50?m跨度鋼拱橋制作技術及質量控制措施

王金龍

摘 要：東營港新建引橋工程第一跨為50 m跨度簡支鋼拱橋，用于連接新建引橋段和已建碼頭。該文介紹了該工程鋼拱橋單元桿件焊接、節段組拼、成橋拼裝、防腐處理等關鍵工藝，以及鋼拱橋制造過程中的質量控制措施。

關鍵詞：鋼拱橋 制作 質量控制

中圖分類號：U445.466 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04（c）-0066-03

1 工程概況

該工程為單跨簡支鋼拱橋，采用全焊鋼結構，全長50 m，計算跨徑為49.3 m，橋寬10 m（主桁中心距），矢高10 m，節間距為4×5 m+2×4.65 m+4×5 m。鋼拱橋由主桁架上弦桿、主桁架下弦桿、豎腹桿、上橫梁、下橫梁、上縱平聯、下縱平聯、橋門架、橋面系等組成；主桁架上、下弦桿、豎腹桿、下橫梁、管架立柱采用組拼的箱型鋼梁；上橫梁采用400 mm×400 mm方管型鋼；上、下縱平聯，上、下中梁、橋面縱梁、管架梁采用H型鋼；欄桿采用鍍鋅鋼管鋼拱橋結構圖如圖1、圖2所示。

2 主要技術難點

（1）該工程主要結構桿件為焊接鋼板和型鋼，焊接斷面較大，尤其主桁架上、下弦桿為焊接成型的箱形鋼梁，斷面尺寸850 mm×400mm，最長的一節長度為16.8m， 鋼板厚度20mm，焊接斷面較大，焊縫長且深，焊接變形控制難度大。

（2）下弦桿每根由三節箱型鋼梁拼接組成，拼裝過程中扭曲、側向彎曲控制難度大。

（3）該工程主要結構桿件數量有200個，桿件組裝過程中尺寸偏差控制難度大，成橋尺寸控制難度大。

（4）豎腹桿與主桁架上、下弦桿的連接方式復雜，焊接難度大。

3 制作工藝流程

主桁架上、下弦桿、豎腹桿鋼型箱梁制作工序為鋼板切割下料、開坡口、組裝（焊接加勁板）、焊接、除銹、底漆涂裝。上橫梁方管型鋼；上、下縱平聯，上、下中梁、橋面縱梁、管架梁H型鋼在車間進行拋丸除銹，底漆涂刷，在現場下料切割，焊接拼裝。

鋼拱橋制作主要工藝流程如下。

1∶1放樣→切割下料、邊緣加工→構件組裝→構件焊接→除銹、底漆涂裝→節段組拼→成橋拼裝→面漆涂裝。

3.1 下料和切割及邊緣加工

（1）根據設計圖紙計算出下料尺寸，直接在鋼板表面上畫出材料的加工界線，采用數控氣割進行下料。

（2）下料時預留制作和安裝時的焊接收縮余量及切割、刨邊和銑平等加工余量。

（3）為了控制焊接應力，降低熱影響區，采用火焰切割機對切割好的條形鋼板開50°坡口，坡口間隙2 mm。

3.2 組裝

主桁架上弦桿兩根，每根分10節（6.075 m+5.77 m+5.43 m+5.19 m+4.72 m）制作，共20節，主桁架下弦桿2根，每根分3節（16.75 m+16.8 m+16.75 m）制作，共6節；豎腹桿18根，尺寸分別為9.349 m、8.996 m、7.798 m、5.805 m、3.015 m，桿件截面如圖4所示。

（1）組裝前，按圖紙核對零件編號、外形尺寸和坡口方向，確認無誤后組裝。

（2）組裝順序根據結構形式、焊接方法和焊接順序等因素確定。對采用埋弧焊、CO2氣體保護焊及低氫型焊條手工焊等方法焊接的接頭，在組裝前將待焊區域的鐵銹、氧化皮、污垢、水分等有害物清除干凈，使其表面露出金屬光澤。

（3）桿件的組裝在工作臺上進行，組裝時將焊縫錯開，預留焊接收縮量。

3.3 構件焊接

（1）焊條、焊劑使用前，要進行烘焙，低氫型焊條經過烘焙后，放在保溫箱內隨用隨取。

（2）施焊前清除焊接區域的有害雜質，焊接后及時清除焊渣及飛濺物。

（3）鋼箱梁主體內部構件焊接主要包括縱向加強勁板及腹板的焊接，要進行對稱焊，先焊立角焊，后焊平角焊；先焊縱向焊縫，后焊橫向焊縫。

（4）多層焊接要連續施焊，其中每一層焊道焊完后及時清理焊渣。

（5）埋弧自動焊要在距離設計焊縫端部80 mm以外的引弧板上起、息弧。焊接中不允許斷弧，如有斷弧要將停弧處刨成1∶5斜坡，并搭接50 mm再引弧施焊，焊后搭接處要修磨圓順。

