文∕甘采華

1 工程概況

平南相思洲大橋是荔浦至玉林高速公路上的一座特大橋。大橋全長1668m，其中跨江主橋長870m，跨徑布置采用40+170+450+170+40m。主橋為雙塔雙索面半飄浮體斜拉橋，主塔采用鉆石型結(jié)構(gòu)，塔高147.3m，主梁采用鋼混組合梁，斜拉索采用平行鋼絞線，北岸引橋由預(yù)制混凝土小箱梁橋，T 梁橋組成。南岸引橋采用組合鋼板梁結(jié)構(gòu)，主墩承臺為圓端形，長54m，寬17m，高6m，下設(shè)23 根直徑2.5m 鉆孔樁，設(shè)計時速120km/h[1]。

2 鋼錨梁及鋼牛腿結(jié)構(gòu)特點

全橋鋼錨梁共有80 套，每套鋼錨梁錨固1 對斜拉索。每對斜拉索面內(nèi)的平衡水平力由鋼錨梁承受，部分不平衡水平分力通過梁端底座傳遞到預(yù)埋鋼板，由塔壁承受；橋梁的豎向分力通過牛腿傳到塔身后，全部由索塔承受；鋼錨梁的自重及空間索力在索面外的水平分力由鋼錨梁擋塊承受。

鋼錨梁為箱形結(jié)構(gòu)，由承壓板、錨墊板、錨下加勁板、腹板、頂板、底板、豎向加勁板、橫隔板組成。錨墊板、承壓板是主要的承壓構(gòu)件，板厚分別為100mm 和48mm；在錨板下設(shè)厚40mm 的錨下加勁板；腹板板厚40mm，是主要的承拉構(gòu)件。為了增加鋼錨梁鋼板的穩(wěn)定性，腹板外側(cè)還設(shè)有豎向加勁板。腹板、錨墊板與錨下加勁板采用Q420D 鋼材，其余采用Q345C 鋼材[2]。

鋼牛腿是鋼錨梁的支承結(jié)構(gòu)，每根鋼錨梁直接支撐在一對鋼牛腿頂板上。鋼牛腿由頂板、腹板、腹板加勁板、塔壁鋼板、剪力釘及加勁鋼板組成。鋼牛腿伸出長度0.825m，頂面寬1.84m；鋼牛腿頂板厚40mm，頂板下設(shè)置2 塊牛腿支承腹板，板厚40mm，腹板兩側(cè)焊有加勁板。塔壁鋼板厚30mm，塔壁鋼板內(nèi)側(cè)焊有鋼牛腿，外側(cè)與塔壁間通過剪力釘連接。剪力釘采用φ22mm 的圓柱頭焊釘，長200（300）mm。

根據(jù)以上鋼牛腿、鋼錨梁的結(jié)構(gòu)特點分析，鋼錨梁、鋼牛腿是整個橋梁重要受力部件，主要由焊接加工完成，是檢驗檢測工作的重點。

3 鋼錨梁及鋼牛腿原材料檢驗要點分析

3.1 鋼材檢驗要求及要點分析

所有鋼材的進(jìn)場抽樣檢驗應(yīng)按同一廠家、同一材質(zhì)、同一板厚、同一出廠狀態(tài)，同時按照每10 個爐批號抽驗一組試件進(jìn)行復(fù)驗，索塔鋼錨梁、鋼牛腿鋼材采用Q345C 和Q420D 鋼，技術(shù)指標(biāo)按照《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T1591-2008）的要求復(fù)驗。鋼錨梁牛腿塔臂預(yù)埋鋼板采用Q345GJCZ35 抗層狀撕裂鋼材，應(yīng)滿足《建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》（GB/T19879-2015）的要求。

