高屏溪斜张桥全断面焊接钢梁之制作施工.doc
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1、交通部台湾区国道新建工程局第二高速公路后续计划燕巢九如段第C381标高屏溪河川桥工程高屏溪斜张桥全断面焊接钢梁之制作施工里程285K+720.11至288K+360泛亚工程建设股份有限公司大成建设株式会社川田工业株式会社利德工程股份有限公司(短期结合)中华民国八十八年六月目录1.前言32.工厂制作52.1使用钢材及构件组合方式52.2制作要领62.3焊接受缩量之决定82.4焊接顺序102.5焊接方法102.6非破坏检查102.7两节块间端口之调整方法112.8钢构厂假安装112.9涂装要领123.工地组装工场123.1工地组装工场之制作流程123.2工地组装工场简介133.3组装作业143.4
2、焊接作业143.5非破坏检查143.6涂装要领153.7端口假安装153.8组合台车153.9节块移动方法164.现场焊接174.1连接梁之现场焊接174.2钢梁之现场焊接185.焊接受缩量之结果195.1桥面板焊接受缩量195.2下翼板焊接受缩量196.结语20高屏溪斜张桥箱型钢梁全断面焊接节块之制作及施工佐久良刚史川田工业株式会社生产本部四国工厂课长作者简介作者佐久良刚史先生于1974年3月毕业于日本爱媛大学工学部,同年4月进入川田工业株式会社,于生产本部四国工厂钢桥制作部门服务至今以达25年,制作课系长,桥梁技术课长时代曾经负责过多数大型特殊桥梁之制作,并拥有一级土木施工管理技士,一级建
3、筑施工管理技士及一级焊接技术者资格认定(WES-8103)等日本国家资格。高屏溪斜张桥属于全断面焊接构造之大型特殊桥梁,佐久良先生因此被选担任本工程钢构组施工组长,并且充足运用日前丰富之经验,计划,管理及领导钢构厂制作,工地组装及焊接工程。1. 前言本报告为南二高第C381标高屏溪河川桥第一单元斜张桥箱型钢梁制作报告。本桥之重要概要如下。l 桥梁形式二跨连续复合箱梁斜张桥l 跨距180m+330ml 车道宽度3.65m6车道l 线形平面直线纵坡1.7235%直线纵坡l 横坡2%直线l 设计标准HS20-44+25%l 下部结构A1:箱壁式基础、混凝土桥台P1:隔墙箱壁基础中空式混凝土桥塔P2:
4、全套管就地浇注混凝土桩中空式混凝土桥墩。l 梁形式PC梁:4孔PC箱梁钢梁:钢制5孔箱梁l 主梁高度3.2ml 桥面板PC桥面板+钢桥面板l 钢缆形式扇形多重式钢缆l 桥塔形式倒Y型混凝土桥塔l 桥塔高度183.5m本斜张桥为单塔非对称构造之2跨连续复合斜张桥、总长510m、各跨距长为边跨180m及主跨330m。为了减轻主跨距间之自重、本桥采用钢桥面板箱型钢梁、总宽34.4m、梁高3.2m、总钢重约6,000吨。其跨距330m总共由18节块构成、标准节块(共16个)有20m长370吨重。钢梁制作由钢构厂开始、在钢构厂制作成Panel和小构件后、运送至工地、在工地组装工场进行组装、焊接、涂装及假
5、安装后、进行节块架设作业。本工程采用以焊接连接组合全节块之全断面焊接构造、断面尺寸是世界最大级之一。2. 工厂制作2.1 使用钢材及构件组合方式箱型钢梁部分所使用之钢材为ASTMA572G50,A36及一部分采用JISG3106SM520CZ35钢材。板厚区分为t=680mm。本工程之箱型钢梁部分之标准断面如图-1所示。箱型钢梁各构件之制作尺寸是通过确认钢构厂也许制作之最大尺寸(必须考虑吊车能力、翻转空间等条件)及运送上之限制而决定。决定结果如图-2构件组合图所显示、1节块由20个构件组合。(最大构件重量:40ton)图-1标准断面图-2构件组合图2.2 制作要领钢构厂之制作要领如下述所示。请
