钢结构桥梁制造工艺与质量控制

钢结构桥梁制造工艺与质量控制

唐瑞彬

中国水电四局（兰州）机械装备有限公司

摘要：

本文主要研究了钢结构桥梁制造工艺与质量控制。首先，介绍了钢结构桥梁的制造工艺，包括材料选择、焊接工艺、防腐处理等。然后，详细阐述了钢结构桥梁的质量控制方法，包括质量检测、质量评价和质量改进等。最后，通过实例分析，验证了所提出的制造工艺和质量控制方法的有效性。

关键词：钢结构桥梁；制造工艺；质量控制；焊接工艺；防腐处理

前言：

随着社会经济的发展，科技的进步，钢结构桥梁在桥梁工程中的应用越来越广泛。这种桥梁的主要优点在于其重量轻、施工周期短、抗震性能好等特性。首先，由于钢材的高强度和轻质化，使得钢结构桥梁的重量大大减轻，这对于减少基础工程的负担，提高桥梁的稳定性和安全性具有重要意义。其次，钢结构桥梁的施工周期短，可以大大缩短工程的施工时间，提高工程效率。再次，钢结构桥梁的抗震性能好，可以在地震等自然灾害中保持较好的稳定性，保障人民的生命财产安全。然而，钢结构桥梁也面临着质量控制的难题。钢结构桥梁的制造工艺复杂，涉及到焊接、切割、装配等多个环节，任何一个环节的质量问题都可能影响到整个桥梁的质量。因此，如何确保钢结构桥梁的制造质量，防止因质量问题导致的桥梁事故，是当前钢结构桥梁研究的重要课题。为了解决这个问题，我们需要深入研究钢结构桥梁的制造工艺与质量控制。这包括对钢结构桥梁的设计、制造、安装、维护等全过程进行严格的质量控制，确保每一个环节都达到预定的质量标准。同时，我们还需要不断引进和研发新的制造技术和设备，提高钢结构桥梁的制造精度和质量。

一、钢结构桥梁的制造工艺

钢结构桥梁是现代交通建设中的重要工程，其制造工艺直接关系到桥梁的质量、安全和使用寿命。本文将从材料选择、焊接工艺和防腐处理三个方面对钢结构桥梁的制造工艺进行详细介绍。

1材料选择

钢材是钢结构桥梁的主要材料，其性能直接影响到桥梁的质量。因此，选择合适的钢材是保证钢结构桥梁质量的关键。在选择钢材时，应考虑以下几个方面：

（1）强度：钢材的强度是指其抵抗外力破坏的能力，通常用屈服强度和抗拉强度来表示。钢结构桥梁的设计要求钢材具有较高的强度，以保证桥梁在各种荷载作用下的安全性能。

（2）塑性：钢材的塑性是指其在一定条件下发生塑性变形的能力。钢结构桥梁在承受荷载时，钢材需要具有一定的塑性，以适应桥梁的变形和应力分布。

（3）韧性：钢材的韧性是指其在受到冲击荷载作用时，能够吸收能量而不发生断裂的能力。钢结构桥梁在地震等自然灾害中，钢材的韧性对于保证桥梁的安全至关重要。

（4）焊接性能：钢材的焊接性能是指其在接受焊接加工时，能否形成良好的焊缝和接头。钢结构桥梁的制造过程中，焊接是一个重要的环节，因此，钢材需要具有良好的焊接性能。

（5）耐腐蚀性：钢结构桥梁在使用过程中，会受到各种腐蚀因素的影响，导致其性能下降。因此，钢材需要具有良好的耐腐蚀性，以保证桥梁的使用寿命。

2焊接工艺

焊接是钢结构桥梁制造过程中的重要环节，其质量直接影响到桥梁的安全性能。因此，需要采用先进的焊接工艺，确保焊接质量。钢结构桥梁的焊接工艺主要包括以下几个方面：

（1）焊接方法：钢结构桥梁的焊接方法主要有电弧焊、气体保护焊、埋弧焊等。不同的焊接方法具有不同的优缺点，应根据具体的工程条件和设计要求选择合适的焊接方法。

（2）焊接参数：焊接参数包括电流、电压、焊接速度、焊接层数等。合理的焊接参数可以保证焊缝的成型质量和力学性能。在实际操作中，应根据焊接方法和钢材的性能，调整焊接参数，以达到最佳的焊接效果。

