一种高铁框架墩钢横梁分节段拼接架设施工方法与流程

本发明涉及高铁以及动车技术领域，尤其涉及一种高铁框架墩钢横梁分节段拼接架设施工方法。

背景技术：

随着我国高铁工程迅速发展，框架墩钢横梁在解决既有铁路小角度交叉通过具有明显优势。

目前在运输车运输的过程中，由于高铁的施工场地的限制，在运输过程中会存在道路狭隘，车辆转弯的角度受限等因素的影响，因此在运输一个完整的钢横梁过程中会存在转弯难度大、无法运输的现象。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种高铁框架墩钢横梁分节段拼接架设施工方法，其解决了一个完整的钢横梁无法运输及运输道路限制的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明实施例提供一种高铁框架墩钢横梁分节段拼接架设施工方法，包括：

s1、根据待安装钢横梁的安装条件及钢横梁的重量和尺寸的参数，将钢横梁分为三节段进行厂制处理；

其中，将高铁框架墩梁需要的钢横梁分成三节段制作，钢横梁由上盖板、下盖板、第一腹板和第二腹板焊接而成，且其截面均为矩形的中空柱体；

s2、将s1厂制处理后的三节段钢横梁运输至现场拼装平台，在现场拼装平台上拼装，并采用药芯焊丝拼装焊接方式将拼装的三节段钢横梁连接处进行焊接，以形成一个整体框架墩钢横梁；

其中，在拼装平台上等间距设有若干卡具，用来对三节段钢横梁拼装时的定位；

s3、将s2焊接形成的整体框架墩钢横梁架设到框架墩立柱上，并形成高铁框架墩梁，对墩梁进行浇带施工。

可选地，s1的厂制处理包括：

s11、在4m×25m的空地搭建厂制处理的操作平台，并借助于水准仪检测操作平台的水平度；

s12、借助于预先确定的胎具在s11的操作平台上依次进行喷砂、放样、切割、钻孔，获得组成钢横梁的上盖板、下盖板、第一腹板和第二腹板的结构。

s13、对s12的钢横梁的上盖板、下盖板、第一腹板和第二腹板的结构进行拼装，以形成钢横梁，具体地，第一腹板加筋肋与第一腹板组装焊接、下盖板与下盖板加筋肋组装焊接，将第一腹板与下盖板对应的位置进行点焊固定，且点焊中每一次的焊接长度在200-300mm；以使第一腹板的平面度分别与下盖板之间的夹角符合预设条件，将第二腹板进行相对应地拼装，方法同第一腹板与下盖板焊接方式相同，最后进行上盖板的拼装；

s14、对s13拼装的每节段的钢横梁进行二次装配并预处理，并将预处理的钢横梁分三节段出厂；

其中，三节段钢横梁分别为第一钢横梁构件、第二钢横梁构件和第三钢横梁构件，且第一钢横梁构件位于第二钢横梁构件和第三钢横梁构件之间。

可选地，s2包括：

s21、检测现场待使用的每一节钢梁构件是否符合拼装条件，以及，采用i120工字钢搭建底座胎架作为拼装平台，按照桥梁线性空间坐标进行拼装并检测是否满足拼装条件；

其中，将第一钢横梁构件设置在第二钢横梁构件和第三钢横梁构件之间，且第一钢横梁构件的两端分别与第二钢横梁构件和第三钢横梁构件之间形成主焊缝；

s22、采用药芯焊丝拼装焊接方式将拼接的第一钢横梁构件、第二钢横梁构件和第三钢横梁构件的焊接。

可选地，s22包括：

s22-1、下盖板的焊接；

具体地，采用退焊与间断焊相结合的方法从第一钢横梁构件内的下盖板两端分别焊接有若干第一加劲肋的一端，第一加劲肋的另一端分别焊接于第二钢横梁构件以及第三钢横梁构件内的下盖板上，；

