鐵路斜拉橋曲線鋼箱梁制造關(guān)鍵技術(shù)

孫英武

1 工程概況

穗鹽路斜拉橋是新建貴陽(yáng)—廣州鐵路引入廣州樞紐工程的四線鐵路橋，即為引入新廣州站客運(yùn)專線場(chǎng)的四線客運(yùn)專線橋，該橋處于 R=1 150m的曲線區(qū)段。斜拉橋在穗鹽路地段上跨城區(qū)道路交叉十字路口和廣州西環(huán)高速公路高架橋，周圍建筑較為密集，鐵路與公路橋斜交角度為 76°，并在越過(guò)高速公路橋后比鄰武廣高鐵高架橋，即進(jìn)入武廣高鐵高架橋與西環(huán)高速高架橋之間。

貴廣鐵路穗鹽路斜拉橋?yàn)樗木€鐵路獨(dú)塔鋼箱曲線形斜拉橋，橋式方案為(32.6+2×175+32.6)m對(duì)稱獨(dú)塔雙索面彎斜拉橋。主跨175m鋼箱結(jié)構(gòu)，邊輔跨32.6m為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，采用塔梁固結(jié)體系，主跨鋼箱梁與邊輔跨及橋塔塔梁固結(jié)區(qū)均設(shè)鋼混結(jié)合段。

主梁為單箱八室扁平流線形全焊鋼箱梁，在腹板外側(cè)設(shè)有一對(duì)風(fēng)嘴塊，頂板、底板均為正交異性板結(jié)構(gòu)。縱向 U形肋、T形肋采用焊接連接。主梁橫隔板采用板式結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)間距 3.0m。全橋鋼箱梁部分由不同角度的32對(duì)斜拉索采用錨固方式與鋼箱梁腹板上的鋼錨箱連接。標(biāo)準(zhǔn)梁段長(zhǎng)度為 12m左右，單梁段重約200 t。

2 工程特點(diǎn)

穗鹽路斜拉橋鋼箱梁制造與以往鋼箱梁制造相比難度較大，主要表現(xiàn)在:1)該橋?yàn)樗木€鐵路橋，鋼箱梁受沖擊作用較大，焊接質(zhì)量要求較高。2)鋼箱梁處于圓弧曲線上，曲率較大，線形控制困難。3)受周圍環(huán)境、運(yùn)輸及吊裝條件限制影響較大，使鋼箱梁制造方法選擇性小。

根據(jù)該橋的特點(diǎn)，鋼箱梁制造分四步完成:1)制作單元件或部件;2)制造廠進(jìn)行匹配拼裝塊體及節(jié)段間預(yù)拼裝;3)橋下塊體復(fù)位焊接節(jié)段;4)橋位安裝。

3 關(guān)鍵制造技術(shù)

3.1 單元件制造技術(shù)

板單元由面板、U肋或板條肋組成，是鋼箱梁的基本組成部件，其精度及質(zhì)量是鋼箱梁質(zhì)量保證的基礎(chǔ)。制作主要方法如下:1)為板單元制作布線及拼裝平臺(tái)，在平臺(tái)上組裝U肋或板條肋;2)采用藥芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊在反變形胎架上船位施焊; 3)修正基線后焰切周邊坡口，以保證板單元外形尺寸。

板單元制作過(guò)程中注意事項(xiàng):1)鋼板必須進(jìn)行滾平處理以消除內(nèi)應(yīng)力;2)反變形量必須設(shè)置合理，對(duì)板單元變形情況進(jìn)行觀測(cè)，根據(jù)變形情況隨時(shí)調(diào)整反變形量;3)U形肋焊縫熔深必須嚴(yán)格控制，必要時(shí)設(shè)置產(chǎn)品試板進(jìn)行檢測(cè)。

3.2 錨箱塊體制造技術(shù)

錨箱為直接承受斜拉索動(dòng)載作用，是鋼箱梁最主要的傳力構(gòu)件。錨箱塊體制作精度反映鋼箱梁的整體質(zhì)量，是鋼箱梁制作的關(guān)鍵。錨箱塊體組裝時(shí)采用“正裝法”在專用組裝胎架上進(jìn)行，組裝流程見(jiàn)圖 1:1)將底板單元與胎架錨固后，依次組裝隔板、縱隔板，焊接結(jié)構(gòu)焊縫;2)依次組裝兩側(cè)腹板單元及錨箱單元，焊接錨箱上傳力板熔透焊，腹板與底板的熔透縫;3)以錨孔為基準(zhǔn)定位組裝頂板單元，采用L吊翻身塊體，焊接錨箱下傳力板熔透焊，腹板與頂板的熔透縫。

