蔣國明，師 哲，黃 偉

(中冶(上海)鋼結(jié)構(gòu)科技有限公司，上海 201900)

1 工程概況

龍巖大道高架橋主橋為(190+150)m獨塔雙索面鋼箱梁斜拉橋，主梁采用扁平流線形栓焊鋼箱梁，全長339.4 m。沿道路長度方向橋面為2%人字坡，變坡點位于主塔中心線位置。索塔采用“花瓶”形混凝土結(jié)構(gòu)。斜拉索采用熱擠聚乙烯雙層護套的高強度平行鋼絲拉索，共設(shè)22對斜拉索，梁上吊點標(biāo)準(zhǔn)間距15 m，邊跨背索吊點間距6 m，塔上錨固點標(biāo)準(zhǔn)間距2 m。龍巖大橋主橋鋼箱梁整體效果圖見圖1。

主梁為鋼箱梁截面，由頂板單元，(斜)底板單元，外腹板單元，封嘴單元,縱、橫隔板單元,錨拉管單元等組成，見圖2。主梁中心線處內(nèi)輪廓高2.972 m，鋼箱梁全寬36.3 m，頂面設(shè)雙向2%橫坡。主橋鋼箱梁共計6 700 t，主要材質(zhì)為Q345qD，封嘴材質(zhì)為Q235B,錨拉單元材質(zhì)為Q420qD。頂板厚度16 mm～20 mm，底板厚度12 mm～16 mm，外腹板厚度30 mm～40 mm，縱隔板板厚14 mm～20 mm，橫隔板厚度12 mm～18 mm[1]。

2 加工重點、難點

單片梁段的長度多數(shù)為15 m，單重約35 t，面板及底板為薄板，焊縫變形量控制難度大，后續(xù)運輸過程中防變形控制難度大。板單元件為單側(cè)方向設(shè)置加強肋，焊后校正難度大，連接板與U肋孔配套鉆孔，螺栓孔的開孔位置精度控制難度大。錨拉單元焊接量大，焊接殘余應(yīng)力集中焊接質(zhì)量為該項目重點。構(gòu)件表面噴砂除銹質(zhì)量要求高。

3 加工總體思路

首先進行寬度方向的橋塊劃分(以每段15 m長度為例)，根據(jù)橫斷面結(jié)構(gòu)類型及原材料板寬約束等因素，將橋段總寬度36.4 m劃分為11個單元箱體，箱體寬度在2 990 mm～4 800 mm不等；每個箱體又分為頂板單元，底板單元，腹板單元，橫隔板單元等。

其次進行長度方向的單元劃分，該橋共劃分23片鋼箱梁吊裝，編號依次為MG13→MG2→G0/SG→SG2→SG11。MG13梁段15.9 m長，G0/SG梁段17.5 m長，SG10梁段12 m長，SG11梁段9 m長，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段15 m長。

各節(jié)段梁段劃分后，開始裝焊底/頂板單元、腹板單元件、隔板單元件、錨拉單元件等小組立，見圖3。單元件合格后在總裝臺架上進行橋塊總體的裝焊。每輪次的首位鋼箱梁要與相鄰的鋼箱梁預(yù)合攏。

4 原材料質(zhì)量控制工序

4.1 原材料驗收/復(fù)檢工序

鋼箱梁所用鋼材材質(zhì)均為Q345qD,封嘴材料所用鋼材材質(zhì)為Q235B。原材料應(yīng)符合《橋梁用結(jié)構(gòu)鋼》規(guī)范要求，并提供相應(yīng)的原材料合格的質(zhì)保書。板材進廠前對厚度偏差進行檢查驗收。原材料應(yīng)進行復(fù)檢，復(fù)檢合格后方能使用。

4.2 原材料矯正/預(yù)處理工序

該項目生產(chǎn)制作質(zhì)量要求極高，過程中的質(zhì)量控制尤為關(guān)鍵。原材料進廠后使用矯平機對原材料進行校正，平面度符合規(guī)范后再進入下道工序。

