圓曲型鋼箱梁制造工藝分析

摘 要：文章簡要介紹了鋼箱梁式橋梁鋼結(jié)構(gòu)的特點。并結(jié)合實例詳細闡述了圓曲型鋼箱梁式橋梁鋼結(jié)構(gòu)的制造工藝，分析了其制造難點，為同類結(jié)構(gòu)的鋼箱梁式橋梁鋼結(jié)構(gòu)制造工藝提供了一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：圓曲型；鋼箱梁；鋼結(jié)構(gòu)；制造工藝

1 引言

隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，全國各地興建的高鐵、高速公路、城市輕軌也越來越多。在諸多地理環(huán)境受限的地方，橋梁鋼結(jié)構(gòu)已成為交通網(wǎng)絡(luò)中的重要組成部分。其中，鋼箱梁式橋梁鋼結(jié)構(gòu)以其獨特的優(yōu)勢得到了廣泛的應(yīng)用。

2 鋼箱梁的特點

鋼箱梁，又叫鋼板箱形梁，是大跨徑橋梁常用的結(jié)構(gòu)形式，因其外形像一個箱子所以叫做鋼箱梁。鋼箱梁一般由頂板、腹板、底板圍焊而成，其截面形式多為上寬下窄的倒梯形結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)形式簡單，加工制造方便，整橋拼裝快捷。

3 鋼箱梁的制造工藝

鋼箱梁的制造工藝主要包括分段工藝、下料工藝、組拼工藝、吊裝工藝等幾大環(huán)節(jié)，本文將結(jié)合某市一圓曲型鋼箱梁式景觀橋?qū)嵗齺碓敿氷U述鋼箱梁制造工藝。

3.1 工程概況

如圖1所示為某市一圓曲型鋼箱梁式景觀橋橋梁線性，該橋分東側(cè)橋和西側(cè)橋兩座。西側(cè)橋跨徑200m，東側(cè)橋跨徑196m，采用單箱雙室等截面斜腹板全焊鋼箱梁，鋼箱梁頂板全寬8m，底板寬4m，設(shè)三道縱腹板。橋梁平面線型為R195m的圓曲線，立面縱向為1.5%的縱坡，箱梁截面如圖2所示。

3.2 分段工藝

鋼箱梁分段方案的確定，要結(jié)合箱梁自身結(jié)構(gòu)形式、實際運輸條件、現(xiàn)場起吊能力等綜合考慮。根據(jù)橋梁中心線整體線型的放樣坐標，保證每節(jié)段的長度控制在8-16m，寬度控制在1.8-3.5m。為避免焊接熱影響區(qū)對強度的影響，節(jié)段分段應(yīng)避免出現(xiàn)環(huán)形焊縫，因此，在每一節(jié)段的同一端頭，頂板與腹板相錯200mm，腹板與底板相錯300mm，如圖3所示。

3.3 下料工藝

由于該橋為單箱雙室結(jié)構(gòu)，橋平面線型為圓曲線，且設(shè)有三道縱腹板，立面縱向有坡度要求，這使得箱梁內(nèi)、外斜腹板及腹板加勁肋均為異形板，如何保證其尺寸精度是該橋的制造難點。為保證橋梁結(jié)構(gòu)線型，我們按圓弧展開理論放樣得到其外形尺寸。

如圖4所示，R為橋梁中心線所在圓曲線半徑，以橋梁中心線為基準按圓弧展開，得到內(nèi)腹板AB的展開長，按弧長公式l=n/180 πr得出其所對應(yīng)的圓心角n，由此可知，扇形區(qū)域ABCD即為內(nèi)腹板AB的放樣展開圖。同理，可得到外腹板、腹板加勁肋的放樣展開圖。

下料時，在放樣得到的展開平板上按一定間隔設(shè)置坐標點，按坐標點進行切割，以直代曲來保證組焊后的結(jié)構(gòu)滿足橋梁線型。

3.4 組拼工藝

由于鋼箱梁的制作大多采用“板件-單元件-節(jié)段件-整橋”的順序進行，因此組拼又分為單元件組拼和節(jié)段組拼。

3.4.1 單元件組拼

在事先搭設(shè)好的工裝胎膜上，將加工好的板件抄平、劃線、定位，按“底板-橫隔板-腹板-頂板”的順序，組焊成單元件。為避免拼裝時接口位置出現(xiàn)干涉，在單元件制造過程中，底板、腹板、頂板上的縱向加勁肋的兩端頭均留有200mm的暫不焊接，且各加勁肋均留有400mm 補段，留待現(xiàn)場施工時補焊牢靠。

3.4.2 節(jié)段組拼

鋼箱梁組拼采用4+1的方案，即每次拼裝5個節(jié)段，檢測合格后，將五個已拼節(jié)段中前四個節(jié)段吊走，再以第五個節(jié)段為基準，拼接后續(xù)四個節(jié)段。為保證拼裝的連續(xù)性，施焊完成后，對各節(jié)段標記節(jié)段編號，拼裝過程嚴禁調(diào)換節(jié)段號，從而保證橋梁線型。

3.5 吊裝工藝

為防止各節(jié)段在運輸及吊裝過程中產(chǎn)生變形而影響精度，吊裝時設(shè)置臨時吊點和支點。臨時吊點設(shè)置在面板上且箱梁內(nèi)部布置有很隔板的位置，臨時支點布置在底板加勁肋處，且要保證各支點受力均勻。

4 結(jié)束語

鋼箱梁式橋梁鋼結(jié)構(gòu)的使用比較廣泛，對規(guī)則的正交結(jié)構(gòu)，其制造工藝已比較成熟，本文通過實例，對非規(guī)則的圓曲型鋼箱梁制造工藝進行了分析，并詳細闡述了斜腹板的制造工藝，為同類結(jié)構(gòu)的鋼箱梁式橋梁鋼結(jié)構(gòu)制造工藝提供了一定的借鑒作用。

參考文獻

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作者簡介：龔超（1983-），男，湖北十堰人，碩士，武橋重工集團股份有限公司工程師，研究方向：機械設(shè)計，橋梁鋼結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計。