閩江橋整體節點的工藝制造及質量控制

【摘要】 本文介紹了閩江橋桿件結構特點，以及下弦桿件E8的工藝制造及其質量控制，并分析施工制造中工藝的優點和不足。

【關鍵詞】 整體節點；工藝制造；質量控制

一、概述

隨著科學技術的提高，整體節點類型的鋼構橋梁越來越被設計方所采用。我公司生產制造的閩江特大橋鋼桁（拱）梁也是其中之一。鐵路福廈線閩江特大橋鋼桁（拱）梁主桁為（99+198+99）m連續鋼桁梁柔性拱結構，采用N型三角桁式，節間長度11米，其中邊跨9個節間，中跨18個節間；桁高15米，斜腹桿傾斜53.7°，加勁弦高15米，支點兩側分別加勁一個和兩個節間；拱肋采用圓曲線，矢高35米，矢跨比1/4.4。主桁中心距15米，橋面寬12.6米，全長398米，實際通航高度24.253米。

二、主要特點

閩江特大橋鋼梁選用結構較復雜的下弦桿E8，該桿件結構具有一定的代表性。桿件所用鋼板材料為Q370qD（見桿件結構圖）。

下弦桿件E8該桿件長10960mm，總高4500mm，箱體內高1060mm，內寬840mm，總重15.31t。上、下蓋板均為δ24mm鋼板，腹板采用δ28mm和δ16mm不等厚板對接，箱體內隔板采用δ12mm和δ20mm的鋼板，箱體外部與橫梁相連接的節點板為兩件δ40mm和一件δ20mm的鋼板，箱體外部與聯結系相連的板件為δ40mm、δ24mm和δ20mm的鋼板。桿件共有φ33孔473個、φ26孔216個。根據設計文件及圖紙的要求，板件的對接焊縫均要求全熔透焊接。上、下蓋板和腹板間均采用開坡口的棱角焊縫。與橫梁連接的節點板、與平聯下底板連接的節點板和腹板間采用熔透焊縫，其余焊縫均為角焊縫。平聯節點板兩端部均要求打磨勻順，并要求進行錘擊消應。

三、工藝制造及其質量控制

（一）下料及其板件校正

板件下料均采用等離子數控切割。下料前，先平板。并在規定位置打上材質、爐批號的鋼印，以保證材料的可塑性。主要零部件的自由邊緣，切割后應對焰切面雙側倒棱，倒棱半徑為1.0mm≤R≤2.0mm；節點板圓弧部分應修磨平順。下料尺寸允許偏差為±2.0mm。

（二）板件對接邊及焊接坡口的加工

桿件的腹板由兩件板料對接，在對接前，需要先在板料上劃線（劃出箱型桿件的中心線）。劃線時應注意保證對接接頭和箱型桿件的中心線垂直，且兩塊板料上的桿件的中心線在同一直線上。兩塊板料中的厚板根據設計要求側銑1：10斜面以達到不等厚板對接后勻順過渡。在此工序中，主要控制中心線和接頭的垂直度，保證其小于0.5mm。

坡口加工方法：刨邊機加工或半自動切割機完成。但有焊接定位要求的坡口，優先選用機加工的方法完成，其次考慮先機加工定位邊再半自動切割坡口的方法。切割坡口后要保證板料的板料寬度的允許偏差：±1.0mm，坡口45°（允許偏差：0-5°）。

