊透，又要使背部成型良好。將每條焊縫分成4段，首先焊對稱1/4圓弧，再焊剩下的2個1/4圓弧，第二、三遍施焊次序與第一次相同，周而復(fù)始完成整個桁架焊接工作。

焊縫經(jīng)檢查合格后，進行除銹，徹底清除焊縫表面和鋼管破損處的鐵銹、油污和灰土等。完成后進行鋼管和焊接球的防腐處理，防腐涂料的噴刷順序和厚度如表1所示。

5 鋼管桁架整體吊裝

經(jīng)過對整體吊裝、高空拼裝、滑移、分條分塊等方案的對比選擇，整體吊裝具有施工速度快、鋼管內(nèi)力均衡、應(yīng)力應(yīng)變小等多項優(yōu)勢，該工程選擇整體吊裝法。采用2臺300噸的汽車吊，在桁架兩端各布置一臺吊車，并將鋼絲繩分別懸掛于鋼管桁架兩端支座處的門架上弦焊接球和H型鋼的連接點，每端使用4根？準40mm鋼絲繩進行懸掛起吊。

5.1 試吊

正式吊裝前對桁架進行試提。試提過程是調(diào)整各吊點同時逐步離地。試提一般在離地200～300mm之間。各支點撤除后暫時不動，觀察桁架各部分受力情況。如有變形可以及時加固，同時還應(yīng)仔細檢查桁架吊裝前沿方向是否有碰或掛的雜物或臨時腳手架，如有應(yīng)及時排除。同時還應(yīng)觀察吊裝設(shè)備的承載能力，應(yīng)盡量保持各吊點同步，防止傾斜。

5.2 正式吊裝

桁架試吊無誤后方可進行正式吊裝。吊裝時一定要做到起步平穩(wěn)，同步上升，連續(xù)起吊，防止桁架的扭曲變形。直至桁架提升到即將就位標高之時，應(yīng)逐步降低起吊速度，防止吊裝過位。

5.3 桁架就位

待安全吊裝桁架的下弦焊接球超過柱頂400mm時，停止吊裝。然后調(diào)整桁架與支座的距離，為此應(yīng)在桁架上方安裝幾組手拉葫蘆供橫向調(diào)整使用。并檢查桁架整體標高，防止高低不勻，如實在難以排除，可由一邊標高先行就位，調(diào)整橫向手拉葫蘆，使較高一端先行就位。已調(diào)整的一側(cè)鋼管應(yīng)逐步全部點焊固定后，放松另一側(cè)手拉葫蘆，繼續(xù)微調(diào)另一側(cè)桁架的標高。可以少量的起吊或者下降，控制標高。邊調(diào)整，還應(yīng)觀察已就位點固一側(cè)桁架的情況，防止開焊。當(dāng)桁架四周鋼管合攏點焊固定后，檢查桁架各部尺寸，并按順序、按焊接工藝規(guī)定進行焊接加固。

6 結(jié)束語

通過在彬縣下溝礦洗煤廠轉(zhuǎn)運棧橋焊接球鋼管桁架使用以上技術(shù)施工，工程的質(zhì)量，進度，安全得到了保障，降低了施工成本，經(jīng)檢業(yè)主測機構(gòu)對焊接球鋼管桁架進行驗收，受力變形均滿足規(guī)范要求，值得在同類項目參考借鑒。

【參考文獻】

[1]鋼網(wǎng)架焊接空心球節(jié)點 JG11-2009-T[S].中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.

[2]鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB50017-2003[S].中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.

[3]網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程 JGJ7-91[S].中國建筑科學(xué)研究院.

[4]建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程 JGJ 81-2002[S].中華人民共和國建設(shè)部.

[5]鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范 GB50205-2001[S].中華人民共和國建設(shè)部.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]