（交通运输工程专业论文）基于6σ质量控制方法的钢箱梁施工监理要素研究.pdf

、载， 1， - 一 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 论文知识产权权属声明 年月日 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 铷一却易认 年月日 年月日 摘要 自改革开放以来，我国交通、市政建设取得了翻天覆地的变化，特别是近年来钢箱 梁大桥在高速公路、城市主干道、高架桥的应用愈加广泛，但在施工建设中，钢箱梁桥 因为其结构复杂，运输困难，特别是加工安装过程复杂，其质量问题控制较难，业主、 监理、施工三方虽然都很重视，但仍存在加工精度不足，现场安装不顺等等问题。本文 针对钢箱梁的结构特点及应用范围进行分析与评价，并结合具体工程案例，对钢箱梁桥 的施工过程存在的问题进行诊断，包括钢箱梁制作前材料管理和焊接工艺评定问题诊 断、钢箱梁制作过程问题诊断、钢箱梁预拼装、涂装过程及包装运输过程问题诊断、钢 箱梁现场安装施工问题诊断等等，对加工安装的监理要素进行分析研究，并对钢箱梁加 工安装工序能力进行评价，同时，采用世界先进的60 质量管理方法对钢箱梁的整体施 工质量控制的监理要素进行分析，从而得出本文的主要结论： 1 、按照钢箱梁梁段拼装整体焊接工艺流程的工序步骤，确定了此工程项目中易出 现的各类质量问题，为了进一步解决此类问题，本论文通过对一系列的质量控制方法进 行科学的比较，最终确定以6o 的方法作为钢箱梁的质量控制方法。 2 、根据钢箱梁大桥加工安装的过程中各个阶段( 如：切割下料、零件矫正、组装、 焊接、矫正) 的监理要素，运用6o 的评价方法，对每个阶段中出现问题的原因进行了 分析，并提出了合理的解决方案。 3 、依照既定的钢箱梁加工安装工序能力表达式，对钢材的尺寸、焊接的质量、预 拼装的总体尺寸以及预拱度的调节等工程质量要素进行了工序能力评价，最终确定了以 上要素是否符合工程项目的质量要求。 4 、为了进一步检验6o 评价方法的科学合理性和可行性，特以西安高新区斜钢箱 梁为例，通过6o 评价方法作为检验工程质量的依据，结果证明，其工程质量远远大于 钢箱梁的国家标准，从而验证了采用6o 的质量控制方法，有利于减少工程报废率，缩 短工程周期，提高生产效率。 关键词：60 质量控制钢箱梁施工监理要素 a b s t r a c t s i n c et h er e f o r ma n do p e n i n gu p ，c h i n at r a n s p o r t a t i o n ，m u n i c i p a lc o n s t r u c t i o nh a su n d e r g o n e e n o r m o u sc h a n g e s ，e s p e c i a l l yi nr e c e n ty e a r s ，s t e e lb o xg i r d e rb r i d g eo nt h eh i g h w a y , t h ec i t ym a i n r o a da n dv i a d u c ti s w i d e l yu s e d ，b u ti nb u i l d i n gc o n s t r u c t i o n ，b e c a u s eo fi t sc o m p l e xs t r u c t u r e ， t r a n s p o r t a t i o nd i f f i c u l t i e s ，e s p e c i a l l yd u r i n gt h ei n s t a l l a t i o np r o c e s sc o m p l e x i t y , i ti sd i f f c u l tt oc o n t r o l t h eq u a l i t yo fs t e e lb o xg i r d e rb r i d g e a l t h o u g ht h eo w n e r s ，s u p e r v i s i o na n dc o n s t r u c t i o nh a v es e r i o u s i m p o r t a n c eo ni t , t h e r ea r ei n s u f f i c i e n tp r e c i s i o n ，o n - s i t ei n s t a l l a t i o nr i n gt