郭在清

（焦作市公路事業(yè)發(fā)展中心，河南 焦作 454000）

現(xiàn)階段，大部分跨黃河橋梁引橋均采用T型梁體作為上部結(jié)構(gòu)，隨著橋梁技術(shù)的不斷革新，引橋跨徑的逐漸變大，其自身結(jié)構(gòu)、受力特點(diǎn)等因素的約束也漸漸顯露出來(lái)。面對(duì)50m～70m跨徑距離的設(shè)計(jì)方案，T梁已不再適用。相較于傳統(tǒng)的T梁，波形鋼腹板梁則是利用波形鋼腹板特有的褶皺效應(yīng)有效提高了預(yù)應(yīng)力效率，減少了預(yù)應(yīng)力鋼束和混凝土的用量，減輕了上部結(jié)構(gòu)自重及施工成本，是該跨徑段最佳的梁型選擇。

一、工程概況

孟州黃河特大橋全長(zhǎng)3007m，其中防護(hù)堤內(nèi)北引橋及南引橋上部結(jié)構(gòu)均由50m裝配式波形鋼腹板梁構(gòu)成，全橋共計(jì)120片。該工程全幅設(shè)6片波形鋼腹板組合梁，單片梁兩側(cè)腹板位置均由波形板構(gòu)成，其板厚度為9mm和10mm，鋼板材質(zhì)為Q345qD，加工波形型號(hào)為BCSW1200型，單個(gè)波形1200mm，合計(jì)單側(cè)組合長(zhǎng)度48.9m。

波形鋼腹板梁采用廠(chǎng)內(nèi)整體預(yù)制，大型架橋機(jī)整孔架設(shè)工藝。其中波形鋼板在工廠(chǎng)內(nèi)進(jìn)行多道工序的集中加工，待廠(chǎng)內(nèi)各項(xiàng)控制指標(biāo)檢測(cè)合格后，方能運(yùn)輸至梁廠(chǎng)，進(jìn)行下一步的鋼筋綁扎、波形板安裝、混凝土澆筑等施工工序。

二、波形鋼腹板成型技術(shù)的改進(jìn)

項(xiàng)目原設(shè)計(jì)分段單跨單片波形鋼腹板主梁分為9段，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長(zhǎng)度4.8m。項(xiàng)目部從成品質(zhì)量及加工廠(chǎng)生產(chǎn)能力考慮，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化處理。

由于現(xiàn)場(chǎng)波形板之間設(shè)計(jì)采用螺栓進(jìn)行連接，其存在工程量大、連接效果差等問(wèn)題，對(duì)波形鋼腹板梁的成品質(zhì)量存在影響，若能減少栓接數(shù)量，以技術(shù)較為成熟的焊接代替，則能提高成品梁的質(zhì)量。

在滿(mǎn)足力學(xué)性能要求的前提下，適當(dāng)減小波形板厚度也可以減少波形鋼腹板梁的自重，減少用鋼量，從成本、加工、運(yùn)輸和安裝等方向節(jié)約生產(chǎn)費(fèi)用。

三、大節(jié)段波形鋼腹板制作技術(shù)

1.細(xì)化翻模

在板材切割前，先充分研究分析設(shè)計(jì)圖紙，做好施工前的技術(shù)準(zhǔn)備工作。明確各波形板單元的加工尺寸，通過(guò)軟件進(jìn)行翻模處理、數(shù)控軟件精密排版，做到合理利用采購(gòu)的鋼板和鋼筋，減少?gòu)U棄料，并為后續(xù)材料數(shù)字化處理提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

2.材料驗(yàn)收

材料到場(chǎng)后，按照國(guó)家相關(guān)規(guī)范要求的檢驗(yàn)方法及頻次對(duì)原材料進(jìn)行進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)，需要出具檢測(cè)報(bào)告的，委托第三方檢測(cè)單位檢測(cè)，合格后方可投入使用。

3.鋼板整平

在鋼板原材驗(yàn)收合格后，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)單片鋼板的平整度、直線(xiàn)度等物理指標(biāo)，確保鋼板的平面度、直線(xiàn)度達(dá)到結(jié)構(gòu)的加工要求，不合格應(yīng)進(jìn)行整平處理。

4.切割下料

待鋼板原材檢測(cè)合格后，方可進(jìn)行正式的加工階段。加工廠(chǎng)內(nèi)運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)控火焰等離子切割機(jī)，按前期對(duì)板材設(shè)計(jì)規(guī)劃進(jìn)行高精度切割。切割過(guò)程中，要充分考慮后期波形板壓模成型所產(chǎn)生的變量，確保在后期焊接整體成型后，其尺寸與設(shè)計(jì)要求誤差較小，減少后期二次加工的工作量。

5.坡口加工

利用行車(chē)吊運(yùn)鋼板放至坡口平臺(tái)，先利用半自動(dòng)火焰切割機(jī)通過(guò)火焰倒割法進(jìn)行坡口加工（按設(shè)計(jì)剖口增加1mm以上斜面），然后翻轉(zhuǎn)鋼板，再利用銑邊機(jī)進(jìn)行正割法銑邊坡口，達(dá)到設(shè)計(jì)坡口斷面要求。