6、参照制作流程图(图-35)。所有Panel中仅有腹板使用NC切割、其它Panel是通过NC划线、U-rib焊接及热整后重新进行落样切割。虽然在NC划线时已有考虑焊接受缩量、但是为了更加提高实际Panel之制作精度、所以才在Panel制作完毕后进行重落样重切割作业。钢构厂大组合时需注意之点是控制将成为整节块组合基准之中间箱梁及外腹板构件之尺寸。为了使各节块间之断面尺寸相配并考虑收缩等因素、制作时宽度及高度都是以设计值+2mm进行。并且、前一个节块之实际完毕尺寸会反映至下一个节块之大组合尺寸。尽量注意防止尺寸误差。由于其努力之结果、各节块间之断面形状没有误差、端口尺寸也良好。图-3制作流程图(内腹
7、板Box构件)图-4制作流程图(中间Panel构件)图-5制作流程图(连接梁构件)2.3 焊接受缩量之决定钢构厂制作时假设之焊接受缩量为横向方向0.25mm/线、桥轴方向0.5mm/m。于工地组装工场节块焊接时所假设之焊接受缩量为每一线焊道收缩2mm。制作时为了决定各Panel的宽度、一定必要先决定焊接受缩量。制作时考虑之焊道根部间隙为3mm、并以此间隙决定Panel之宽度。假安装时再考虑焊接受缩量将根部间隙挪宽2mm至5mm。如图-6组合尺寸图所示、于钢构厂假安装时考虑焊接受缩量而将各焊道间隙挪宽2mm后、由于桥轴方向总共有10道焊道所以总宽比起设计值16mm。悬背部分最外侧两道焊道不必要在
8、假安装时挪宽2mm、由于如此将会导致下翼板产生错开。因此最外侧两道焊道在制作时就以根部间隙5mm决定Panel之宽度。下图-7.17.3显示以上之想法图-6组合尺寸图制作时组合时图-7.1桥面板制作时组合时图-7.2下翼板图-7.3悬背部分下翼板图-7.17.3焊接受缩量与开槽形状2.4 焊接顺序计划上焊接顺序是由桥面板开始、再陆续进行至下翼板。由于桥面板各焊道假设有2mm的焊接受缩量、而根部间隙设定为5mm、而下翼板则需要在桥面板焊接受缩后才进行焊接、因此根部间隙设定为7mm。此考虑同样反映在腹板及横肋板上。2.5 焊接方法钢构厂制作时各部位所使用之焊接方法如下。接板、U-ribSAW其它焊
9、接所有CO2半自动焊接修改等SMAW并且在焊接施工前、为了确认开槽形式、焊接材料、焊接方法、所有的焊接接头都通过焊接施工实验、拟定其开槽、焊接方法合适后才进行实际施工。2.6 非破坏检查为了确认焊接部位是否健全、依照特定条款接板部位经抽样执行放射线透过实验检查、而填角焊部位则执行焊道液渗检查。抽样比率如下。桥轴方向RT15%PT5%桥轴直角方向RT30%PT5%钢构厂之放射线透过实验检查结果、G1G12节块平均缺陷率为r=2.7%。2.7 两节块间端口之调整方法为吸取因桥轴方向焊接而产生之端口不齐、中间Panel之两端都延长20mm、工地组装工场焊接完毕后再重落样、重切割。并且腹板为防止桥轴直
10、角方向之错开、从端口250mm部分在钢构厂先不焊接、运用这未焊接部分使得在工地组装工场假安装时还可以调整腹板错开(详图-8)。图-8腹板错开时之调整方式2.8 钢构厂假安装钢构厂假安装之目的并不是要确认节块端口之相配度、而是为了检查制作预拱和各Panel、各构件间之相配度、因此以各个单一节块为单位进行。钢构厂假安装时有考虑纵向方向之坡度、并且以多数支撑点支撑下进行。考虑纵向方向之坡度的因素是由于此假安装以单一节块进行、检查后就需要拆除而不需要移动,考虑纵坡并不导致困难。拆除前各构件间需要划十字对准记号、使在工地组装工场组合时、更容易重现节块组合精度。2.9 涂装要领本工程之涂装系统、外露面使用
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