r u ea n ds oo n i nt h i sp a p e r , t h e r ea rea n a l y s i sa n de v a l u a t i o nf o rt h es t r u c t u r a lc h a r a c t e r i s t i c so fs t e e lb o xg i r d e ra n da p p l i c a t i o n r a n g e ，c o m b i n e dw i t hp r a c t i c a le n g i n e e r i n gc a s e s ，o nt h es t e e lb r i d g ec o n s t r u c t i o np r o c e s st od i a g n o s e p r o b l e m s ，i n c l u d i n gt h ed i a g n o s i so ft h ep r o b l e m so fm a t e r i a l sm a n a g e m e n ta n dw e l d i n gp r o c e d u r e q u a l i f i c a t i o nb e f o r et h ep r o d u c t i o no f s t e e lb o x , t h ed i a g n o s i so ft h ep r o b l e m so ft h ep r o c e s so f m a k i n gs t e e lb o xg i r d e r , t h ed i a g n o s i so ft h ep r o b l e m so fs t e e lb o xp r e - a s s e m b l e d , c o a t i n gp r o c e s sa n d p a c k a g i n gd u r i n gt r a n s p o r t a t i o n ，t h ed i a g n o s i so ft h ep r o b l e m so fs t e e lb o xg i r d e rc o n s t r u c t i o na n ds o o n t h r o u g ht h ea n a l y s i so fm a n a g e m e n te l e m e n t so fi n s t a l l a t i o np r o c e s s ，a n dt h ee v a l u a t i o no ft h e c a p a c i t yo fp r o c e s s i n go fs t e e lb o xg i r d e ri n s t a l l a t i o np r o c e d u r e s ，a tt h es a m et i m e ，u s i n gt h ew o r l d s a d v a n c e d6 - s i g m aq u a l i t ym a n a g e m e n tm e t h o dt oa n a l y s i st h em a n a g e m e n te l e m e n t so fs t e e lb o x g i r d e rc o n s t r u c t i o nq u a l i t yc o n t r o lo ft h eo v e r a l ls u p e r v i s i o n ，a r r i v i n ga tt h em a i nc o n c l u s i o n so ft h i s p a p e r ：1 , t h eq u a l i t yc o n t r o lo fl a wm a t e r i a l si st h ek e yt ot h eq u a l i t yc o n t r o lo fs t e e lb o xg i r d e r ；2 ， s t e e lb o xg i r d e rs e g m e n td i v i s i o ns h o u l db eb a s e do nt h ep r i n c i p l eo f ”t r a n s p o r t a t i o n ，l i f t i n gc a p a c i t y , a n dm i n i m i z et h