大型懸索橋的鋼箱梁制作

陳勇

摘要：本文主要針對同濟大橋所具備的結(jié)構(gòu)特征，并對單懸索橋鋼箱梁板單元的制作，總拼組裝等關(guān)鍵技術(shù)進行簡單的介紹，同時做好鋼梁箱的制作質(zhì)量的控制。

關(guān)鍵詞：大型懸索橋;鋼箱梁;鋼結(jié)構(gòu)

1工程概況

同濟大橋位于廣西貴港市，橫跨郁江航道。大橋為自錨式懸索橋，跨度布置為50m+140m+280m+140m+50m，總長660米，上部梁體除錨固梁段采用混凝土箱梁外，其余梁段均為鋼箱梁，錨固梁段兩岸共長142米，鋼箱梁梁段長518米;梁體位于半徑5000米（路冠）的圓曲線和2.35%的縱坡上。

2鋼箱梁制造關(guān)鍵技術(shù)

2.1板單元制造技術(shù)

板單元制作按照“預(yù)處理→下料加工→U形肋組裝→反變形焊接→組焊接板→修整”的順序進行制造。其關(guān)鍵工藝如下：

1）鋼板預(yù)處理。下料前用滾板機滾平消除殘余內(nèi)應(yīng)力，然后在預(yù)處理線上進行拋丸除銹、噴涂車間底漆。除銹等級為GB8923，88標準規(guī)定的Sa2.5級，噴涂無機硅酸鋅車間底漆一道（厚度不小于25 μm）。

2）零件的下料加工。根據(jù)零件的具體形狀和大小確定下料方法，對較長矩形板件采用多嘴頭門式切割機精切下料，對隔板等形狀復(fù)雜的板件采用CAM系統(tǒng)的數(shù)控切割機精切下料;對較薄的主要零件，采用等離子切割;鋼板對接坡口采用火焰精密切割、刨邊機或銑邊機加工;過渡斜坡采用斜面銑床加工。

3）U形肋的加工工藝。本橋有兩種斷面尺寸的U形肋，板厚為8 mm/6 mm。U形肋采用等離子切割機精切下料，用雙面銑床機加工兩長邊及坡口，在電液聯(lián)動數(shù)控折彎設(shè)備上折彎成型。

4）U形肋組裝技術(shù)。采用軌道移動壓頭設(shè)計，通過液壓壓緊將U形肋安裝定位在頂板或底板上，組裝動作快捷，壓力可調(diào)，適應(yīng)不同板厚，而且具有精度高、效率高、無損傷等優(yōu)點，能夠較好的控制U形肋組裝精度以及與面板組裝間隙。

5）反變形焊接技術(shù)。板單元U形肋焊縫，設(shè)計要求焊縫熔深有效厚度不小于8 mm，同時保證不焊漏。采用CO2氣體保護船位自動焊工藝。制作專用的反變形胎架，根據(jù)不同的板單元寬度、厚度，橫向設(shè)置不同的反變形量，兩邊用絲杠壓緊實現(xiàn)船位無馬施焊。焊接時先向一側(cè)傾斜一定的角度，將U形肋同側(cè)的焊縫焊接完成后，再將板單元向相反的方向傾斜相同的角度，焊接另外一側(cè)的焊縫，所有焊縫焊接時都保持焊接方向一致，根據(jù)U形肋數(shù)量以及焊縫焊接時產(chǎn)生側(cè)向彎曲的傾向安排合理的焊接順序，減小產(chǎn)生扭曲變形和側(cè)向彎曲變形。

2.2鋼箱梁總拼制造技術(shù)

2.2.1鋼箱梁總拼組裝工藝

鋼箱梁在總拼胎架上采取“正裝法”依次組焊6個-8個節(jié)段，即以胎架為外胎，橫隔板、內(nèi)腹板為內(nèi)胎分步組焊。通過測量塔和橫向基準點即“三縱一橫法”控制單元件就位，在盡可能少的馬板約束下施焊，鋼箱梁整體組焊工藝如下：

1）以中間測量塔和對線墩為基準定位各節(jié)段的基準塊體;

2）以基準塊體縱、橫基線為基準對稱組裝兩邊底板單元，并用彈性馬板與胎架固結(jié)。檢查合格后，對稱施焊，依次組裝至斜底板單元處。

3）分別以兩端測量塔和底板縱、橫基線為基準組裝縱橫隔板單元，同時組裝支座加勁及橫向擋塊。

4）分別以兩端測量塔和縱橫隔板基線為基準組裝頂板單元，檢查合格后，對稱施焊。

5）頂板單元組焊完畢后，以中間測量塔為基準修正縱橫基準線，并以其為基準劃頂板單元向塔向配切線。采用小車配切頂板單元。

6）全面檢測鋼箱梁幾何尺寸，合格后解除與胎架連接馬板，并修磨點焊馬板部位。然后復(fù)查相鄰兩箱段接口匹配情況，超差時進行修整，合格后組焊預(yù)拼裝匹配件等。