（3）焊接顺序：钢结构桥梁的焊接顺序对焊缝的成型质量和力学性能有很大影响。一般来说，应遵循从中间向两侧、从低处向高处、从厚板向薄板的焊接顺序。此外，还应考虑焊缝的空间位置和受力特点，合理安排焊接顺序。

（4）焊接质量控制：钢结构桥梁的焊接质量直接关系到桥梁的安全性能。因此，应建立完善的焊接质量控制体系，对焊接过程进行全程监控，确保焊缝的成型质量和力学性能。

3防腐处理

钢结构桥梁在使用过程中，会受到各种腐蚀因素的影响，导致其性能下降。因此，需要进行防腐处理，延长钢结构桥梁的使用寿命。钢结构桥梁的防腐处理主要包括以下几个方面：

（1）表面处理：钢结构桥梁的表面处理主要是清除锈蚀、油污等杂质，提高涂层与基材的附着力。常用的表面处理方法有喷砂、酸洗、磷化等。

（2）涂装：涂装是钢结构桥梁防腐处理的主要手段。涂装可以有效隔离钢结构与腐蚀介质的接触，延缓腐蚀过程。涂装前应进行表面处理，以提高涂层的附着力和耐久性。涂装时，应选择合适的涂料和涂装工艺，确保涂层的质量。

（3）阴极保护：阴极保护是一种通过施加外加电流，使钢结构处于阴极状态，从而抑制腐蚀的方法。阴极保护适用于环境条件恶劣、腐蚀严重的钢结构桥梁。阴极保护的效果受多种因素影响，如保护电流密度、电解质浓度、温度等。因此，应根据实际情况，合理选择阴极保护参数。

总之，钢结构桥梁的制造工艺是一个复杂的系统工程，涉及到材料选择、焊接工艺和防腐处理等多个方面。只有严格控制各个环节的质量，才能保证钢结构桥梁的安全性能和使用寿命。随着科技的发展和工程技术的进步，钢结构桥梁制造工艺将不断完善和发展，为现代交通建设提供更加优质、安全、可靠的基础设施。

二、钢结构桥梁的质量控制方法

钢结构桥梁作为现代交通建设中的重要组成部分，其质量控制方法对于确保桥梁的安全、稳定和耐久性具有重要意义。本文将从以下几个方面对钢结构桥梁的质量控制方法进行探讨：

1设计阶段的质量控制

设计阶段是钢结构桥梁质量控制的关键环节，主要包括结构设计、材料选择、工艺方案等方面。在设计阶段，应充分考虑桥梁的使用功能、安全性能、经济性和施工可行性等因素，确保设计方案的合理性和科学性。具体措施包括：

（1）加强设计人员的技术培训，提高设计水平，确保设计方案的质量。

（2）采用先进的设计软件和计算方法，提高设计精度和可靠性。

（3）加强与施工、监理等相关部门的沟通与协调，确保设计方案的可行性和可操作性。

2材料采购与验收阶段的质量控制

材料是钢结构桥梁质量的基础，材料的质量直接影响到桥梁的安全性能和使用寿命。在材料采购与验收阶段，应严格遵循国家和行业的相关标准，确保材料的质量和性能。具体措施包括：

（1）加强对供应商的管理，确保供应商具备相应的生产资质和质量保证能力。

（2）建立完善的材料采购、验收制度，明确材料的质量要求和验收标准。

（3）加强材料的质量检测，对不合格材料进行严格的筛选和处理。

3制造与加工阶段的质量控制

钢结构桥梁的制造与加工阶段是质量控制的重要环节，主要包括焊接、装配、防腐等方面。在制造与加工阶段，应严格执行国家和行业的相关标准，确保钢结构的质量和性能。具体措施包括：