ew o r k l o a do ft h es c e n e ”；3 ，b e c a u s et h es t e e lb o x g i r d e rs t r u c t u r ei sw e l d e ds t e e l b r i d g e ，t h ew e l d i n gp r o c e s st h es t e e lb o xg i r d e rd i r e c t l yd e t e r m i n et h eq u a l i t yo ft h ew h o l eb r i d g e m u s ts t r i c t l yc o n t r o lt h eq u a l i t yo fw e l d i n g ；4 ，t h eb i g g e s tw e a k n e s so fs t e e lb o xg i r d e rb r i d g ei sp o o r c o r r o s i o nr e s i s t a n c e ，e a s yc o r r o s i o n , s oc o a t i n gq u a l i t yo ft h ep r o j e c ti sas t e e lb o x g i r d e rc o n s t r u c t i o n q u a l i t yc o n t r o lf o c u s k e y w o r d s ：6 oq u a l i t yc o n t r o l 、s t e e lb o x g i r d e r 、m a n a g e m e n te l e m e n t s 目录 第一章绪论l 1 1 课题的提出1 1 2 国内外研究概况1 1 3 本文研究的思路及主要研究内容3 第二章钢箱梁大桥的应用范围分析与评价4 2 1 钢箱梁结构的特点分析4 2 2 钢箱梁结构的应用范围6 第三章钢箱梁大桥施工过程质量控制及问题诊断7 3 1 钢箱梁的制造特点一7 3 1 1 设计对钢箱梁制造的要求7 3 1 2 钢箱梁制造要点7 3 2 钢箱梁大桥施工过程问题诊断7 3 2 1 钢箱梁制作前材料管理和工艺评定问题诊断。8 3 2 2 钢箱梁制作过程问题诊断1 1 3 2 3 钢箱梁预拼装、涂装过程及包装运输过程问题诊断2 7 3 2 4 钢箱梁现场安装施工问题诊断3 3 第四章基于6 西格玛质量控制方法的施工监理要素分析。3 5 4 16 西格玛质量管理方法3 5 4 1 16 西格玛的发展3 5 4 1 26 西格玛质量管理方法的涵义3 5 4 1 36 西格玛的重要性和应用范围3 7 4 2 绩效改进工具的比较3 8 4 2 1i s 0 9 0 0 1 ：2 0 0 0 认证3 8 4 2 2 波多里奇卓越绩效标准3 8 4 2 3 戴明的质量管理思想3 8 4 2 4 全面质量管t 里( t q m ) 3 9 4 2 5 六西格玛管理。3 9 4 3 发现异常的方法3 9 i i i 4 4 钢箱梁制造工序能力分析4 1 4 5 质量目标参数4 6 4 6 质量保证体系4 9 第五章应用案例研究5 2 5 1 项目概况5 2 5 2 数据整理与分析5 2 5 3 综合评价7 3 结论与建议一7 4 1 结论。7 4 2 建议7 5 参考文献7 6 一 一 长安大学硕上学位论文 第一章绪论 1 1 课题的提出 自改革开放以来，我国交通、市政建设取得了翻天覆地的变化，特别是近年来钢箱 梁大桥在高速公路，城市主干道、高架桥的应用愈加广泛。采用钢箱梁架设高架桥的最 大优点就在于施工过程中不会对交通造成太大的影响，例如：西安市高新技术产业开发 区在规划建设跨越绕城高速公路高架桥时多采用了钢箱梁桥方案。但在施工建设中，钢 箱梁桥因为其结构复杂，运输困难，特别是加工安装过程复杂，其质量问题控制较难， 业主、监理、施工三方虽然都很重视，但仍存在加工精度不足，现场安装不顺等等问题， 为此，结合工程监理的实际体会，本文提出基于60 质量控制方法的钢箱梁施工监理要 素研究。 1 2 国内外研究概况 连续钢箱梁桥起源于德国，后来在欧洲和日本都很盛行，中国连续钢箱梁桥现在发 展也很快，其中很大一部分都是运用在跨线或立交桥上。国内的如北京五环路京山立交 桥，其中跨越京山铁路的第7 9 孔，采用4 8 m + 7 2 m + 4 8 m 的钢混组合连续箱形粱。西安 跨越绕城高速公路的跨线立交桥单孔跨径也亦大于5 0 c m 。