鋼材檢驗要點分析：Q345GJCZ35 抗層狀撕裂鋼材需要增加Z 向拉伸試驗，除常規(guī)力學(xué)性能試樣外，Z35需要增加Z 向拉伸3 個/軋制張的取樣數(shù)量。此外，對于厚度大于等于30mm 的鋼板應(yīng)按照《厚鋼板超聲波檢驗方法》（GB/T2970-2004）標(biāo)準(zhǔn)逐張進(jìn)行超聲波探傷，要求鋼板質(zhì)量等級合格為I 級，且近焊縫區(qū)域的200mm 內(nèi)不允許有任何片狀缺陷存在[3]。

3.2 焊接材料檢驗要求及要點分析

焊接材料應(yīng)與實際選用的鋼材相匹配（原則上），焊絲、焊劑應(yīng)符合各自標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。以下是檢驗要點：

3.2.1 鋼錨梁、鋼牛腿生產(chǎn)廠家首次使用的焊接材料應(yīng)進(jìn)行化學(xué)成分和熔敷金屬力學(xué)性能檢驗，以確定符合工藝要求。

3.2.2 連續(xù)使用的同一廠家、同一型號的焊接材料，如焊絲、焊劑等，實心焊絲應(yīng)逐批進(jìn)行化學(xué)成分檢驗和熔敷金屬力學(xué)性能檢驗，藥芯焊絲則需要每一年進(jìn)行一次熔敷金屬力學(xué)性能檢驗。

3.2.3 同一型號焊接材料如果需要更換廠家，則應(yīng)在首個批號按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行化學(xué)成分和熔敷金屬力學(xué)性能檢驗。

3.3 圓柱頭焊釘檢驗要求及要點分析

剪力釘采用φ22mm 長200（300）mm 的圓柱頭焊釘，焊釘材料為ML15 鋼，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合《電弧螺柱焊用圓柱頭焊釘》（GB/T10433-2002）的規(guī)定[4]。以下是要點分析：

3.3.1 圓柱頭焊釘檢驗中機(jī)械性能和焊接性能為檢驗重點。

3.3.2 φ22mm 的焊釘需要加工成φ17mm 的拉伸試樣進(jìn)行力學(xué)性能試驗。

3.3.3 焊接端的焊接性能除規(guī)定的拉力試驗外，還需進(jìn)行焊接端的彎曲試驗，可用手錘打擊（或使用套管等工具壓）焊釘試件頭部，使其彎曲30°，試驗后在焊釘試件焊縫及熱影響區(qū)不應(yīng)產(chǎn)生任何肉眼可見的裂紋。

4 鋼錨梁及鋼牛腿無損檢測要求及要點分析

4.1 鋼錨梁及鋼牛腿應(yīng)嚴(yán)格按照焊接工藝指導(dǎo)文件要求進(jìn)行施焊，經(jīng)外觀檢驗合格的焊縫方能進(jìn)行無損檢測，平南相思洲大橋焊縫無損檢測要求如下表。

焊縫質(zhì)量及無損檢驗等級分級表焊縫部位鋼錨梁腹板與承壓板間熔透角焊縫鋼錨梁腹板與底板間熔透角焊縫鋼牛腿腹板與預(yù)埋壁板間熔透角焊縫鋼牛腿腹板與頂板間熔透角焊縫鋼牛腿頂板與預(yù)埋壁板間熔透角焊縫鋼錨梁錨下加勁板與腹板間熔透角焊縫鋼錨梁腹板與頂板間坡口角焊縫質(zhì)量等級Ⅰ級Ⅰ級Ⅰ級Ⅰ級Ⅰ級Ⅰ級Ⅱ級探傷方法超聲波、磁粉磁粉檢測合格等級B-I級2X級2X級執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)Q∕CR9211-2015.GB∕T26952-2011 GB∕T26952-2011