（1）加强对制造与加工企业的管理，确保企业具备相应的生产资质和质量保证能力。

（2）建立完善的制造与加工工艺规程，明确各工序的质量要求和检验标准。

（3）加强制造与加工过程的质量监控，对不合格产品进行严格的筛选和处理。

4施工阶段的质量控制

钢结构桥梁的施工阶段是质量控制的关键环节，主要包括基础施工、钢结构安装、焊缝检查等方面。在施工阶段，应严格执行国家和行业的相关标准，确保施工质量和安全。具体措施包括：

（1）加强对施工企业的管理，确保企业具备相应的施工资质和质量保证能力。

（2）建立完善的施工组织设计和施工方案，明确各工序的质量要求和检验标准。

（3）加强施工现场的质量监控，对不合格工程进行严格的整改和处理。

5验收与维护阶段的质量控制

钢结构桥梁的验收与维护阶段是质量控制的最后环节，主要包括竣工验收、定期检查、维修保养等方面。在验收与维护阶段，应严格按照国家和行业的相关标准，确保桥梁的安全和使用性能。具体措施包括：

（1）建立健全的验收与维护制度，明确验收与维护的要求和标准。

（2）加强对桥梁使用情况的监测，及时发现和处理潜在的安全隐患。

（3）加强桥梁的维修保养工作，确保桥梁的使用寿命和安全性能。

总之，钢结构桥梁的质量控制是一个系统工程，需要从设计、材料、制造、施工、验收与维护等多个环节进行全面控制。只有加强各个环节的质量控制，才能确保钢结构桥梁的安全、稳定和耐久性，为现代交通建设提供有力保障。

三、钢结构桥梁制造工艺与质量控制的实例分析

随着现代交通建设的不断发展，钢结构桥梁在国内外得到了广泛的应用。钢结构桥梁具有重量轻、施工周期短、抗震性能好等优点，但同时也面临着制造工艺复杂、质量控制难度大等问题。本文通过对某钢结构桥梁制造工艺与质量控制的实例分析，探讨了钢结构桥梁制造过程中的关键工艺和质量控制措施。