6.波形鋼腹板壓制成型

鋼板切割加工完成后，則要進(jìn)行整個(gè)波形板制作工程中最為重要的一步，波形板的壓制成型。波形鋼腹板成型方式主要分為模壓法及沖壓法，該項(xiàng)目根據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)及成型質(zhì)量比選，決定選用模壓法作為波形板的成型方式。為了加快波形板的壓制速度和質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)連續(xù)壓模，該項(xiàng)目摒棄了傳統(tǒng)的單排油缸普通壓模發(fā)，采用多排油缸無(wú)牽引式連續(xù)模壓法施工，加工廠(chǎng)引進(jìn)行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的模壓機(jī)，以及與該工程配套的1200波形的模具，大大加強(qiáng)了模壓效率高，成型效果好，從源頭減少了節(jié)段內(nèi)的腹板豎向?qū)雍缚p。

7.首次拋丸預(yù)處理

為了保證波形板后續(xù)焊接成型的質(zhì)量，在波形板壓制成型后，使用噴砂拋丸機(jī)對(duì)鋼板進(jìn)行初步的除銹處理。

8.構(gòu)件組拼焊接

小節(jié)段波形板模壓成型后，板與板之間、各零部件在專(zhuān)用組立工裝上組拼成型，進(jìn)入焊接工藝環(huán)節(jié)，將單節(jié)長(zhǎng)度在5m～6m間的波形板組拼成長(zhǎng)度為16.8m的大節(jié)段波形鋼腹板。其中，板與板之間的焊接主要采用加工廠(chǎng)引進(jìn)的全自動(dòng)埋弧焊設(shè)備進(jìn)行組焊，這種設(shè)備是一種焊接全過(guò)程由其相應(yīng)的控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)完成的裝置。采用埋弧焊，現(xiàn)場(chǎng)可以使用高達(dá)2000A的大電流進(jìn)行焊接，從而達(dá)到相當(dāng)高的熔敷率。其次，埋弧焊又是一種高電流密度焊接法，具有深熔的特點(diǎn)，一次熔透深度可達(dá)20mm。因此，對(duì)于焊接數(shù)量較多、焊接質(zhì)量要求較高的波形板焊接，埋弧焊是十分理想的焊接方法。其余工作量較小部分多是采用人工焊接及部分異性處采用焊接機(jī)器人進(jìn)行輔助焊接。

9.大節(jié)段板單元焊縫檢測(cè)

待焊接步驟結(jié)束后，波形板已初步成型，現(xiàn)場(chǎng)則要開(kāi)始進(jìn)行焊縫質(zhì)量的自檢工作。其中，板與板之間埋弧焊的檢測(cè)尤為重要，現(xiàn)場(chǎng)使用超聲波檢測(cè)儀和射線(xiàn)探傷機(jī)，檢測(cè)板單元焊縫。其中，超聲波檢測(cè)需要對(duì)焊縫進(jìn)行100%檢測(cè)，射線(xiàn)探傷檢測(cè)需要抽取10%的焊縫進(jìn)行檢測(cè)，確保板單元焊接質(zhì)量的合格率達(dá)到要求。對(duì)于縱向邊緣的角焊縫，則采用磁粉檢測(cè)進(jìn)行質(zhì)量確認(rèn)。

10.鋼板的校正精割打孔及應(yīng)力消除

波形板焊接完成并檢測(cè)合格后，對(duì)產(chǎn)品尺寸進(jìn)行矯正，并切除鋼板加工余量，隨后進(jìn)行螺栓孔鉆孔施工。對(duì)于板單元在加工中所存在的應(yīng)力，廠(chǎng)內(nèi)采用較為先進(jìn)的振動(dòng)時(shí)效進(jìn)行去除，這樣可以快速的去除板單元中的應(yīng)力，并可以在第一時(shí)間得出結(jié)果。

11.大節(jié)段板單元整體拋丸

波形板基本加工完成后，在進(jìn)行表面涂裝前還需執(zhí)行一次全面的表面整體拋丸工序，起到除油、除銹的作用，達(dá)到噴涂前的Sa2.5級(jí)除銹等級(jí)及Rz40-70微米粗糙度要求，即時(shí)進(jìn)行表面涂裝工序。

12.噴涂工作

拋丸完成后，板單元表面需進(jìn)行底漆、中漆以及面漆三層涂裝的噴涂工作。該工序均采用高壓無(wú)氣自動(dòng)化噴涂設(shè)備完成各道防腐涂層，保證了漆膜更加致密，厚度更均勻，確保干膜厚度及附著力等參數(shù)達(dá)到規(guī)范要求。為確保噴涂工作的密閉性，保證廠(chǎng)內(nèi)工作人員的身體健康，噴涂工序在指定位置進(jìn)行集中作業(yè)，安排專(zhuān)人全程監(jiān)管。

13.成品預(yù)拼及存儲(chǔ)

涂裝完成后，在車(chē)間內(nèi)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行預(yù)拼，確保產(chǎn)品發(fā)至現(xiàn)場(chǎng)后能夠順利安裝。在保證成品波形鋼腹板滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)要求后，在加工廠(chǎng)指定位置集中存放，避免波形板運(yùn)送前受到外界破壞。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)大節(jié)段波形鋼腹板制作技術(shù)的不斷改進(jìn)和加工過(guò)程中質(zhì)量控制的逐漸加深，該項(xiàng)目將原設(shè)計(jì)的每節(jié)段4.8m波形板改進(jìn)為長(zhǎng)度16.8m大節(jié)段波形板，有效減少了栓接數(shù)量，以焊接代替栓接，改善了波形板的一體性，提高了成型波形板的質(zhì)量，也為現(xiàn)場(chǎng)波形鋼腹板梁的廠(chǎng)內(nèi)預(yù)制提供方便，縮短工期，具有廣闊的推廣前景。