4.2 檢測重點難點分析及應(yīng)對措施

4.2.1 橋梁鋼箱梁及其所受荷載都是通過斜拉索傳至主塔上，因此塔端鋼錨梁、鋼牛腿單元件的制造、安裝精度、質(zhì)量控制異常重要，且鋼錨梁、鋼牛腿焊縫的質(zhì)量控制是本項目的重中之重。鋼錨梁、鋼牛腿單元結(jié)構(gòu)復(fù)雜、焊接空間狹小、鋼錨梁單元鋼板厚度較大，且多為熔透角焊縫結(jié)構(gòu)，需要進(jìn)行多層多道焊，焊接難度大，容易產(chǎn)生焊接缺陷，是本項目無損檢測抽檢的重點、難點。

4.2.2 根據(jù)無損檢測要求，所有角焊縫均應(yīng)進(jìn)行磁粉檢測。

4.2.2.1 磁粉檢測前須進(jìn)行焊縫打磨，清除肉眼可見的焊縫表面缺陷。

4.2.2.2 采用磁軛法檢測角焊縫時，應(yīng)調(diào)整電磁軛觸頭，使兩個磁軛的前端與工件形成面接觸，以保證一定的磁化強(qiáng)度；在磁化最不利的位置，用靈敏度試片驗證其是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.2.2.3 因鋼錨梁內(nèi)部角焊縫區(qū)域檢測空間狹窄，選用電磁軛時應(yīng)優(yōu)先選用靈巧的，方便小空間操作的電磁軛。

4.2.2.4 為了確保能夠發(fā)現(xiàn)微小缺陷，所有焊縫在磁粉檢查前應(yīng)均勻施加底色反差劑，以保證觀察面的可見光照度。

4.2.2.5 焊縫的端頭起收弧處容易產(chǎn)生裂紋、氣孔等缺陷，為磁粉檢測重點關(guān)注區(qū)域。

4.2.3 根據(jù)焊縫焊接工藝和實際檢測經(jīng)驗分析，鋼錨梁、鋼牛腿中厚板全熔透角焊縫內(nèi)部易產(chǎn)生的缺陷主要是焊縫根部未焊透和夾渣。

4.2.3.1 超聲波無損檢測人員除應(yīng)滿足基本要求外，還應(yīng)選擇有類似橋梁鋼結(jié)構(gòu)檢測經(jīng)驗，且熟悉有關(guān)焊接基本知識的熟練操作人員，如焊接接頭形式、焊接方法及工藝、焊接坡口形式、焊接容易產(chǎn)生的缺陷等。

4.2.3.2 對重點檢測部位應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，換人交叉復(fù)檢，并對超聲波檢測有疑問的部位用相控陣進(jìn)行復(fù)檢。

4.2.3.3 為了保證焊縫區(qū)域不漏檢，應(yīng)保證焊縫兩側(cè)的打磨寬度，且探頭的移動區(qū)域要大于等于標(biāo)準(zhǔn)要求；檢測時重點關(guān)注一次波根部及二次波情況。

4.2.3.4 為提高缺陷檢出率，應(yīng)選用兩種角度以上的斜探頭進(jìn)行檢測，同時用直探頭掃查焊縫的熔透情況。

4.2.3.5 掃查速度不宜過快，宜在100mm/s 左右。為檢測焊縫或熱影響區(qū)的橫向缺陷，可采用斜平行掃查和平行掃查，同時將掃查靈敏度提高6dB。

5 結(jié)語

本文針對平南相思洲大橋鋼錨梁、鋼牛腿的制造和檢測方面，在總結(jié)和改進(jìn)了以往鋼錨梁、鋼牛腿的檢測經(jīng)驗基礎(chǔ)上，通過對原材料檢驗的嚴(yán)格把控，從源頭上控制了制造質(zhì)量；此外，通過對其焊接的重難點進(jìn)行分析以及在焊縫無損檢測前做出了周密的應(yīng)對措施，把焊縫無損檢測發(fā)現(xiàn)的缺陷情況用于指導(dǎo)焊接操作，形成了一套良好的改進(jìn)措施。實際結(jié)果表明，鋼錨梁、鋼牛腿的檢測起到了控制和提高質(zhì)量的作用，為平南相思洲大橋工程的順利進(jìn)行奠定了基礎(chǔ)。