小半徑小斷面圓形鋼箱梁建造技術

李宗民

(中鐵寶橋集團有限公司，陜西寶雞 721006)

隨著城市基礎設施投入的進一步加大，小型市政橋梁越來越多，形式也多種多樣。在城市繁華地段的十字路口等交通樞紐處，建造圓形鋼箱梁過街天橋不失為一種較理想的選擇。過街天橋作為城市建筑物，除了要滿足使用性能外，更重要的還應該美觀，而圓形天橋既美觀又有利于疏導各向人流，但有一定的建造難度，高質量的設計和制造、架設方案尤為關鍵。本文將結合某市政橋梁的制造、架設情況來介紹該類鋼箱梁的建造技術。

1 工程概況

某人形天橋為半徑18 m的全焊箱形封閉圓形結構，其斷面為雙室箱形，箱形總寬2.8 m，兩側設有寬0.75 m的翼緣。橋面總寬4.3 m，箱形高度1 m，下蓋板寬度2.84 m。每個箱室內設有橫隔板、縱肋、豎助，箱形上、下蓋板板厚分別為16 mm，20 mm，腹板板厚為16 mm;翼緣上蓋板與箱形共用，另外設有翼緣隔板和板厚10 mm的斜蓋板和端封板;在橋面兩邊還設有U形路緣石。鋼箱梁斷面見圖1。每孔橋跨中需按二次拋物線設35 mm上拱度。鋼箱梁采用Q235-B鋼材，全橋鋼箱梁總重約230 t。

圖1 鋼箱梁斷面圖（單位：m）

2 結構特點及制造難點

1)因該橋為小半徑圓形結構，其上下蓋板、腹板、縱肋等之間的圓形匹配有一定的難度，尤其是腹板、縱肋需按一定的圓形勻順組裝;且梁段接口精度要求較高，包括上下蓋板、腹板、縱肋等組裝位置必須嚴格控制，否則將難以達到梁段間的組焊要求。試裝或安裝時一旦出現相鄰梁段接口圓弧不匹配將難以處理。2)翼緣上蓋板、斜蓋板與箱段的匹配有一定的難度，且有大量的仰焊焊縫，焊接質量不易保證，加之現場施工條件較差，現場組焊作業需較長時間。3)該橋箱內空間狹小，箱高1 m，單室箱寬1.4 m。梁段焊接工作量很大，尤其是上蓋板與腹板、隔板、縱肋的焊縫，施焊難度較大。4)為了保證鋼箱梁安裝組焊的要求，箱段制作合龍段，比理論加長200 mm。該合龍段在現場安裝合龍時，根據實際量測結果配切而成。

3 鋼箱梁制造工藝設計

為了保證鋼箱梁制造質量，減少工地作業量，同時滿足運輸要求，在征得設計者及業主同意后，除梁段橫向分成三塊外，縱向分成12段制作，運至工地吊裝就位后焊接成橋。分段后每段鋼箱梁長約10 m、重約20 t。

3.1 箱段制造

3.1.1 單元件制作

1)上、下蓋板:為了省料，先接荒料后數控下料切出曲線。長度方向預留1‰收縮量;下蓋板寬度公差0 mm～+3 mm，上蓋板寬度公差－1 mm～+2 mm。切割含下蓋板切割兩短邊焊接坡口。上蓋板兩端預留20 mm二次切頭量，組焊成箱形后劃線用小車切割，并切出坡口。2)腹板:為了起拱的需要，腹板須根據工藝要求劃線起拱，采用小車精切，并精切兩短邊及坡口，寬度公差:兩端500 mm范圍內0 mm～+1 mm，中間部位－1 mm～+2 mm。長向預留1‰收縮量。如果兩端寬度公差不能保證，可采取局部修磨的方式解決。3)橫隔板及豎肋采用數控精切下料，對豎肋兩短邊進行加工，長度公差0 mm～+1 mm。4)縱肋:為了使箱口對接焊縫和縱肋對接焊縫錯開，且便于箱口處上、下蓋板現場對接縫施焊，箱口部位設置400 mm長的縱肋嵌補段，箱段兩端縱肋各縮短200 mm。采用門切機精切下料，兩端加工半V型坡口，長度不留收縮量。縱肋嵌補段下料長450 mm，一端加工半V型坡口，另一端待試裝時量配加工半V型坡口。

3.1.2 箱段整體組焊

1)在地平臺上設置拱度墊，分別鋪上上、下蓋板并按線組裝縱肋成上、下蓋板單元。平位焊接:在設置拱度墊的平臺上進行修整，重點控制平面度和曲線度。2)箱段在簡易胎型上正位組裝，根據工藝拱度值設置拱度墊。先鋪下蓋板單元，以縱橫基準線為基準，按線組裝橫隔板、腹板、豎肋等;對腹板必須保證圓曲線，必要時進行強制對位，組焊完并修整合格后組裝上蓋板單元。組裝時應保證箱口尺寸。箱段焊接時，兩端200 mm范圍內蓋、腹板角焊縫暫時不焊，待試裝時調整至箱口匹配后進行定位焊接。