錨箱塊體制作過(guò)程中注意事項(xiàng):1)熔透焊縫的仰位焊接，需進(jìn)行必要的翻身;2)嚴(yán)格控制錨箱組裝的角度及其與頂板錨孔的相對(duì)位置;3)焊接過(guò)程與修整交替進(jìn)行，嚴(yán)格控制焊接變形;4)隅角焊縫焊接時(shí)增加剛性錨板，保證塊體幾何精度。

3.3 塊體匹配制造技術(shù)

為了保證塊體制造精度，縮短塊體的制造周期，塊體制造采用了匹配制造技術(shù)，即所有組成箱體梁段的單元件在組裝胎架上一次進(jìn)行總拼裝，各塊體之間焊縫先不焊接，塊體之間用匹配件進(jìn)行連接。具體制造方法如下:1)在總拼胎架上定位底板單元及錨箱塊體;2)依次交替組裝縱橫隔板單元;3)從中心向兩側(cè)組裝頂板單元;4)焊接縱橫隔板單元與頂?shù)装鍐卧g的焊縫;5)安裝塊體之間匹配件;6)塊體進(jìn)行標(biāo)識(shí)后分解。塊體匹配制造流程見(jiàn)圖2。

塊體匹配制作過(guò)程中注意事項(xiàng):1)單元件定位必須采用縱橫基準(zhǔn)線、全站儀即“三縱一橫”法進(jìn)行定位;2)每一輪組裝前必須對(duì)胎架進(jìn)行檢測(cè)，底板單元和組裝胎架必須進(jìn)行錨固;3)各單元件之間預(yù)留合適焊接收縮縫并用錨板連接;4)縱橫隔板與頂?shù)装搴附雍髮?duì)變形處進(jìn)行火焰矯正，修正滿足精度要求后成對(duì)組裝塊體之間安裝匹配件。

3.4 曲線線形控制技術(shù)

曲線精度控制是該項(xiàng)目制造的難點(diǎn)，為了使制造曲線與設(shè)計(jì)曲線偏離值滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，制造過(guò)程中采用了以下方法:

1)鋼箱梁兩邊側(cè)頂?shù)装鍐卧捎脭?shù)控精密切割下料，一次切割出設(shè)計(jì)曲線線形;2)頂?shù)装錟肋采用直線制造，安裝時(shí)以曲線作為組裝基準(zhǔn)，對(duì)U肋兩端及隔板位置進(jìn)行精密控制，U肋組裝過(guò)程中采用千斤頂配合組裝;3)底板上預(yù)先劃好縱隔板安裝位置曲線，總拼裝時(shí)對(duì)線組裝縱隔板;4)縱隔板加勁肋在隔板位置預(yù)留嵌補(bǔ)段，這樣有利于橫隔板組裝的同時(shí)也方便縱隔板對(duì)位曲線;5)設(shè)計(jì)曲線形總拼裝胎架，并把其用作鋼箱梁總拼裝的外胎。

曲線線形控制過(guò)程中注意事項(xiàng):1)單元件精度必須滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，杜絕不合格件進(jìn)行總拼;2)總拼裝胎架上的定位板錨板直接影響鋼箱梁制造精度，其垂直方向必須用水準(zhǔn)儀監(jiān)控安裝，保證同一高程上錨板高差不大于 1mm;水平方向用經(jīng)緯儀進(jìn)行監(jiān)控安裝，保證同一曲線上水平方向錨板偏差不大于 1mm;3)室外檢測(cè)鋼箱梁曲線精度，必須在溫度相對(duì)恒定的時(shí)間段進(jìn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

合理的單元制造、塊體匹配制造、錨箱塊體制造技術(shù)及曲線控制技術(shù)，有效保證了貴廣鐵路穗鹽路斜拉橋曲線鋼箱梁形的精度要求，保證了產(chǎn)品制造的質(zhì)量要求。

[1] 周孟波.斜拉橋手冊(cè)[M].北京:人民交通出版社，2004.

[2] 姚小元.U形曲線加勁肋鋼箱梁的制造技術(shù)[J].鋼結(jié)構(gòu)，2008(5):21-23.

[3] 王永麗.蘇州市人民路北延鋼箱梁現(xiàn)場(chǎng)焊接技術(shù)[J].山西建筑，2009，35(28):303-304.