钢箱梁桥如何应用新技术、 新工艺来降低钢箱梁的制造成本，保证加工精度和现场安装质量，如何降低后续使用成 本，不仅是我国，也是世界桥梁建设的重要课题。 钢箱梁为正交异型板结构，即由互为垂直的面板，纵肋和横肋组成的箱体结构，基 于这一构造要点和设计要求，钢箱梁制造和安装时对质量监理主要考虑了工艺流程和焊 接质量的控制及影响几何精度的因素等监理要素。在过程控制中，采用直方图分析法， 数值分析法和动态分析法，以便及时采取对策加以纠正。但在实际工作中，仍存在几何 尺寸加工虽然符合要求，但工序能力已严重不满足要求，不合格频率较高，需要及时加 以改进的状况。例如：某钢箱梁高度h 检验数据如下： 表1高度h 检测数据 允许偏差 数据分析允许偏差数据分析 序号检测点数序号检测点数 ( m m ) x m a xx m i n ( m m )x m a x x m a x 1 2 0 8+ 2 o+ 1 5 5 2 0 2 + 1 5一o 5 2 2 0 2+ 0 5- 1 o6 + 2 0 4+ 1 5一o 5 3 2 o 4+ 1 0 + 0 57 + 2 0 2+ o 5一o 5 4 2 0 2+ 1 o+ 0 58+ 2 08+ 2 o1 0 第一章绪论 图1高度h 检测数据正态分布 图2高度h 频数分布 通过对表1 中的数据计算判断是否满足正态分布：并运用e x c e l 画出图1 、2 可以 反映出来，由于质量数据分布中心偏离了公差中心，所以工序能力指数下降了，偏离的 程度越大，工序能力指数下降得就越多。再进行工序能力分析，由以上所得数据可知， 分布中心偏离公差中心，且均值x 大于公差中心m ，即分布中心偏向公差上限，运用公 式，计算过程省略，得：p = 1 4 “，由于不合格品率已经达到了1 4 4 ，况且c 。= 0 5 3 8 已经小于o 6 7 ，工序能力已不能保证项目质量的稳定性。 05 1 01 52 0 图3工序能力图 2 一 一 长安大学硕十学位论文 可见，该工序已严重不满足要求，不合格品率持高，对工程的成本、工期以及工程 的总体质量水平，应及时加以更改，使工序达到最优化。 通过对上例的研究可以得出普遍的结论：钢箱梁高度几何尺寸虽都满足允许偏差要 求，但工序能力已不能保证项目质量的稳定性。为此，除了传统的质量控制方法外，我 们需要通过新技术、新工艺的应用，大幅度提高生产效率，需要采取更加严格的质量标 准来保证产品精度和总体质量。 “6 s i g m a ”就是一套连续的优化工具，它能够提高质量，不但是一种质量管理的技 术方法，也是一种变革管理的强有力工具 。“6 s i g m a 意味着差错率为百万分之三点四 ( 即3 4 9 9 ) ，以统计意义上讲，一个过程具备“6 s i g m a 能力，意味着过程平均值与其 规格上下限间的距离为6 倍标准差，此时过程波动减小，要1 0 0 万仅有3 4 超出规格限 以外。因此，为了能有效的保证钢箱梁的总体质量，可以考虑在整个生产加工过程中运 用“6 s i g m a 模式。 上世纪8 0 年代末期，摩托罗拉将“6 s i g m a 作为一种突破性的质量管理战略在制造 业领域付诸实施，使产品的不合格率大幅度下降。美国通用电器字杰克韦尔奇领导下 真正把“6 s i g m a 这一高度有效的质量战略变成管理哲学和实践。 我国国内在质量控制领域虽然引进了i s 0 9 0 0 0 认证，利用了戴明的质量管理思想， 进行了全面质量管理( t o i l ) 的动态控制，但都是防护性的标准，而“6 s i g m a 则是一种 突破，是顾客参与的t q m ，是后i s 0 9 0 0 的突破改进，是落实i s 0 9 0 0 的具体途径。 1 3 本文研究的思路及主要研究内容 由于钢箱梁桥的显著特点，今年来国内实施较多。所以本文结合具体工程案例，从 以下几方面进行研究。 ( 1 ) 钢箱梁大桥施工过程的问题诊断； ( 2 ) 钢箱梁大桥加工安装的监理要素； ( 3 ) 钢箱梁加工安装工序能力评价； ( 4 ) 基于“6 s i g m a 的钢箱梁质量控制方法； 第二章钢箱梁人桥的应用范围分析与评价 第二章钢箱梁大桥的应用范围分析与评价 2 1 钢箱梁结构的特点分析 ( 一) 钢桥的结构 钢桥是桥的一种形式，是指一座桥的上部结构的主要承受受力部分是由钢材制成 的。钢桥同桥一样，都是跨越河流、湖泊、海洋及一切障碍物的空中的路，其中大跨度 桥梁多为预应力钢筋混凝土桥和钢桥。钢桥的结构沿其桥纵方向由主桥( 跨越河流) 、 引桥( 与地面交通衔接段) 组成。 ( 1 ) 钢桥的主要材料 用于钢桥的主要材料是钢板、型钢和高强度钢索。