3.2 翼緣制作

翼緣在廠內制作單件，在工地拼裝場組裝到箱段上。1)廠內單元件制作:翼緣上、斜蓋板按每4 m左右一段，數控下料，長向預留3 mm收縮量;翼緣隔板采用數控下料;翼緣端封板按每4 m左右一段門切機精切下料。同時，翼緣段在每個梁段接口設置500 mm～600 mm的嵌補段。2)現場組裝:箱段上劃線組裝翼緣隔板、翼線上蓋板及斜蓋板、端封板形成梁段整體，待鋼箱梁架設之后，先焊接鋼箱梁接口焊縫后再組焊翼緣嵌補段。

3.3 橋面路緣石制造

考慮到該件整體制造有一定難度，按3 m左右分段制作成焊接件。即斷面分成三塊板制作，其中水平板采用數控精切下料。采用簡易拼胎組裝成整體。

3.4 廠內試裝

為了節省工地安裝時間，箱段在廠內分成兩次進行試裝。每次試裝七段，其中第一次試裝后留兩端段，參加第二次試裝。箱口間預留3 mm縫隙，墊出拱度，調整至箱口匹配后定位焊端部預留的蓋、腹板主角焊縫，并組焊箱口匹配件;根據箱口處的上、下蓋板縱肋間距配制縱肋嵌補段;做好匹配件、嵌補段等位置標志，以利工地安裝。

3.5 涂裝工藝

所有鋼板在下料前均按工藝進行預處理，并預涂20 μm車間漆。對箱梁成品的具體涂裝要求如下:1)箱梁外部，成箱后打砂除銹達到Sa3級(橋面除外)。利用電弧噴鋁工藝，鋁層厚度100 μm～150 μm，不涂封孔劑，待架設完后涂裝并進行裝修。2)對箱梁內部及其翼緣內部、上蓋板外表面，成箱后對焊接部位進行人工除銹達到Sa2.5級，并對整個箱體內部、翼緣內部涂環氧瀝青漆一道125 μm。上蓋板外表面僅對損傷部位補涂車間漆。

3.6 現場箱段安裝

3.6.1 箱段安裝工藝流程

箱段接口對位→橫向環縫除銹→貼陶瓷襯墊→單面焊雙面成型焊接→探傷→修整→組焊翼緣嵌補段→修整→組焊橋面路緣石→鏟磨→除銹→涂裝。

3.6.2 箱段安裝要點

每個箱梁至少設置3個臨時支撐，確保安全。將梁段用兩臺20 t汽車吊吊裝就位于臨時支撐上，用箱口對位匹配連接件使鋼箱梁達到安裝狀態，全面檢查并調整鋼箱梁接口的吻合程度、間隙尺寸及接頭坡口尺寸。采用可回收式噴丸除銹機對焊縫兩側50 mm范圍除銹后焊接。

3.7 焊接工藝實施

1)上蓋板、翼緣上蓋板橫向對接:采用開單面V型坡口，加鋼襯墊，CO2氣體保護焊打底，埋弧自動焊蓋面。2)下蓋板對接:采用單面V型坡口，背面加陶質襯墊，CO2氣體保護焊施焊。為便于焊接，腹板開過焊孔采用帶切口的填充成型板焊堵后磨平。3)腹板及縱肋對接:采用單面V型坡口，用CO2氣體保護焊，在立焊位置焊接，坡口的第一道打底焊前背面貼陶質襯墊［TG-1.02(10/0.66)］(見圖2)。4)上蓋板與冀緣上蓋板縱向對接:采用開半V型坡口，加鋼襯墊，CO2氣體保護焊焊接(見圖3)。5)其他翼緣件的焊接。翼緣端封板對接按立焊位置在外側焊接(見圖4);翼緣斜蓋板的對接焊坡口尺寸見圖5。均采用CO2氣體保護焊焊接。為保證翼緣上蓋板與翼緣隔板密貼，在與翼緣隔板相貼處的翼緣上蓋板上單件時用鉆床均布鉆制φ20孔6個，組裝后塞焊、磨平。

圖2 腹板及縱肋對接坡口

圖3 上蓋板縱向對接

圖4 翼緣端封板對接坡口

圖5 翼緣斜蓋板對接坡口

4 結語

圓形鋼箱梁天橋具有美觀、實用等優點，因而被城市規劃人員、橋梁設計者和許多市民看好。該類鋼箱梁看似簡單、制造卻有一定難度，本橋由于采用了合理的制造和架設方案，僅用兩個半月就順利完成了該項目，且制作、安裝質量優良，可供類似鋼箱梁制造時借鑒。

［1］JTG/T F50-2011，公路橋涵施工技術規范［S］.

［2］GB/T 10212-2009，鐵路鋼橋制造規范［S］.