大節段波形鋼腹板制作技術

郭在清

（焦作市公路事業發展中心，河南 焦作 454000）

現階段，大部分跨黃河橋梁引橋均采用T型梁體作為上部結構，隨著橋梁技術的不斷革新，引橋跨徑的逐漸變大，其自身結構、受力特點等因素的約束也漸漸顯露出來。面對50m～70m跨徑距離的設計方案，T梁已不再適用。相較于傳統的T梁，波形鋼腹板梁則是利用波形鋼腹板特有的褶皺效應有效提高了預應力效率，減少了預應力鋼束和混凝土的用量，減輕了上部結構自重及施工成本，是該跨徑段最佳的梁型選擇。

一、工程概況

孟州黃河特大橋全長3007m，其中防護堤內北引橋及南引橋上部結構均由50m裝配式波形鋼腹板梁構成，全橋共計120片。該工程全幅設6片波形鋼腹板組合梁，單片梁兩側腹板位置均由波形板構成，其板厚度為9mm和10mm，鋼板材質為Q345qD，加工波形型號為BCSW1200型，單個波形1200mm，合計單側組合長度48.9m。

波形鋼腹板梁采用廠內整體預制，大型架橋機整孔架設工藝。其中波形鋼板在工廠內進行多道工序的集中加工，待廠內各項控制指標檢測合格后，方能運輸至梁廠，進行下一步的鋼筋綁扎、波形板安裝、混凝土澆筑等施工工序。

二、波形鋼腹板成型技術的改進

項目原設計分段單跨單片波形鋼腹板主梁分為9段，標準節段長度4.8m。項目部從成品質量及加工廠生產能力考慮，對其進行優化處理。

由于現場波形板之間設計采用螺栓進行連接，其存在工程量大、連接效果差等問題，對波形鋼腹板梁的成品質量存在影響，若能減少栓接數量，以技術較為成熟的焊接代替，則能提高成品梁的質量。

在滿足力學性能要求的前提下，適當減小波形板厚度也可以減少波形鋼腹板梁的自重，減少用鋼量，從成本、加工、運輸和安裝等方向節約生產費用。

三、大節段波形鋼腹板制作技術

1.細化翻模

在板材切割前，先充分研究分析設計圖紙，做好施工前的技術準備工作。明確各波形板單元的加工尺寸，通過軟件進行翻模處理、數控軟件精密排版，做到合理利用采購的鋼板和鋼筋，減少廢棄料，并為后續材料數字化處理提供準確數據。

2.材料驗收

材料到場后，按照國家相關規范要求的檢驗方法及頻次對原材料進行進場檢驗，需要出具檢測報告的，委托第三方檢測單位檢測，合格后方可投入使用。

3.鋼板整平

在鋼板原材驗收合格后，現場檢測單片鋼板的平整度、直線度等物理指標，確保鋼板的平面度、直線度達到結構的加工要求，不合格應進行整平處理。

4.切割下料

待鋼板原材檢測合格后，方可進行正式的加工階段。加工廠內運用先進的數控火焰等離子切割機，按前期對板材設計規劃進行高精度切割。切割過程中，要充分考慮后期波形板壓模成型所產生的變量，確保在后期焊接整體成型后，其尺寸與設計要求誤差較小，減少后期二次加工的工作量。

5.坡口加工

利用行車吊運鋼板放至坡口平臺，先利用半自動火焰切割機通過火焰倒割法進行坡口加工（按設計剖口增加1mm以上斜面），然后翻轉鋼板，再利用銑邊機進行正割法銑邊坡口，達到設計坡口斷面要求。

6.波形鋼腹板壓制成型

鋼板切割加工完成后，則要進行整個波形板制作工程中最為重要的一步，波形板的壓制成型。波形鋼腹板成型方式主要分為模壓法及沖壓法，該項目根據施工標準及成型質量比選，決定選用模壓法作為波形板的成型方式。為了加快波形板的壓制速度和質量，實現連續壓模，該項目摒棄了傳統的單排油缸普通壓模發，采用多排油缸無牽引式連續模壓法施工，加工廠引進行業內領先的模壓機，以及與該工程配套的1200波形的模具，大大加強了模壓效率高，成型效果好，從源頭減少了節段內的腹板豎向對接焊縫。

7.首次拋丸預處理

為了保證波形板后續焊接成型的質量，在波形板壓制成型后，使用噴砂拋丸機對鋼板進行初步的除銹處理。

8.構件組拼焊接

小節段波形板模壓成型后，板與板之間、各零部件在專用組立工裝上組拼成型，進入焊接工藝環節，將單節長度在5m～6m間的波形板組拼成長度為16.8m的大節段波形鋼腹板。其中，板與板之間的焊接主要采用加工廠引進的全自動埋弧焊設備進行組焊，這種設備是一種焊接全過程由其相應的控制系統和執行機構自動完成的裝置。采用埋弧焊，現場可以使用高達2000A的大電流進行焊接，從而達到相當高的熔敷率。其次，埋弧焊又是一種高電流密度焊接法，具有深熔的特點，一次熔透深度可達20mm。因此，對于焊接數量較多、焊接質量要求較高的波形板焊接，埋弧焊是十分理想的焊接方法。其余工作量較小部分多是采用人工焊接及部分異性處采用焊接機器人進行輔助焊接。

9.大節段板單元焊縫檢測

待焊接步驟結束后，波形板已初步成型，現場則要開始進行焊縫質量的自檢工作。其中，板與板之間埋弧焊的檢測尤為重要，現場使用超聲波檢測儀和射線探傷機，檢測板單元焊縫。其中，超聲波檢測需要對焊縫進行100%檢測，射線探傷檢測需要抽取10%的焊縫進行檢測，確保板單元焊接質量的合格率達到要求。對于縱向邊緣的角焊縫，則采用磁粉檢測進行質量確認。

10.鋼板的校正精割打孔及應力消除

波形板焊接完成并檢測合格后，對產品尺寸進行矯正，并切除鋼板加工余量，隨后進行螺栓孔鉆孔施工。對于板單元在加工中所存在的應力，廠內采用較為先進的振動時效進行去除，這樣可以快速的去除板單元中的應力，并可以在第一時間得出結果。

11.大節段板單元整體拋丸

波形板基本加工完成后，在進行表面涂裝前還需執行一次全面的表面整體拋丸工序，起到除油、除銹的作用，達到噴涂前的Sa2.5級除銹等級及Rz40-70微米粗糙度要求，即時進行表面涂裝工序。

12.噴涂工作

拋丸完成后，板單元表面需進行底漆、中漆以及面漆三層涂裝的噴涂工作。該工序均采用高壓無氣自動化噴涂設備完成各道防腐涂層，保證了漆膜更加致密，厚度更均勻，確保干膜厚度及附著力等參數達到規范要求。為確保噴涂工作的密閉性，保證廠內工作人員的身體健康，噴涂工序在指定位置進行集中作業，安排專人全程監管。

13.成品預拼及存儲

涂裝完成后，在車間內對產品進行預拼，確保產品發至現場后能夠順利安裝。在保證成品波形鋼腹板滿足現場要求后，在加工廠指定位置集中存放，避免波形板運送前受到外界破壞。

四、結語

通過對大節段波形鋼腹板制作技術的不斷改進和加工過程中質量控制的逐漸加深，該項目將原設計的每節段4.8m波形板改進為長度16.8m大節段波形板，有效減少了栓接數量，以焊接代替栓接，改善了波形板的一體性，提高了成型波形板的質量，也為現場波形鋼腹板梁的廠內預制提供方便，縮短工期，具有廣闊的推廣前景。