s22-2、主焊缝的焊接；

具体地，采有内部坡口焊外清根的方法对第一钢横梁构件与第二钢横梁构件以及第三钢横梁构件的主焊缝进行焊接；

s22-3、腹板的焊接：从第一钢横梁构件外侧对第一腹板和第二腹板的靠近主焊缝、且焊接加劲肋处进行焊接，最后以中空柱体内的隔板进行焊接。

可选地，在s22-2中，第一钢横梁构件与第二钢横梁构件以及第三钢横梁构件的下盖板和上盖板之间的主焊缝为单坡口焊缝。

可选地，在s22-2中，第一钢横梁构件与第二钢横梁构件以及第三钢横梁构件的第一腹板和第二腹板之间的主焊缝为双坡口焊缝。

可选地，s22中药芯焊丝拼装焊接方式的参数为：

焊接位置：立位、焊接电流为140-180a，电压为24-28v，co2流量为15～25l/min。

可选地，s22还包括：

s22-4、对焊缝进行无损检测；

具体地，在整体框架墩钢横梁加工过程中，应根据整体框架墩钢横梁拼装前、后，焊接时和焊接后的需要，对焊缝质量进行检查和试验，以保证材料和加工质量符合制作技术要求；

对接焊缝的质量要求：纵、横向对接缝：i级；角焊缝：ii级；

焊缝无损探伤，且探伤的方法包括：超声波、x射线和磁粉。

可选地，s3包括：

采用履带式起重机将焊接的整体框架墩钢横梁进行架设并形成高铁框架墩梁；

履带式起重机的参数为400t履带式起重机，工作半径14m，使用49m主臂，使用300t勾头。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明的一种高铁框架墩钢横梁分节段拼接架设施工方法，由于在钢加工厂加工时，采用分节段钢横梁的形式加工，相对于现有技术而言，其缩短了整体钢横梁的长度，进而缩短了运输车的运输长度，达到了便于运输的目的。而且在运输到施工现场，将分段钢横梁通过药芯焊丝进行焊接拼接，确保了施工现场的焊接质量以及焊接效果。

附图说明

图1为本发明的高铁框架墩钢横梁分节段拼接架设施工方法的工艺流程图；

图2为本发明的高铁框架墩钢横梁分节段拼接架设施工方法中框架墩钢横梁的结构示意图；

图3为本发明的高铁框架墩钢横梁的厂制分解图；

图4为本发明的高铁框架墩钢横梁上盖板焊缝处的横向截面示意图；

图5为本发明的高铁框架墩钢横梁第一腹板焊缝处的径向截面示意图；

图6为本发明的高铁框架墩钢横梁框架钢横梁的架设整体结构示意图。

【附图标记说明】

100：第一钢横梁构件；

200：第二钢横梁构件；

300：第三钢横梁构件；

400：上盖板；

500：下盖板；

600：第一腹板；

700：第二腹板；

800：框架墩立柱。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。其中，本文所提及的“上”、“下”、“前”和“后”等方位名词以图2的定向为参照。

本发明实施例提出的一种高铁框架墩钢横梁分节段拼接架设施工方法，包括如下：

s1、根据待安装钢横梁的安装条件及钢横梁的重量和尺寸的参数，将钢横梁分为三节段进行厂制处理；

其中，将高铁框架墩梁需要的钢横梁分成三节段制作，钢横梁由上盖板400、下盖板500、第一腹板600和第二腹板700焊接而成，且其截面均为矩形的中空柱体；

s2、将s1厂制处理后的三节段钢横梁运输至现场拼装平台，在现场拼装平台上拼装，并采用药芯焊丝拼装焊接方式将拼装的三节段钢横梁连接处进行焊接，以形成一个整体框架墩钢横梁；

其中，在拼装平台上等间距设有若干卡具，用来对三节段钢横梁拼装时的定位；

s3、将s2焊接形成的整体框架墩钢横梁架设到框架墩立柱上，并形成高铁框架墩梁，对墩梁进行浇带施工。由于在钢加工厂加工时，采用分节段钢横梁的形式加工，相对于现有技术而言，其缩短了整体钢横梁的长度，进而缩短了运输车的运输长度，达到了便于运输的目的。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

参照图1-图5，s1的厂制处理包括：

s11、在4m×25m的空地搭建厂制处理的操作平台，并借助于水准仪检测操作平台的水平度。以保证搭建完成后整体平台的水平度。

s12、在操作台搭建完成后在上面进行主桥梁起拱胎架的放样与制作。材料采用现场可用材料进行搭建。借助于预先确定的胎具在s11的操作平台上依次进行喷砂、放样、切割、钻孔，获得组成钢横梁的上盖板400、下盖板500、第一腹板600和第二腹板700的结构。

