王敏杰 康開(kāi)勝 戚海敏 馬有清 蘇成中

摘 要：本文結(jié)合漚麻坑大橋鋼箱梁的工廠制造，介紹了鋼箱梁整體拼裝過(guò)程中線(xiàn)形和鋼箱梁整體幾何尺寸的控制方法和經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：鋼箱梁;制造;線(xiàn)形控制

目前，我國(guó)公路建設(shè)橋梁建設(shè)用鋼顯著，尤其鋼結(jié)構(gòu)箱型橋梁跨越能力強(qiáng)、適合工廠化組拼制造、便于運(yùn)輸、安裝施工速度快和修復(fù)及更換容易、抗扭剛度大、整體性能好、施工時(shí)對(duì)環(huán)境影響小等特點(diǎn)，應(yīng)用最為廣泛。

目前我國(guó)鋼箱梁在公路橋梁中應(yīng)用越來(lái)越多，如何在工廠制造時(shí)控制好鋼箱梁的空間線(xiàn)形和整體幾何尺寸成為現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。本文通過(guò)工廠制造中遇到的問(wèn)題和對(duì)制作過(guò)程的總結(jié)，對(duì)鋼箱梁制造線(xiàn)形和幾何尺寸控制技術(shù)予以介紹。

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

漚麻坑大橋鋼全長(zhǎng)547m。項(xiàng)目橋梁第四聯(lián)采用鋼-混組合梁，左幅、右幅鋼箱梁長(zhǎng)度各為120m。橋面位于右偏圓曲線(xiàn)R=1200、R=3000m上，縱斷面位于豎曲線(xiàn)R=25000、R=33334.132m上，橋面橫坡為2%。

2 鋼箱梁制造過(guò)程

2.1 基本概念

橋梁主梁結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)、制造和施工的不同階段主要涉及到以下幾個(gè)不同的線(xiàn)形概念

設(shè)計(jì)線(xiàn)形：是指橋梁在設(shè)計(jì)圖紙上的理論成橋線(xiàn)形。

成橋線(xiàn)形：是指橋梁整體施工完成后所需要達(dá)到的目標(biāo)線(xiàn)形。

安裝線(xiàn)形：主梁在吊裝過(guò)程中各新安裝梁段自由端定位標(biāo)高連接而成的線(xiàn)形。

制造線(xiàn)形：主梁在制造過(guò)程中零應(yīng)力狀態(tài)下的線(xiàn)形。

2.2 制造方法

本項(xiàng)目采用大節(jié)段整拼制造方法，大節(jié)段整拼裝采用多節(jié)段連續(xù)匹配拼裝方案，并嚴(yán)格控制長(zhǎng)度、寬度、對(duì)角線(xiàn)差等關(guān)鍵項(xiàng)點(diǎn)。保證相鄰主梁之間的順利連接，綜合考慮拼裝方案及工藝等各方面因素，整體拼裝要在專(zhuān)用拼裝胎架上完成。

胎架基礎(chǔ)要有足夠的承載力;胎架要有足夠的剛度;胎架設(shè)置定位措施，避免拼裝過(guò)程中移位;標(biāo)高必須進(jìn)行測(cè)平;定位墩間預(yù)留焊接收縮量;需要在胎架上以及胎架外設(shè)置縱基線(xiàn)和橫基線(xiàn)和基準(zhǔn)點(diǎn)。

2.3 鋼箱梁制作步驟

鋼箱梁制作方法流程如下：胎架、地標(biāo)的制造→底板單元上胎定位→橫隔板單元、支座隔板單元定位裝配→T型梁?jiǎn)卧咸ザㄎ弧附痈拱迮c隔板、底板之間的焊縫→梁段焊接、校正→安裝臨時(shí)吊耳→余量切割→臨時(shí)連接件等裝焊→裝焊栓釘→其它附件裝焊→節(jié)段分離→各種標(biāo)記、標(biāo)識(shí)制作與保護(hù)。