3.4 除銹、底漆涂裝

（1）底漆涂刷前將構件鐵銹、焊縫藥皮、焊接飛濺物、油污、塵土等雜物清理干凈。

（2）采用自動噴丸除銹機進行除銹，除銹等級不低于Sa2.5。

（3）底漆涂裝：①底漆采用富鋅漆，其厚度不小于75μm；②刷第一層底漆時涂刷方向應該一致，接搓整齊；③待第一遍干燥后，再刷第二遍，第二遍涂刷方向與第一遍涂刷方向垂直，這樣會使漆膜厚度均勻一致。

3.5 現場拼裝

現場拼裝在預先搭設的工作平臺上進行。平臺長47.3 m，寬11 m，高0.8 m。立柱采用12#槽鋼，立柱間距5 m，用槽鋼對焊成口字型，立柱下用10 mm×400 mm×400 mm的鋼板做墊板。平臺兩端立柱用12#槽鋼做斜撐，中間立柱兩邊均有斜撐加固，斜撐一端固定在立柱上，另一端固定在橫梁上。橫梁采用20#工字鋼，橫梁中心距5 m，所有橫梁都用12#槽鋼連接，防止橫梁橫向擺動；立柱橫向間距10 m，對應下弦梁中心線，立柱橫向每間隔一個立柱設置一個斜拉撐，為設置預先起拱值，平臺由中間16.8 m為水平段，水平段兩側為斜坡段，坡比設置為0.3%。

（1）拼裝前嚴格檢查單個構件的外形尺寸及變形情況，變形偏差超過允許范圍，影響拼裝質量時及時進行矯正，每拼完一個單元（或節間）檢查并調整好幾何尺寸，再繼續進行下一個單元的拼裝。

（2）拼裝順序為：第一步拼裝下弦桿、下橫梁、下中梁、下縱平聯、橋面縱梁，完成整個橋面系的拼裝；第二步拼裝豎腹桿；第三部拼接鋼拱橋上弦桿、上橫梁、上縱平聯、橋門架；最后完成其他部位的拼裝焊接。

（3）主桁架下弦桿箱梁節段拼裝由一臺25t汽車吊進行，拼裝前在工作臺上放出主桁架的輪廓大樣，將加工好的單元桿件吊至工作臺上，按照大樣進行組裝。

（4）成橋拼裝時，先臨時固定單個主桁架，調節主桁架垂直度和主桁架中心距，在每個節段的主桁架調節到位后，再拼接上下平聯，總拼時，要隨時控制預拱度、拼裝長度和主桁架中心距。

3.6 防腐涂裝

（1）中間漆采用環氧云鐵漆，其厚度不小于150 μm，面層采用聚氨酯漆，其厚度不小于150μm。

（2）面漆調制稀料要合適，面漆使用前要充分攪拌，保持色澤均勻，其工作粘度、稠度應保證涂裝時不流墜，不顯刷紋。金屬涂層的表面應均勻一致，不得有起皮、鼓包、大熔滴、松散粒子、裂紋和掉塊等缺陷。

4 焊接拼裝質量控制措施

（1）焊接時選擇合理的組裝焊接順序，盡量使焊接產生的變形相互抵消，從而減小構件的變形。

（2）收縮量大的焊縫先焊接，并且通過試焊確定收縮量，在正式焊接時預留相應的收縮余量。

（3）構件上對稱布置的焊縫采用由2名焊工同時焊接的方法進行。

（4）對于長焊縫焊接采用分中逐步退焊或間跳焊接。

（5）在焊接前，預先將構件在變形相反的方向設置一定的彎曲或傾斜角度，以抵消焊后產生的變形，從而獲得標準形狀的構件。

5 結語

該工程中，鋼拱橋結構桿件先在專業鋼結構工廠加工完成，然后運抵碼頭平臺現場進行成橋拼裝，桿件在鋼結構工廠由專業化設備加工，保證了制作精度要求，現場拼裝焊接前，先預拼裝確定焊接預留收縮量，再由多名焊工同時對稱焊接，由此有效地控制了焊接變形量和成橋尺寸。

焊接完成24 h后進行了焊縫的無損檢測，針對重點部位焊縫進行了超聲波探傷檢測，確保了所有焊縫滿足要求。

通過精心組織，科學的制定焊接工藝、焊接順序和焊縫排布方式，對現場焊接過程的有效監控，鋼拱橋制作順利完成，質量合格，其制作工藝和質量控制措施可為類似的工程提供一定的經驗。

參考文獻

[1] GB 50205-2011，鋼結構工程施工質量驗收規范[S].

[2] GB50661-2011，鋼結構焊接規程[S].

[2] 孫勇.埋弧焊在鋼橋制作中的工藝[J].市政技術，2004，22（4）：205-207.