按照規(guī)范及設(shè)計要求應(yīng)對原材料進行預(yù)處理，除銹等級應(yīng)達到Sa2.5級。最后噴涂無機富鋅車間底漆20 μm。

工序依次為：矯平→拋丸→噴漆→表干，見圖4。

5 下料、切割工序質(zhì)量控制

零件板利用AutoCAD軟件放樣自動排版，排版時將切割過程中的切割余料7 mm～8 mm考慮到排版圖中，確保零件板切割過程中的幾何尺寸。

使用U盤將套料程序拷貝至全自動火焰切割機的電腦程序中對鋼板進行切割下料(見圖5)，下料過程中應(yīng)保證切割質(zhì)量，避免出現(xiàn)鋸齒狀、缺口等母材割傷現(xiàn)象。全熔透/熔透焊縫的坡口使用半自動火焰切割機進行開設(shè)。

6 頂/底板單元件質(zhì)量控制工序

板單元制作首先使用粉線標(biāo)識U肋裝配線位置，U肋檔距及裝配直線對應(yīng)使用模板進行檢查，幾何尺寸無誤后再流轉(zhuǎn)至焊接工序。為抵消U肋焊接收縮變形，板單元U肋與鋼板的施焊在專用臺架上進行。

焊接過程中焊接收縮量及角變形量是頂?shù)装灏鍐卧谱鬟^程中關(guān)鍵質(zhì)量控制工序，焊后對板單元進行火焰校正(見圖6)，平面度合格后方可進入下道工序。

焊接需在胎架上完成，采用雙人對稱焊接。頂板U肋兩端各預(yù)留400 mm不焊，待總拼裝時前后段U肋對接孔位合格后再焊接；底板U肋兩端各200 mm不焊，現(xiàn)場焊接。

U肋與鋼板的角焊縫施焊，每根U肋施焊的起始點到終點的順序應(yīng)同一個方向，避免板單元焊后出現(xiàn)波浪變形(即：所有頂板和底板單元U肋的焊接從中部U肋開始，而后依次向兩側(cè)焊接，所有焊道的焊接方向保持一致，以減小焊后應(yīng)力多向分散造成的板單元不規(guī)則變形)。多根U肋施焊應(yīng)對稱焊接，寬度方向的U肋焊接應(yīng)從中間往兩側(cè)對稱施焊。

7 橫隔板單元件精度控制工序

橫隔板是箱形梁組裝的內(nèi)胎，它的精度直接影響著箱梁的斷面尺寸精度。筋板位置應(yīng)使用粉線進行位置標(biāo)識，為避免橫筋板工地焊縫錯邊，可考慮同一個橫斷面的隔板加筋板統(tǒng)一裝焊，焊接后再進行切割分斷，見圖7。橫隔板加強筋板為單側(cè)加筋，施焊過程中電流電壓不宜過大。對于焊后變形的隔板單元件，反面火焰校正。

8 錨拉單元質(zhì)量控制工序

錨拉單元(如圖8所示)的裝焊順序能最大限度降低焊接殘余應(yīng)力。先裝焊“錨拉頭”，即錨拉與腹板拼接縫以上的零件，最后將“錨拉頭”與縱筋板與外腹板裝焊。錨墊板與下套筒磨光頂緊后焊接，組裝時應(yīng)精確調(diào)整錨墊板的方向。其次承壓板依次與下套筒、下錨拉板和上錨拉板熔透焊接，錨拉板與外腹板熔透焊接。最后焊接拉索上套管及上環(huán)板。錨拉單元裝焊圖見圖9。

9 鋼箱梁總裝焊接工序

裝配工序的總工藝流程：臺架搭設(shè)→底板單元鋪設(shè)→橫隔板單元鋪設(shè)→縱隔板(腹板)單元鋪設(shè)→頂板單元鋪設(shè)→總體尺寸檢查。