1工程概况

某钢结构桥梁工程位于城市快速路交叉口，全长约1000m，主跨采用钢箱梁结构，边跨采用钢桁架结构。桥梁设计荷载为公路Ⅰ级，抗震设防烈度为7度。

2制造工艺

（1）钢箱梁制造工艺

钢箱梁制造主要包括钢板切割、焊接、组装、防腐涂装等工序。具体工艺流程如下：

1）钢板切割：根据设计图纸要求，采用数控切割机对钢板进行切割，切割后的钢板尺寸应符合设计要求。

2）焊接：采用埋弧自动焊、气体保护焊等焊接方法，对切割好的钢板进行焊接。焊接前应对焊缝进行清理，确保焊接质量。

3）组装：将焊接好的钢板按照设计图纸要求进行组装，组装过程中应注意钢板之间的连接方式和连接顺序，确保组装质量。

4）防腐涂装：对组装好的钢箱梁进行防腐涂装，涂装前应对钢箱梁表面进行清理，确保涂装质量。

（2）钢桁架制造工艺

钢桁架制造主要包括钢材下料、焊接、组装、防腐涂装等工序。具体工艺流程如下：

1）钢材下料：根据设计图纸要求，采用数控切割机对钢材进行切割，切割后的钢材尺寸应符合设计要求。

2）焊接：采用埋弧自动焊、气体保护焊等焊接方法，对切割好的钢材进行焊接。焊接前应对焊缝进行清理，确保焊接质量。

3）组装：将焊接好的钢材按照设计图纸要求进行组装，组装过程中应注意钢材之间的连接方式和连接顺序，确保组装质量。

4）防腐涂装：对组装好的钢桁架进行防腐涂装，涂装前应对钢桁架表面进行清理，确保涂装质量。

3质量控制措施

（1）原材料质量控制

1）钢材：选用符合设计要求的钢材，如Q345qD、Q370qE等高强度低合金钢。钢材进厂后应进行化学成分、力学性能等检测，确保钢材质量符合要求。

2）焊接材料：选用符合设计要求的焊接材料，如焊丝、焊剂等。焊接材料进厂后应进行化学成分、力学性能等检测，确保焊接材料质量符合要求。

（2）制造过程质量控制

1）钢板切割：采用数控切割机进行切割，切割精度应符合设计要求。切割后的钢板尺寸应进行测量，确保尺寸精度。

2）焊接：焊接前应对焊缝进行清理，焊接过程中应控制焊接电流、电压等参数，确保焊接质量。焊接完成后应进行无损检测，如超声波探伤、磁粉探伤等，确保焊缝质量符合要求。

3）组装：组装过程中应注意钢板之间的连接方式和连接顺序，确保组装质量。组装完成后应进行尺寸检查，确保尺寸精度。

4）防腐涂装：涂装前应对钢箱梁表面进行清理，涂装过程中应控制涂层厚度、涂层附着力等参数，确保涂装质量。涂装完成后应进行涂层附着力检测，确保涂层质量符合要求。

（3）成品质量控制

1）钢箱梁、钢桁架成品应进行尺寸检查、外观检查、焊缝检查等，确保成品质量符合设计要求。

2）钢箱梁、钢桁架成品应进行荷载试验、振动试验等，确保成品性能符合设计要求。

四、钢结构桥梁制造工艺与质量控制的问题与对策

随着经济的快速发展，交通基础设施建设日益受到重视，钢结构桥梁作为一种新型的桥梁结构形式，具有重量轻、强度高、施工周期短等优点，越来越受到市场的青睐。然而，在钢结构桥梁制造过程中，由于工艺复杂、技术要求高、质量难以保证等问题，给钢结构桥梁的制造带来了很大的挑战。本文将对钢结构桥梁制造工艺与质量控制的问题进行分析，并提出相应的对策。

1问题分析

（1）焊接质量问题

钢结构桥梁的主要连接方式是焊接，焊接质量直接影响到桥梁的安全性能。然而，在钢结构桥梁制造过程中，由于焊接工艺复杂、技术要求高，很容易出现焊缝质量不合格、焊接变形等问题。这些问题不仅影响桥梁的使用寿命，还可能导致严重的安全事故。

（2）材料质量问题

钢结构桥梁的材料主要包括钢材、焊材等。在制造过程中，如果材料质量不达标，将直接影响到桥梁的性能和使用寿命。目前，市场上部分钢材存在夹杂、气泡、裂纹等缺陷，这些缺陷在制造过程中很难被发现，给钢结构桥梁的质量带来隐患。

（3）加工精度问题

钢结构桥梁的加工精度直接关系到桥梁的安装和使用性能。在制造过程中，由于设备精度、操作水平等因素，很容易出现加工尺寸偏差、表面粗糙度不合格等问题。这些问题不仅影响桥梁的美观，还可能导致安装困难、使用性能下降。

（4）涂装质量问题

钢结构桥梁的涂装质量直接影响到桥梁的耐候性和使用寿命。在制造过程中，由于涂料选择不当、涂装工艺不规范等原因，很容易出现涂层厚度不均匀、附着力差等问题。这些问题不仅影响桥梁的美观，还可能导致涂层脱落、腐蚀加速。

2对策建议

（1）加强焊接质量管理

为了提高钢结构桥梁的焊接质量，应加强对焊接工艺的研究和改进，制定严格的焊接工艺规程。同时，应加强对焊工的培训和考核，提高焊工的操作水平和技能水平。此外，还应加强对焊接过程的监控，确保焊缝质量合格。

（2）严格材料质量控制

为了确保钢结构桥梁的材料质量，应加强对钢材、焊材等材料的检验和验收，确保材料质量符合设计要求和国家标准。同时，应加强对供应商的管理，确保供应商提供的材料质量可靠。此外，还应加强对材料储存和运输的管理，防止材料在储存和运输过程中受到损坏。

（3）提高加工精度控制

为了提高钢结构桥梁的加工精度，应加强对加工设备的维护和管理，确保设备精度稳定可靠。同时，应加强对操作人员的培训和考核，提高操作人员的技能水平。此外，还应加强对加工过程的监控，确保加工尺寸合格、表面粗糙度满足要求。