s13、同时，对胎具进行复核，复核过程需技术人员、质检员共同对其确认。确认无误后方可对下盖板500进行铺设。利用胎具进行二次调整固定后并对长度、宽度以及对角线进行控制。对s12的钢横梁的上盖板400、下盖板500、第一腹板600和第二腹板700的结构进行拼装，以形成钢横梁，具体地，第一腹板加筋肋与第一腹板600组装焊接、下盖板500与下盖板加筋肋组装焊接，将第一腹板600与下盖板对应的位置进行点焊固定，且点焊中每一次的焊接长度在200-300mm；以使第一腹板600的平面度分别与下盖板之间的夹角符合预设条件，将第二腹板700进行相对应地拼装，方法同第一腹板600与下盖板500焊接方式相同，最后进行上盖板400的拼装。首先，第一腹板600一侧组装焊接有加劲肋，合格后备用；下盖板500的一侧组装焊接有加劲肋，确保下盖板500符合要求。具体地，检查第一腹板600的平面度以及与下盖板500之间的夹角是否符合设计要求及相关规范并形成检查记录质检员，监理工程师进行复检确认合格后方可进行下道工序。其次对其内部加劲肋进行组对。除了焊接有加劲肋的同时在每段的钢横梁构件内焊接有隔板，且在拼装时也要确保隔板一一对应。组装过程一定确定好各零部件相对位置，保证安装尺寸并形成记录并由质量部门确认后后方可进入下一步工序；再次进行另一侧第二腹板700拼装，方法同上；最后进行上盖板400的拼装，方法同上，经自检、互检、专检合格后方可施焊。对其进行部分焊接以达到整体构件的稳定性。

s14、对s13拼装的每节段的钢横梁进行二次装配并预处理，并将预处理的钢横梁分三节段出厂。

其中，三节段钢横梁分别为第一钢横梁构件100、第二钢横梁构件200和第三钢横梁构件300，且第一钢横梁构件100位于第二钢横梁构件200和第三钢横梁构件300之间。分为三段的目的是在确保钢横梁整体的长度以及运输的长度条件下，在焊接拼接后形成的钢横梁整体承载力较两段的好，而在现场的施工操作，较四段的而言，操作更简单、便捷。

进一步地，s2包括：

s21、检测现场待使用的每一节钢横梁构件是否符合拼装条件，以及，采用i120工字钢搭建底座胎架作为拼装平台，按照桥梁线性空间坐标进行拼装并检测是否满足拼装条件；

其中，将第一钢横梁构件100设置在第二钢横梁构件200和第三钢横梁构件300之间，且第一钢横梁构件100的两端分别与第二钢横梁构件200和第三钢横梁构件300之间形成主焊缝；

s22、采用药芯焊丝拼装焊接方式将拼接的第一钢横梁构件100、第二钢横梁构件200和第三钢横梁构件300的焊接。

s22包括：

s22-1、下盖板500的焊接；

具体地，采用退焊与间断焊相结合的方法从第一钢横梁构件100内的下盖板500两端分别焊接有若干第一加劲肋的一端，第一加劲肋的另一端分别焊接于第二钢横梁构件200以及第三钢横梁构件300内的下盖板500上，；

s22-2、主焊缝的焊接；

具体地，采有内部坡口焊外清根的方法对第一钢横梁构件100与第二钢横梁构件200以及第三钢横梁构件300的主焊缝进行焊接；

s22-3、腹板的焊接：从第一钢横梁构件100外侧对第一腹板600和第二腹板700的靠近主焊缝、且焊接加劲肋处进行焊接，最后以中空柱体内的隔板进行焊接。

进一步地，在s22-2中，第一钢横梁构件100与第二钢横梁构件200以及第三钢横梁构件300的下盖板500和上盖板400之间的主焊缝为开口向上的单坡口焊缝。如图4所示。

在s22-2中，第一钢横梁构件100与第二钢横梁构件200以及第三钢横梁构件300的第一腹板600和第二腹板700之间的主焊缝为向前和向后的双坡口焊缝。如图5所示。

进一步地，s22中药芯焊丝拼装焊接方式的参数为：

焊接位置：立位、焊接电流为140-180a，电压为24-28v，co2流量为15～25l/min。

为确保现场焊接质量，将钢横梁拼接立位角焊缝焊接用实心焊丝更换为药芯焊丝，并相应调整了焊接参数。随机挑选6名焊接人员分为两组进行对比，发现使用药芯焊丝较使用实心焊丝，焊缝成形质量改善明显，操作难度也有所降低。