（1）劃制地樣線(xiàn)、胎架布置

根據(jù)技術(shù)中心提供的《節(jié)段總裝胎架布置及地樣圖》的要求，劃制地樣線(xiàn)。胎架與地面預(yù)埋鐵剛性連接，模板采用邊角料下料，模板安裝必須先用水準(zhǔn)儀測(cè)好標(biāo)高后再焊接模板。

（2）整體拼裝

底板單元件上胎架→橫隔板單元件定位、點(diǎn)焊→T型梁?jiǎn)卧咸ゼ芏ㄎ弧Ⅻc(diǎn)焊→組裝支點(diǎn)隔板單元→組裝下一件腹板單元件→按照同樣的方法拼裝其他箱體→拼裝端頭板，安裝橋面剪力釘→整體拼裝矯正要點(diǎn)→節(jié)段端口余量切割→節(jié)段標(biāo)記。

3 誤差來(lái)源

根據(jù)該項(xiàng)目生產(chǎn)制造過(guò)程中分析，可將其歸納為四大類(lèi)，即荷載變化、結(jié)構(gòu)材料特性及幾何差異、周?chē)h(huán)境影響等。影響橋梁結(jié)構(gòu)整體拼裝制造產(chǎn)生誤差的敏感性參數(shù)主要包括：

（1）恒載和結(jié)構(gòu)材料特性：由于材料容重以及截面尺寸誤差所造成的鋼箱梁自重誤差、鋼材材質(zhì)不同所導(dǎo)致的彈性模量的差異、截面剛度差異以及由于鋪裝材料的容重和厚度所造成的二期恒載集度的差異等;

（2）鋼箱梁支撐邊界：小節(jié)段組拼時(shí)胎架支撐和大節(jié)段總拼時(shí)鋼墩支撐理想無(wú)應(yīng)力狀態(tài)與實(shí)際鋼箱梁自重影響制造的區(qū)別;

（3）環(huán)境溫度：由于環(huán)境變化而導(dǎo)致的鋼箱梁結(jié)構(gòu)溫度的變化;

（4）施工臨時(shí)荷載：由于施工需要而設(shè)置的焊接設(shè)置以及材料的堆放而引起的荷載集度以及位置的變化，橋面臨時(shí)所設(shè)的生活區(qū)設(shè)置等。

在制造階段所引起與結(jié)構(gòu)本身有關(guān)的例如荷載及材料特性等都將直接影響所設(shè)置的制造線(xiàn)形，故有必要對(duì)于此類(lèi)誤差進(jìn)行制造線(xiàn)形的修正。

4 制造線(xiàn)形及幾何尺寸控制

拼裝在專(zhuān)用胎架上進(jìn)行，胎架設(shè)置箱梁、連接梁定位裝置及縱向橫向基線(xiàn)，拼裝除控制長(zhǎng)度、寬度及對(duì)角線(xiàn)差外，還需注意利用牙板調(diào)整好鋼梁預(yù)拱度。三維制圖放樣統(tǒng)籌考慮平面曲線(xiàn)、立面曲線(xiàn)、縱坡、橫坡及預(yù)拱度;采用成熟的焊接技術(shù)、焊工培訓(xùn)持證上崗、加強(qiáng)過(guò)程控制，嚴(yán)格工藝紀(jì)律，提高梁段制造及組裝的焊接質(zhì)量。采用反變形總裝胎架、采用預(yù)拼裝專(zhuān)用調(diào)節(jié)鋼墩、采用專(zhuān)用檢測(cè)鋼帶、激光經(jīng)緯儀、全站儀等檢測(cè)手段，保證梁段組裝及預(yù)拼裝線(xiàn)型與成橋線(xiàn)型一致。

4.1 整體拼裝胎架的設(shè)計(jì)

（1）總拼胎架的混凝土支撐梁

胎架基礎(chǔ)支撐梁按照順橋向布置，依據(jù)鋼箱梁的單節(jié)段最大重量、鋼箱梁總拼后整體重量和實(shí)際的土壤承載力設(shè)計(jì)混凝土梁，在最大承載情況下最大沉降不得超過(guò)3mm。支撐梁的長(zhǎng)度要與鋼箱梁的長(zhǎng)度等長(zhǎng)或者略長(zhǎng)于鋼箱梁。