1)臺架搭設(shè)工藝流程。半幅臺架放樣→立柱搭設(shè)→橫梁搭設(shè)→控制點測量。

2)臺架搭設(shè)工藝要求。箱橋段采用正造法胎架。胎架縱向位置需設(shè)置在鋼箱梁的橫隔板位置。胎架高度500 mm～600 mm左右，方便操作即可。胎架的縱向至少按照3個橋段進行布置(至少45 m)，胎架搭設(shè)后需檢測水平，并焊接牢固。為了保持胎架的穩(wěn)定性，可采用板條將縱向的胎架焊接連起來。單塊鋼鋼箱梁底板控制點吊鉛垂線。

3)底板單元鋪設(shè)工序。依次鋪裝第1橋段的A4，A3，A2，A1；再鋪裝第2橋段的B4，B3，B2，B1。中間預(yù)留A5，B5預(yù)拼裝胎架(見圖10)。底板與底板對齊后，采用馬板均勻布置固定。橫向兩邊的底板可采用馬板固定在胎架上。

4)橫隔板/腹板/外腹板單元鋪設(shè)工序。橫隔板單元安裝工序：依次裝配A4，A3，A2,A1節(jié)段的橫隔板；控制橫隔板與橫隔板之間的錯邊量。橫隔板需垂直于底板，可采用臨時支撐固定。腹板單元安裝工序：依次裝配已制作好的腹板單元。外腹板單元安裝工序：錨板區(qū)域的橫向隔板與外腹板之間要求全熔透焊接；其余區(qū)域為雙面角焊縫。同時可裝配第2橋段的橫向隔板單元。頂板單元安裝工序：第1段鋼箱梁頂板安裝的同時可裝配第2橋段的腹板單元、外腹板，同時第3段箱梁底板鋪裝定位。頂板安裝后開始焊接箱體內(nèi)部橫隔板、腹板單元與頂板之間焊縫(仰焊位置)。

5)左半幅與右半幅鋼箱梁的縱向預(yù)拼裝。裝配A節(jié)段頂板、底板對接處的連接節(jié)點；裝配A節(jié)段箱體上的其他零部件。將另一胎架上已制作好的B5節(jié)段與此胎架上的B4節(jié)段進行預(yù)拼裝，檢查橫隔板的錯邊情況。頂?shù)装鍖犹幍腻e邊情況等。裝配第3橋段頂板單元，檢查2個橋段頂板U肋螺栓孔之間的尺寸關(guān)系，合格后對頂板U肋預(yù)留的400 mm焊縫進行焊接(仰焊位置)[2-3]。

10 鋼箱梁板對接焊接變形控制工序

頂板與頂板對接焊縫，底板與底板對接焊縫，焊前應(yīng)設(shè)置馬板，通過外力干預(yù)焊接過程中的角變形。對應(yīng)變形過大的角變形，也可采用火焰校正來進行校正，見圖11，圖12。

11 鋼箱梁鋼板錯邊控制工序

鋼箱梁制造時至少采用3+1梁段進行總預(yù)拼，裝焊時均采用相同方法進行，工地焊縫200 mm范圍焊縫不焊接，確保鋼箱梁橋塊與橋塊之間對接焊縫處錯邊量符合規(guī)范要求。梁段與梁段的工地焊縫間隙保證6 mm～8 mm范圍。U肋工地連接采用螺栓連接，應(yīng)先在頂板單元制作時先進行鉆孔，總預(yù)拼下臺后再鉆另一端螺栓孔，確保U肋的連接質(zhì)量(見圖13)。

12 結(jié)語

通過福建省龍巖大橋鋼箱梁工程的生產(chǎn)制作實踐，并在結(jié)合以往的公路、鐵路鋼箱梁鋼構(gòu)件制造經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，制定了一套適合該工程特點的施工技術(shù)方案和質(zhì)量保證措施。鋼箱梁的幾何尺寸精度控制，焊接質(zhì)量控制，螺栓孔穿孔率均達到了設(shè)計要求。該工程對類似鋼箱梁工廠的制作起到一定的參考和借鑒意義。