进一步地，s22还包括：

s22-4、对焊缝进行无损检测；

具体地，在整体框架墩钢横梁加工过程中，应根据整体框架墩钢横梁拼装前、后，焊接时和焊接后的需要，对焊缝质量进行检查和试验，以保证材料和加工质量符合制作技术要求。

焊缝的焊波应均匀，不得有裂纹、未融合、夹渣、焊瘤、咬边、烧穿、弧坑和针状气孔等缺陷，焊接后无飞溅残留物。若有则再进行返修；若焊缝无裂纹、融合程度好、无夹渣、无焊瘤、无咬边、无烧穿、无弧坑以及无针状气孔等缺陷，则说明焊接完成。

对接焊缝的质量要求：纵、横向对接缝：i级；角焊缝：ii级。

焊缝无损探伤，且探伤的方法包括：超声波、x射线和磁粉。

进一步地，s3包括：

采用履带式起重机将焊接的整体框架墩钢横梁进行架设并形成高铁框架墩梁；

履带式起重机的参数为400t履带式起重机，工作半径14m，使用49m主臂，使用300t勾头。

具体而言，根据现场实际条件以及重量和尺寸确定所需钢横梁整体的长度为27.1m。通过胎具将上盖板400、第一腹板600、下盖板500以及第二腹板700依次首尾相接围成中空柱体，从而焊接形成所需的钢横梁，将所需的钢横梁分别三节段进行厂制处理。分为三节段后的第一钢横梁构件100的上盖板400的长度为8m、第一腹板600的长度为8.6m、第二腹板700的长度为9.2m以及下盖板500的长度为9.8m。第二钢横梁构件200和第三钢横梁构件300的上盖板400的长度均为9.552m、第一腹板600的长度均为8.478m、第二腹板700的长度均为8.178m以及下盖板500的长度均为6.5m。第三钢横梁构件300与第二钢横梁构件200关于第一钢横梁构件左右对称。其中，第一钢横梁构件100的各板与第二钢横梁构件200和第三钢横梁构件300焊接的横截端面不在同一水平面上，如图3所示，为了确保在焊接时焊缝的稳定性。在保证设计焊接的焊缝质量的同时，额外采用20mm厚的钢板、槽钢型号为10#对焊接部位进行局部加强。

优选地，在分节段钢横梁放置在运输车前，在运输车上铺设有横向拉绳。便于每一节段钢横梁进行搬运。

优选地，运输车运输的最大长度为10.052m，运输的最大重量为52t。

对焊缝质量要求：纵、横向对接缝：ⅰ级；角焊缝：ⅱ级。

其中，主焊缝是对接焊缝。要求100％熔透和100％无损检测。由于现场条件等因素影响，在钢横梁现场拼装焊接前应编制符合现场要求的工艺性试验评定报告，施焊过程中严格执行。

对接焊缝采用药芯焊丝，按照工艺试验确定的焊接参数标准进行焊接。对施焊现场的湿度进行动态监控，确保阴雨天气、湿度大于80％不得施焊。施焊前采用火焰加热法进行预热，预热温度为30～80℃，预热宽度为焊缝两侧各3倍钢板厚度范围内，且不小于100mm。焊条、熔嘴、焊剂和药芯焊丝等焊材烘干后方可使用,从保温箱中取出超过4小时的应重新烘干，现场使用的必须装入保温桶内存放。

根据最重整体框架钢横梁重量约144t，施工选择400t履带式起重机。工作半径14m，使用49m主臂，使用300t勾头。在安装最重钢横梁时，使用超起配重，超起配重使用130t，14米工作半径，最大起重量达到183吨。整体框架钢横梁重量约144t，勾头重量约5.5t，钢丝绳重量约2.3t，合计151.8t。安全系数＝最大起重量/整体吊装重量≈1.205，满足吊装条件。

在履带吊车工作之前，必须将吊车站位区域地表换填、夯实。地耐力经检验必须满足吊车使用性能要求，方可起吊。

框架钢横梁安装完成后，进行墩梁后浇带钢筋、模板、混凝土的施工，后浇带施工利用铁路bc类计划进行。

为减少支撑垫石施工对营业线安全的影响，整体框架钢横梁顶支撑垫石在整体框架钢横梁架设前地面上进行，与整体框架钢横梁进行吊装。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

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