钢板多采用低合金钢，例如1 6 m n 、 1 6 m n g ，某些部件要用铸钢和优质碳素钢( 例如4 5 # 钢等) 。近来发展了不需要油漆的耐 腐钢材品种，如美国的a z 4 3 及a 5 髓号钢、日本的s i s g 3 1 1 4 等。 ( 2 ) 钢桥的优缺点 钢桥由于采用高强度的材料，均质性好，易于加工，故而构件轻、运输架设方便， 为大跨度桥梁理想材料。目前，世界上桥梁结构体系中大跨度桥梁多为钢桥。例如世界 上最大跨径的悬索桥明石桥为1 9 9 0 米，最大跨径的斜拉桥为8 9 0 米的多多罗桥，最大 跨径的拱桥为主跨5 5 0 米的上海卢浦大桥，均比预应力混泥土斜拉桥及预应力混凝土拱 桥跨越能力大，而箱式桥也是如此。而另一方面就是架设。钢桥的主要缺点是在大气作 用下受腐蚀、易生锈、养护费用高，相比较价格昂贵一下。 ( 3 ) 钢梁的连接型式为铆接、高强螺栓和焊接以及销接等，这些都要符合规范要求。 ( 二) 钢梁的主要型式 钢梁的主要型式为肋箱梁、板板梁、桁架桥和叠合梁。 ( 1 ) 钢箱梁 箱梁指其截面为薄壁闭合型式的梁。同肋板式梁比较抗弯和抗扭刚度大、整体性好， 比桁梁重量轻、外形简洁美观，又可作成抗风动稳定性好的风嘴流线型，因此在大跨度 的斜拉桥和悬索桥中被广泛应用。下图4 为钢箱粱箱体截面图，图5 为钢箱梁块结构效 4 长安大学硕七学位论文 果图： ( 2 ) 肋板梁 图4 钢箱梁箱体截面图 图5 钢箱梁块结构效果图 采用肋板梁的梁式桥，其截面受拉受压部分均为钢材，单就跨而言，跨径不大，其 整体刚度小于箱梁，对于大跨度的悬索桥、斜拉桥，其抗风动稳定性差。 ( 3 ) 桁架梁 桁架梁是由杆系组成的空间稳定的梁结构，充分发挥钢材高强度、高弹性模量特点。 垂直荷载作用在桁架节点上，杆件只产生拉压应力。桁架桥更适合于城市的铁路、公路 两用桥，下层作为铁路桥，上层作为公路桥。 ( 4 ) 叠合梁 肋板梁或钢桁梁通过剪力传递器与钢筋混凝土桥面板结合成梁称为叠合梁。这种梁 第二章钢箱梁大桥的应用范围分析与评价 特点是钢筋混凝板与钢梁在垂直载荷作用下共同变弯，充分发挥钢材受拉、混凝土变压 的材料性能。同时梁的截面刚度增大，减少了钢材用量，在活荷作用下比肋板梁噪音小， 因而在城市公路桥总被广泛采用。 2 2 钢箱梁结构的应用范围 对于大跨度桥梁，在目前所有的各种建筑材料中，最好的就是钢，特别是优质低合 金钢。特大跨度的桥梁，毫无例外的采用钢梁。之余大中跨度的桥梁，由于近代桥技术 不断进步，除钢梁外，尚可采用其他种材料的桥跨结构。所以究竟宜采用何种材料需根 据每一座桥的具体条件，拟定几种不同材料的造桥方案加以比较确定。 战前苏联铁路桥梁中6 5 是用钢制作的，中国的铁路桥梁中8 2 是用钢制造的。这 样大量的桥梁用钢材制造。其原因是由于钢材比其他的建筑材料( 混凝土、石、木) 有 相当大的优点。 大跨度桥梁全部都是钢制的，虽然在最近由于钢筋混凝土结构上的巨大成就，这些 大跨结构也有用钢筋混凝土作的，但是在大型桥梁上钢筋混凝土结构仍然不能决定性地 与钢结构进行竞争。在目前，跨度大于2 0 0 公尺的桥跨结构差不多均是是用钢桥制造的。 6 长安大学硕士学位论文 第三章钢箱梁大桥施工过程质量控制及问题诊断 3 1 钢箱梁的制造特点 3 1 1 设计对钢箱梁制造的要求 大跨度钢斜拉桥一般采用平衡悬臂安装架设，即钢箱梁按照设计要求分段预制，运 至桥位逐段吊装，钢箱梁节段之间全断面对焊连接，直至跨中合龙。成桥后钢箱梁拱度 应符合设计设定的要求。由此可见，钢箱梁制造中，不仅焊接质量是重要控制项点，其 几何精度的控制是另一项难度更大的课题，它包括钢箱梁长、宽、高和所有面板的平整 度，相应箱梁节段端口和全部纵向肋的精度匹配，以及数十段钢箱梁连接成桥后拱度、 中心线偏差和桥梁总长度。 3 1 2 钢箱梁制造要点 钢箱梁为正交异性板结构，即由互为垂直的面板、纵肋和横肋组成的箱体结构，基 于这一构造特点和设计要求，钢箱梁制造应用应考虑以下要素： ( 1 ) 建立合理的整体工艺设计方案 对于大型钢箱梁制造，首先应设计合理的工艺流程，便于质量控制和施工作业。为 了提高工效、降低成本、缩短工期，应提高机械自动化程度。 ( 2 ) 影响焊接质量的因素 一个箱梁节段中焊缝累计长度约5 0 0 m 以上，采用c 0 2 焊、手工弧焊和埋弧自动焊 等多种焊接方法，施焊位置包括平焊、立焊和仰焊；钢箱梁制造周期在一年以上，往往 在露天作业，需要考虑春夏秋冬季节变化及温度、湿度、风雨等环境因素的影响。 ( 3 ) 影响几何精度的因素 钢箱梁的几何精度受组装精度和焊接变形控制两大因素的影响。