2.2.2鋼箱梁總拼焊接技術(shù)

鋼箱梁節(jié)段斷面大，焊接接頭形式種類多，焊接位置具有全位置的特點，它不僅要保證焊縫質(zhì)量，而且要保證箱梁產(chǎn)生的變形最小。因此鋼箱梁總拼焊接采取以下焊接工藝和保證措施：

1）縱向?qū)雍缚p全部采用單面焊雙面成型工藝進行焊接，背面貼陶質(zhì)襯墊，焊接時用CO2氣體保護焊打底，埋弧自動焊蓋面。焊縫間隙控制在（6士2）mm，打底焊縫厚度控制在8 mm左右。埋弧自動焊填充時控制線能量和層間溫度確保焊縫性能，蓋面焊道采用1道焊接完成，控制余高和焊縫外觀成型。

2）橫隔板接板與下部橫隔板采用雙面K型坡口熔透焊，單側(cè)焊后背面清根熔透焊。焊前用馬板定位，焊縫間隙控制在（6士2）mm。

3）縱隔板與底板、橫隔板與頂?shù)装搴缚p設(shè)計為普通T型角焊縫，施工時采用CO2氣體保護焊，配ER50-6（φ1.2mm）實芯焊絲進行焊接。

4）頂、底板U形肋和橫隔板的焊接。采用實芯焊絲C02氣體保護焊焊接，采取連續(xù)焊過倒角的方式，在U形肋拐角處不允許斷弧，一次將切角焊封，對U形肋與橫隔板角焊縫的端部進行包角處理，并對成型不勻順的地方進行修磨。

3鋼箱梁制造質(zhì)量控制

3.1原材料質(zhì)量控制

所有原材料均通過公開招標確定供貨單位。原材料進廠后依據(jù)《材料采購計劃》和《原材料檢驗試驗工作流程》規(guī)定進行了外觀質(zhì)量檢查和化學(xué)成分、力學(xué)性能的取樣復(fù)檢，杜絕有未經(jīng)檢驗或檢驗不合格的原材料投入生產(chǎn)使用，并按照材料管理制度，做到分類堆放、標識明確、專料專用、隨用隨取，具備可追溯性。

3.2工裝控制

為全面控制鋼箱梁制造質(zhì)量，保證幾何精度，生產(chǎn)制造過程設(shè)計運用了一批專用工裝設(shè)備，如U形肋組裝機、反變形焊接胎架等，用工裝設(shè)備的精度來保證產(chǎn)品批量制造質(zhì)量，避免了人工技能差別對質(zhì)量的影響。各工序設(shè)備和工裝的首件產(chǎn)品均經(jīng)驗證合格后投入批量生產(chǎn)。總拼胎架每生產(chǎn)一輪，要進行一次檢測。重點檢查線形、預(yù)拱度及胎架剛度，檢測結(jié)果均有詳細記錄并報監(jiān)理工程師備案。

3.3工藝控制

為保證鋼箱梁生產(chǎn)制造，技術(shù)人員與設(shè)計人員深入溝通，領(lǐng)會設(shè)計意圖，進行深入的工藝研究和開發(fā)，針對鋼箱梁結(jié)構(gòu)特點和質(zhì)量要求，編制了《鋼箱梁制造工藝方案》《制造驗收規(guī)則》等，用于指導(dǎo)生產(chǎn)的全過程，控制施工質(zhì)量。針對板厚種類，焊接接頭形式制作了17組代表了全橋各種連接的焊縫接頭焊接工藝試驗，并通過了專家評審，作為編制焊接工藝的依據(jù)。

3.4人員控制

明確各級施工人員的職責和權(quán)限。針對特殊工種和關(guān)鍵工序進行專項技術(shù)培訓(xùn)和交底，并組織焊工等關(guān)鍵工種進行理論及實作考試，擇優(yōu)持證上崗;生產(chǎn)過程中，技術(shù)、質(zhì)檢部門分批、分級對管理人員和工序操作人員進行質(zhì)量技術(shù)交底，做到質(zhì)量技術(shù)交底到班組、到人，技術(shù)服務(wù)到現(xiàn)場。重點加強了工序過程控制，以工序質(zhì)量來保證成品質(zhì)量。

4結(jié)語

同濟大橋鋼箱梁的制造過程中，采用了先進的技術(shù)設(shè)備及優(yōu)化工法，高精度自動定位板單元組裝技術(shù)、反變形焊接技術(shù)、梁段組焊與預(yù)拼裝并行技術(shù)等，鋼箱梁制造質(zhì)量及進度均得到了保證。

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