（2）胎架鋼結(jié)構(gòu)支撐體系

橫梁、縱梁和牙板構(gòu)成共同組成鋼箱梁總拼胎架。橫梁通過(guò)支墩與地梁的預(yù)埋板連接，所有的支撐橫梁必須布置在鋼箱梁的橫隔板位置?？v梁主要控制胎架水平剛度和穩(wěn)定。牙板起承載鋼箱梁重量的作用。牙板通常采用上下兩塊搭接的形式，搭接高度應(yīng)大于100mm，這樣便于高程的調(diào)整。

4.2 測(cè)量控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)

在鋼箱梁總拼胎架的四周布置測(cè)量控制網(wǎng)。高程控制網(wǎng)用水平儀測(cè)量監(jiān)控，直線(xiàn)度和橫向尺寸用經(jīng)緯儀測(cè)量控制。

4.3 焊接收縮對(duì)鋼箱梁制造線(xiàn)形、幾何尺寸的影響和控制辦法

（1）預(yù)留焊接收縮量的考慮

全熔透對(duì)接焊縫，t≦20mm時(shí)，焊縫的收縮量平均值約為2.5mm。全熔透角焊縫，在焊接過(guò)程中背面需要進(jìn)行碳弧氣刨清根，因此在考慮焊縫收縮量時(shí)，不僅要考慮返修，而且要在普通對(duì)接焊縫的基礎(chǔ)上乘以1.4～2.0以保證留有足夠的焊縫收縮量。

（2）焊接順序的選定

按照由中間向兩邊，由下而上的原則。

①橫隔板的立位對(duì)接

上下搭接：完成定位后要進(jìn)行立位對(duì)焊，橫隔板與底板的接板用活馬板支撐，橫隔板在焊接過(guò)程中可以橫向自由收縮。

整體構(gòu)造：橫隔板定位后立位對(duì)接焊縫要采用剛度較大的加長(zhǎng)馬板強(qiáng)制約束焊接收縮，先對(duì)橫隔板靠近上部的1/3部位進(jìn)行焊接，然后再焊接其下相鄰的1/3部分，最后焊余下部分，退焊方法可以減小焊接收縮量，退焊分段越多，焊接收縮量越小。

②頂板單元的縱向?qū)?/p>

先將相鄰的兩塊板單元進(jìn)行預(yù)拼裝，完成焊接后再吊放到梁段上組裝。

搭接構(gòu)造：頂板單元定位后縱向?qū)涌p預(yù)留焊接收縮量焊接并用活馬板支撐，不允許焊接。

整體橫隔板結(jié)構(gòu)：先將頂板單元吊裝到橫隔板上，確保與橫隔板密貼。焊縫兩側(cè)劃?rùn)z查線(xiàn)將板單元頂起，使U形肋兩側(cè)與橫隔板有不小于3mm的間隙，在兩條檢測(cè)線(xiàn)間增加焊縫收縮量然后馬板定位和焊接。完成縱向?qū)雍缚p的焊接后，再將板單元放到位，完成與橫隔板的焊接。

5 結(jié)論

在已經(jīng)完工的漚麻坑大橋鋼箱梁，在制造過(guò)程中采用了上述的線(xiàn)形控制方法，滿(mǎn)足《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》以及滿(mǎn)足鋼箱梁驗(yàn)收規(guī)范。

參考文獻(xiàn)：

[1]冼尚鈞.大節(jié)段鋼箱梁線(xiàn)形控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D].華南理工大學(xué)

[2]曾維弦.大型鋼箱梁制造線(xiàn)形和尺寸精度控制技術(shù)[J].現(xiàn)代制造

作者簡(jiǎn)介：

王敏杰（1987-），男，陜西省西安市，本科，武漢大學(xué)，工程師，工程管理。