组装精度受胎架精 度及露天作业对日照变化引起的温差影响；焊接变形受焊接方法、焊缝断面、施焊顺序 及约束状态的影响，并预留收缩变形的补偿量。 3 2 钢箱梁大桥施工过程问题诊断 钢箱梁梁段拼装整体焊接工艺流程主要有以下工序步骤： 材料采购一符合性检验一材料复验一焊接工艺评定一焊接工艺一结构制造工艺一 下料一矫正一整体拼装一焊接一无损探伤一分离运输梁段一防腐一运输至工地一工地 拼装一焊接一无损探伤一吊装( 安装) 一焊接一无损探伤一补涂一面漆一交工 第三章钢箱梁大桥施工过程质量控制及问题诊断 根据以上工艺流程，在钢箱梁大桥施工过程中出现的问题我们大致可以分为以下几 个阶段。 3 2 1钢箱梁制作前材料管理和工艺评定问题诊断 ( 一) 钢桥材料管理 材料是指构成钢箱梁结构所发生的材料，包括钢材、焊接材料和涂料等。 ( 1 ) 钢材 钢桥制作使用的钢材必须符合设计文件的要求和现行有关标准的规定，进料时，要 求厂家必须提供材料质量保证书，标明钢材的炉批号、钢号、数量、化学成分和物理性 能等各项技术参数及指标。进场后应对照质保书进行核对，按照t b l0 2 12 - 9 8 铁路钢桥 制作规范的规定验收标准，钢材应按同一厂家、同一材质、同一板厚、同一出厂状态每 1 0 个炉( 批) 号抽检一组试件( 每炉超过6 0 顿按每6 0 吨为一批) 复验，其中复验项 目有力学性能和化学成分，力学性能检测的内容如下表2 ；焊接与涂装材料应按照有关 规定抽样复验。钢板在出厂时应采用色带标识，色带表示的每种色带宽度不小于3 0 m m ， 加工过程中发现钢材缺陷需要补修时，应符合有关规定。 表2力学性能表 力学性能 名称符号单位 屈服点 r e ( r e l 、r e h 、r o 2 ) m p a 抗拉强度 r m m p a 冲击韧度 k vj 伸长率 a 断面收缩率 z 注：r e l 为下屈服强度，r e h 为上屈服强度，r 0 2 为屈服点不明显时的比例屈服点。 化学成分主要有：c ( 碳) 、s i ( 硅) 、m n ( 锰) 、s ( 硫) 、p ( 磷) 等五个元素，其中s 、p 为有害元素，桥梁用钢对其加以限制。 在钢材刚进厂的时候，要对材料进行符合性检验，检验的内容包括平整度是否合格、 钢板色带标示是否与要求相符，所以在下料的时候，最容易出现的问题有两方面： 1 ) 钢材不平整但未校正影响了整体钢材加工质量，会造成一定损失； 2 ) 钢材表面有锈蚀、油漆等污物，应及时清理，避免出现不必要的质量问题； 3 ) 钢材采购进厂，应对原材料进行复验，如若与所要求的规格不符，就会造成原 8 长安大学硕士学位论文 材料无法应用等问题，应在复验时认真核对。 所以钢材不平直、锈蚀、有油漆等污物影响号料或切割质量，应矫正、清理后再号 料，号料尺寸允许偏差为1 o m m 。 ( 2 ) 焊接材料 焊接材料：焊条、二氧化碳气体保护焊丝、埋弧焊丝及焊剂按相应标准验收。 其中焊条的管理和使用应注意以下几个方面： 焊条应注意防潮，焊条吸潮后不仅影响焊接质量，甚至造成焊接材料变质，因此 焊条使用前应进行烘焙，烘焙温度为3 5 0 - 4 5 0 ，时长i , - - , 2 小时，在烘箱或烤箱中贮 存温度为1 0 0 - - - 1 5 0 c ，贮存时间一般不得超过3 0 天；焊接材料应有专门管理人员， 负责烘焙及发放，对于从保温箱中取出的焊条，一般每次发放量不得超过4 小时的用量； 每个焊工都必须配备保温筒，以防止烘干后的焊条再次受潮；焊条在使用过程中的 烘焙次数不宜过多，否则将导致药皮酥松和使药皮中的合金元素氧化及有机物烧损，影 响使用性能。 下表3 为常用的焊接材料： 表3焊接材料 种类 型号 标准 h 0 8 a 、h 0 8 e 、h 0 8 m n a 、h i o m n 2 、h 0 8 m n a m o ag b 4 2 4 1 8 4 焊丝 h 0 8 m n 2 si ag b 8 1 1 0 焊剂h j 4 3 1 、h j 3 5 0 、s j l o l 、s j 3 0 1 g b 5 2 9 3 8 5 e 4 3 0 3 ，e 4 3 1 5 ，e 4 3 1 6 ，e 5 0 0 3 ，e 5 0 1 5 ，e 5 0 1 6g b 5 l1 7 8 5 焊条 e 5 5 1 5 gg b 5 1 1 1 8 8 5 焊接材料常出现的问题是焊丝、焊剂或焊条已过了保质期，经常放到潮湿的地方而 导致生锈，这些常见的问题会大大的降低焊接质量，甚至绝大多数焊缝的探测是不合格 的，所以应注意这些细节问题，避免不必要的返工，做好每一步的检验工作。 ( 3 ) 涂装材料：涂装材料进场后，监理单位、施工单位和业主三方联合抽样、送 检，检验合格后方可使用，涂装材料须由专人、专库进行保管。常见的涂 装材料见下表4 ： 9 第三章钢箱梁大桥施工过程质量控制及问题诊断 表4涂装材料 种类型号标准 f 5 3 - 31 红丹酚醛底漆z b g5 1 0 9 0 8 7 c 5 3 - 3 1 红丹酚醛底防锈漆 z b g51 0 0 6 8 7 s 0 6 - 1 棕黄聚苯酯面漆 企标 油漆s 0 4 - 2 灰聚氨酯面漆企标 1 - 1 0 6 1 9 锌黄环氧酯底漆 z b g5 1 0 9 5 - 8 1 h 0 1 - 4 环氧沥青厚浆底、面漆企标 c 0 4 - 4 5 灰铝锌醇酸面漆 z b g51 0 9 6 - 8 7 c 0 4 9 灰云铁醇酸面漆企标 铝材 二号防锈铝l f 2g b3 1 9 0 8 2 选择合适的涂装材料，并对涂装材料进行检测，涂装材料应符合设计方案要求，在 涂装前对品牌、型号进行检测，看是否与要求一致，是否在保质期内，是否有漏装现象， 这些基本的小问题应及时发现及时处理，避免给以后的工作带来不必要的麻烦。 ( 二) 焊接工艺评定问题诊断 焊接工艺评定实验工作，应在材料复验和焊工考试之后，钢箱梁制造开工之前进行 的技术准备工作，是确定合理的焊接工艺的基础，也是焊接质量管理的重要一环。评定 前，首先根据焊缝质量分类对全桥的焊接接头按不同接头形式、不同材料( 主要指焊接 材料) 、不同焊接位置、不同的钢板厚度及不同的焊接方法，分别选出有代表的焊接接 头确定评定数量、检验项目。根据上述各项内容编写出评定的技术文件，报主管焊接的 工程师审核并报监理工程师认可。下图6 为工艺评定画线、切割及焊接的小试样： 图6 工艺评定小试样 1 0 长安大学硕上学位论文 为使焊接工艺评定实验具有普遍意义，焊接工艺评定实验用的材料，应在工程全部 用钢种选用碳当量最大的材料，这样才能覆盖本工程的全部钢材，因为钢材焊接其含碳 量越高，焊接性能越差。试板长度应根据样胚尺寸、数量等因素予以综合考虑，自动焊 不得小于6 0 0 m m ，手工焊、c o z 气体( 混合气体) 保护焊不得小于4 0 0 m m 。 焊接工艺评定通常出现的问题是：焊接时温度和湿度不在规定范围内焊接及两 侧s o m m 内有油污、水和其他异物而进行焊接焊接外观质量检验没有执行相关标准 无损探测在2 4 小时之内进行的而违反了检验标准使检验结果不够准确焊接材料没有 遵循相关要求需要加陶瓷衬垫进行焊接但忘记加造成检验结果不合格所开坡口的 角度没有按规定角度要求去切割，致使焊接不准确。以上几点是经常出现的问题，容易 使有些本来不合格的被认为合格，而有些是符合标准，焊接达到要求，却被误认为不合 格，造成了不必要的损失，应认真检验，做好评定前的相关工作。 3 2 2 钢箱梁制作过程问题诊断 在钢箱梁的制作阶段有以下几个工艺流程：切割下料一零件矫正及处理一组装一焊 接一焊接检验一矫正。根据以上工艺流程，在钢箱梁制作过程中出现的问题，我们进行 一一分析。 ( 一)切割下料问题诊断 ( 1 ) 切割下料的基本要求 1 ) 所有零件优先采取精密( 数控、自动、半自动) 切割下料，精密切割尺寸允许 偏差为1 o m m 。 采用数控切割机下料的零件编程时，要根据零件形状复杂程度，尺寸大小、精度要 求等规定切入点和退出点、切割方向和切割顺序，并应适当加入补偿量，消除切割热变 形的影响，下料时除考虑焊接收缩量外，同时还应考虑桥梁竖曲线的影响。 而手工气割及剪切仅用于工艺特定或切割后仍需加工的零件，其中手工气割的切割 面质量应符合下表5 的规定。 表5手工气割切割面质量要求 项目允许偏差( r a m ) 主要构件 o 2 0 自由边缘 次要构件 0 6 主要构件 0 2 0 焊接边缘 次要构件 1 0 0 第三章钢箱梁大桥施工过程质量控制及问题诊断 采用普通切割机下料的零件，应先做样，然后再进行切割。 2 ) 剪切加工的零件，其切割边缘应对齐、无毛刺、反口等缺陷，并应满足下列偏 差要求： 板件长度、宽度：2 o m m ；板边缘缺棱： 2 5 ) 1 0 5 ( t 2 5 ) 对接板间隙，按工艺要求 横隔板间距l2 2 纵隔板间距l 2 横隔板直线度f h 2 5 0 5 取小者 纵向平面度 | 承压板组装位置l 1 、l 2 | 3纵锚板组装角度1 3 | 承压板组装角度( 9 0 。