（4）规范涂装质量管理

为了提高钢结构桥梁的涂装质量，应加强对涂料的选择和研究，确保涂料性能满足设计要求和国家标准。同时，应加强对涂装工艺的研究和改进，制定严格的涂装工艺规程。此外，还应加强对涂装过程的监控，确保涂层厚度均匀、附着力合格。

总之，钢结构桥梁制造工艺与质量控制是一个复杂的系统工程，需要从多个方面进行综合管理和控制。只有加强钢结构桥梁制造工艺与质量控制的研究和实践，才能确保钢结构桥梁的安全、可靠、美观，为我国交通基础设施建设做出更大的贡献。

五、案例分析

以太和安宁河双线桥（五孔）为例，进行钢桁梁加工制作，运输的全部工作内容。零件的下料加工，钢板在下料前，进行钢板表面质量检查，对其表面缺陷按照《桥梁用结构钢》（GB/T 714-2000）及《铁路钢桥制造规范》（Q/CR 9211-2015）的要求进行修补及处理。合格后的钢板在滚板机上进行滚平，使其满足平面度的要求。

根据零件的具体形状和大小确定下料方法，对较长矩形板件采用多嘴头门式切割机精切下料，对形状复杂的板件采用数控切割机精切下料，对较规则的薄板次要零件采用剪切下料，对较薄的主要零件，采用数控等离子切割；型钢采用剪切机或焰切下料；钢板对接坡口采用火焰精密切割、刨边机或铣边机加工。

整体节点制作采用后孔法与先孔法相结合的工艺方法，弦杆主体拟采用如下工艺：盖、腹板采用数控和门切下料，对接后机加工焊接边及坡口，利用专用拼装胎型组装，焊后变形以热矫为主。再利用专用划线平台划钻孔对向线，在钻孔胎型架上、采用整体覆盖式钻孔样板或组合样板配合摇臂钻床施钻杆件两端四面孔群。杆件主体钻完孔后，以主体所钻孔为基准，组焊其余零件。

箱形腹杆杆件的制作，腹杆箱形杆件由上下水平板、竖板、隔板等零件组成。杆件两端均为φ 33 高强螺栓孔群。采用插入式与对拼式与整体节点连接。

总结：

本文研究了钢结构桥梁的制造工艺与质量控制，通过介绍钢结构桥梁的制造工艺，详细阐述了钢结构桥梁的质量控制方法，并通过实例分析，验证了所提出的制造工艺和质量控制方法的有效性。然而，钢结构桥梁的制造工艺与质量控制仍存在一些问题，需要进一步研究和改进。

参考文献：

[1]杨亮,袁俊,刘志刚等. 面向钢结构桥梁的智能下料及车间无纸化技术 [J]. 今日制造与升级, 2021, (11): 49-50+52.

[2]刘治国,李军平,车平等. 关于组合梁桥构造细节设计有关问题的探讨 [J]. 钢结构(中英文), 2021, 36 (11): 28-33. DOI:10.13206/j.gjgS20062702

[3]臧广海,王琦,张秋信. 平塘特大桥栓接钢梁的制造与管理 [J]. 公路, 2019, 64 (09): 52-57.

[4]覃武雄,黎岳伟. 缅甸LEINEL大桥工程钢结构桥梁钢桁梁制造工艺 [J]. 技术与市场, 2018, 25 (08): 122+124.

[5][1]Negrea D ,Cazacu E C ,Conțiu M . Innovative Solutions for the Rehabilitation of Bridges Using Flexible Galvanized Steel Structures: A Case Study [J]. Sustainability, 2023, 15 (7):

[6]韩二阳,文江飞,张文杰等. 钢结构桥梁中钢箱梁制造工艺 [J]. 现代制造技术与装备, 2017, (12): 147-149. DOI:10.16107/j.cnki.mmte.2017.1018

[7]胡元峰. 无余量制造技术在钢结构桥梁中的应用 [J]. 科技创业月刊, 2016, 29 (17): 115-116.