（三）板料對接

1.板件對接一定要在平臺上進行，以免焊接后造成板件過度扭曲。

2.在對接組拼時，以板料的中心線為基準線，保證對接板的全長范圍內不直度小于2mm。檢查合格后，進行對接焊縫的焊接。

3.焊縫打磨，保證對接焊縫余高小于2mm。

4.焊接完成后，采用熱矯的方法調校焊接變形，加熱溫度應控制在600～800℃范圍內，溫度降至室溫前，不得錘擊鋼板。

5.此工序中，應保證板件旁彎控制在3mm以內，不平度控制在每米1mm范圍內。

（四）隔板加工

隔板是箱形桿件內部保證弦桿寬度、高度及箱體對角線的關鍵部件。隔板周邊機加工，相同隔板可成組加工。

此工序中，隔板允許偏差：長度、寬度為±0.5 mm；對角線為1.0mm。

（五）箱體的組拼、焊接和無損檢測

1.組裝順序

（1）在蓋板上劃出隔板組裝線和桿件中心線，劃線誤差小于1mm。在腹板上劃出上、下蓋板和隔板組裝線。

（2）根據劃線在下蓋板上組裝隔板和兩側腹板點固焊。在箱體兩端加設工藝隔板。組裝時注意下蓋板和腹板垂直度，保證其小于0.5mm。

（3）采用手工焊焊接隔板角焊縫。焊后對角焊縫周邊進行清理、打磨，并做好內防腐。

（4）組裝嵌入式上蓋板，并檢查蓋板組裝的平直度，合格后點固焊。

2.在組裝上蓋板前，需要對桿件的隱蔽工程進行報檢，該工序控制桿件的內防腐質量，桿件蓋板、腹板的垂直度不大于0.5mm（端口處），端口對角線差不大于2mm。

3.焊接完成后，取下兩端頭工藝隔板，對兩端部端隔板以外部位內側角焊縫按圖紙要求進行手工焊。此時方可移動桿件。

4.箱體四條主焊縫外觀檢查以及100%超聲波探傷檢查合格后，方可流入下一工序。

（六）桿件校正及劃線

1.將桿件放在平臺上，用經緯儀來測量桿件上平面的水平度，如水平度過大說明該桿件扭曲，需進行校正，校正溫度應控制在600～800℃。平臺調平允許偏差：±0.5mm；桿件調平允許偏差：±1.0mm。

2.利用經緯儀鋼板尺劃出桿件腹板上的對位圈線（即桿件的中心線），以此線為基準線，劃桿件腹板上的節點垂線、兩端孔群窺視孔對位線、桿件的長度線及長度校正線，并打樣沖眼。

此劃線工序尤為重要，如劃線出現錯誤，孔自然就產生了錯位。在劃線的時候可以根據等腰三角形中線與底邊垂直的定理。來劃窺視孔的中心十字線。在進行質量檢查時應該檢查窺視孔中心間的間距，允許偏差不大于0.5mm。

（七）桿件鉆孔

1.將劃好線的桿件放在鉆孔平臺上，將整體覆蓋式樣板覆蓋到桿件上，使樣板上的窺視孔與腹板上劃好的窺視孔中心十字線相對，對線誤差小于0.5mm。

2.檢查各處窺視孔的對位，合格后在桿件的上蓋板和兩塊腹板上鉆出各個孔群的定位孔。不等厚對接產生的高差可利用整體樣板上的調整螺栓來進行調整。而窺視孔在桿件長度方向上的位置可用千斤頂來進行適當的移動（整體樣板上設有專門的千斤頂位）。

3.定位孔鉆完后，將整體樣板撤掉，根據已鉆的定位孔用相應的小樣板來鉆孔群中的其余各孔。

4.此時桿件的三面均已鉆完孔，下蓋板兩端的孔群可利用過孔胎膜以及腹板上孔群來進行鉆孔。

（八）與橫梁連接的節點板和與平聯連接的節點板的拼焊、鉆孔

1.與橫梁連接的節點板和與平聯連接的節點板均采用先孔法，即先根據圖紙將板件上的孔群鉆出，后根據劃線法或定位胎膜進行拼裝、焊接。

2.在桿件上按圖紙要求劃出與平聯連接的節點板的拼裝線，按拼裝線組拼平聯節點板并焊接。

3.在桿件上按圖紙要求劃出與橫梁連接的節點板的拼裝線。因為與橫梁連接的節點板兩塊間距為540mm，考慮到后孔法的話鉆孔不方便，故采用先孔法。但這兩塊板件與腹板間的焊縫均為留2mm鈍邊，全熔透的角焊縫，焊接變形很大。根據以往經驗，該熔透焊縫完成后可令板件往里收縮3-5mm，因此在焊接定位前，先留出適量的收縮量來保證孔群的整體位置，之后再根據定位胎膜安裝與橫梁蓋板相連的節點板。

4.焊接完成后，檢查與橫梁連接的節點板和與平聯連接的節點板與腹板間的相對位置及垂直度，如焊接變形大于3mm，則需要對板件進行校正。

（九）根據設計文件，對與平聯連接的節點板的圓角處進行打磨以及錘擊消應

四、結束語

1.該橋桿件經檢測全部達到《閩江大橋鋼梁制造規則》的要求。

2.對于這種整體節點的大型桿件，采用先劃窺視孔十字線，后用整體覆蓋式樣板鉆定位孔，再用小樣板鉆其余孔的方法，該方法既保證了孔的精度，也節約了時間，比較實用。

3.由于該整體樣板在吊裝過程中不可避免的要與桿件或其它物件進行碰撞，從而影響了樣板的精確度，因此每隔一段時間要對樣板進行尺寸檢查，合格后方可再次使用。

4.與橫梁連接的節點板采用的先孔法，因熔透焊縫的收縮量不是很好控制，而且該板件的焊接長度僅有板件整體長度的一半，極其容易使板件產生傾斜，不容易保證孔群精度。如采用后孔法，根據過孔胎膜進行鉆孔比較能保證板件上孔群的精度。

參考文獻：

[1]TB10212-98.鐵路鋼橋制造規范

[2]機械設計手冊編委會. 機械設計手冊.機械工業出版社，2004