一b ) | 承压板与纵锚板组装间隙 | ( 3 ) 梁段组装梁段组装应在具有桥梁线形的组装胎架上进行，整体组装应在激光经 纬仪和激光测距仪控制下进行，梁段组装允许偏差应符合表8 的规定： 1 4 长安大学硕上学位论文 表8梁段组装允许偏差 项目允许偏差( m m )条件检测工具和方法 梁段高度( h ) 2 工地接头处钢盘尺 3 其余部分 水平尺 吊点 2 梁段两吊点中心距 钢盘尺 腹板中心距 3 钢盘尺 梁段顶板宽 3 横断面对角线差 4 工地接头处的横断面 钢盘尺 旁弯 5 左右支点高度差 5左右高低差平台、水准仪、钢 ( 吊点)板尺 项板、腹板平面度 hi2 5 0 ，且8 h 力口劲肋间距平尺、钢板尺 或顶板与加劲肋间距 ( 4 ) 组装常出现的问题 组装前必须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，此处比较容易出现问题。梁段拼装前应按工艺文件要求检测胎架的 线性和几何尺寸，重点控制梁段直线度和桥梁线形。下图8 为组装时出现严重错位： ( 四) 焊接 ( 1 ) 焊接的一般要求 图8组装时严重错位 第三章钢箱梁人桥施工过程质量控制及问题诊断 1 ) 各种焊工和无损检测人员必须通过考试并取得资格证书，且只能从事资格证书 中认定范围内的工作，焊工如果停焊时间超过6 个月，应对其重新考核。 2 ) 焊接前必须彻底焊区内的有害物质，焊接时严禁在母材的非焊接部位引弧，焊 接后应清理焊缝表面的熔渣及两侧的飞溅。 3 ) 焊前预热温度应通过焊接性实验和焊接工艺评定确定；预热范围一般为焊缝每 侧l o o m m 以上，距焊缝3 0 5 0 m m 范围内测温。 4 ) 焊接材料应通过焊接工艺评定确定，没有生产厂家质量证明书的材料不得使用。 对存储期较长的焊接材料，使用前应重新按标准检验。焊接、焊条必须按产品说明书烘 干使用；焊剂中的赃物，焊丝上的油绣等必须清除干净；c 0 2 气体纯度应大于9 9 5 o 5 ) 焊接工艺必须根据焊接工艺评定报告编制，施焊时应严格执行焊接工艺，焊接 工艺评定是编制焊接工艺的依据，评定条件应与产品条件相对应，评定必须使用与产品 相同的钢材及匹配的焊接材料，首次采用的钢材和焊接材料必须评定，已评定并批准的 工艺，可不再进行评定。 6 ) 焊接工作宜在室内进行，环境湿度应小于8 0 ；焊接低合金钢的环境温度不应 低于5 c ，焊接普通碳素钢不应低于o c ；主要杆件应在组装后2 4 h 内焊接。 7 ) 低合金高强度结构钢厚度为2 5 m m 以上时进行定位焊、手弧焊及埋弧自动焊时 应进行预热，预热温度8 0 1 2 0 ，预热范围为焊缝两侧，宽度5 0 - 8 0 m m 。厚度大于5 0 m m 的碳素结构钢焊接前也应进行预热。 8 ) 多层焊接宜连续施焊，应注意控制层间温度，每一层焊缝焊完后应及时清理检 查，清除药皮、熔渣、溢流和其他缺陷后，再焊下一层。 ( 2 ) 定位焊 1 ) 定位焊缝应距涉及焊缝端部3 0 m m 以上，其长度为5 0 一l o o m m ；定位焊缝间距为 4 0 0 6 0 0 m m ；定位焊缝的焊角尺寸不得大于设计焊角尺寸的1 2 。 2 ) 定位焊缝不得有裂纹、夹渣、焊瘤等缺陷，对于开裂的定位焊缝，必须先查明 原因，然后再清除开裂的焊缝并在保证杆件尺寸正确的条件下补充定位焊。 ( 3 ) 埋弧自动焊 1 6 长安大学硕士学位论文 1 ) 埋弧自动焊必须在距杆件端部8 0 r a m 以外的引板上起、熄弧，焊接中不应断弧， 如有断弧必须将停弧处刨成1 ：5 斜坡后，并搭接5 0 r a m 再引弧施焊，焊后搭接处应修 磨均匀。 2 ) 单面焊双面成型的焊缝按工艺要求在坡口背面粘贴陶瓷衬垫，要求贴严贴牢。 ( 4 ) 焊缝磨修和返修焊 1 ) 焊接后，两端的引板或产品试板必须用气割切掉，并磨平切口，不得损伤母材。 2 ) 焊脚尺寸、焊波或余高等超出表八规定上限值的焊缝及小于i m m 且超差的咬边 必须修磨匀顺。 3 ) 焊缝咬边超过i m m 活焊脚尺寸不足时，可采用手弧焊进行返修焊。1 6 m n 钢板厚 度大于2 5 m m 返修焊时，应预热至1 0 0 。1 5 0 1 2 。 4 ) 应采用碳弧气刨或其他机械方法清除焊接缺陷，在清除缺陷时应刨出利于返修 焊的坡口，并用砂轮磨掉坡口表面的氧化皮，露出金属光泽。 5 ) 焊接裂纹的清除长度应由裂纹端各处外延5 0 m m 。 6 ) 返修焊采用埋弧自动焊、半自动焊时，必须将清除部位的焊缝两端刨成不陡于1 ： 5 的斜坡，再进行焊接。 7 ) 返修后的焊接应随即铲磨匀顺，并按原质量要求进行复验。返修焊次数不宜超 过两次。若焊缝返修超过两次，应报总工程师批准。 ( 5 ) 焊接容易出现的问题 1 ) 未焊透：母体金属接头处中间( x 坡口) 或根部( v 、u 坡口) 的钝边未完全熔 合在一起而留下