天津海河橋桁架制造方案

摘 要：天津海河橋為全焊接鋼桁梁，由12片桁架組成，各桁架線型均不相同，焊接要求高，線型控制難。文章針對該橋特點，對制造方案進行研究并予以實施，取得了較好的效果。

關鍵詞：天津海河橋；制造方案

中圖分類號：U442.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）35-0162-03

1 結構型式簡介

1.1 工程概況

濱海新區西外環高速公路全長37.7 km，北起津漢高速，沿唐津高速公路線位以東向南延伸，與永定新河、京津高速、津秦高鐵、津濱高速、海河等相交，止于海景大道。

1.2 結構形式

海河橋是高速公路上跨海河的一座特大橋，海河特大橋全長330 m，跨徑布置為95 m+14 m+95 m，橋面寬43 m。主橋分為上下兩幅，每幅橫向由6榀桁架組成，桁架橫向中心間距為3.56 m。（整橋示意圖如圖1所示）

1.3 主桁結構

每榀桁架由上節段、下節段和腹桿組成，上節段線形隨道路縱斷線型，下桁架線型為懸鏈線，腹桿分為豎桿和斜桿。

上桁架、下桁架為箱型截面，上桁架為等高度箱型截面，下桁架為變高度箱型截面。截面普通段采用24 mm的鋼板，中墩局部區域采用30 mm鋼板。

從吊裝能力及現場焊接量等方面綜合考慮，將每榀桁架梁分為13個大吊裝段，如下圖2所示。

每個吊裝節段分為上弦下弦及腹桿等制造節段，如下圖3（以吊裝節段D5為例）所示。

1.4 橫向聯接系

橋梁橫向聯接系分為上橫撐、下橫撐和上下平縱聯。橫向聯接系普通段采用16 mm厚度的鋼板，局部加強段采用20 mm厚度鋼板。

1.5 設計材料

設計材料主要采用Q345qD。鋼材應符合《橋梁用結構鋼》（GB/T 714-2008）的各項技術要求。

≥30 mm鋼板滿足GB 5313中Z25的各項技術要求。

1.6 焊接要求

施工前，對各種接頭形式，進行焊接工藝評定試驗，其焊接接頭力學性能、屈服強度不低于基材的標準值；延伸率、低溫沖擊不低于基材的標準值。

2 制造工藝

2.1 鋼梁制造的關鍵控制項點

①本結構為全焊結構，控制焊接變形及焊接應力的釋放。

②每榀桁架線形均不相同，每榀桁架線型的控制。

③節段各向連接接頭較多，各接頭相對尺寸是保證各節段連接關系的關鍵。

④焊接變形量的補償。

⑤節段現場焊接的焊接質量。

2.2 拼裝節段的制造

桁架拼裝節段由頂板、底板、腹板、橫隔板及加勁板等組成。詳見下圖4所示。

主要零部件的制造（以上弦S11為例）

①腹板單元制造

首先是腹板下料及加工。

上弦腹板單元由異型節點板與平直段腹板組拼而成。長度方向桿件端部預留整體切割余量，焊接邊每邊余留焊接收縮余量，豎桿翼板寬度預留適量焊接補償量，其余寬度方向下料至圖紙尺寸。（具體如圖5所示）

接著是腹板組拼及劃線。

節點板及腹板下料后，在節點板和腹板上劃出桿件系統中心線，在平臺上劃出腹板大樣，將節點板和腹板合樣放置。（如圖6所示）

將兩件腹板單元成對劃出各系統中心線并過渡到板邊緣，作上鋼印標記。同時劃出待拼裝的蓋板、隔板位置線。腹板單元兩端留出余量。（如圖7所示）

②頂底板的制作

底板均采用多頭切割機下料，寬度方向每邊預留加工余量，長度方向兩端預留整體切割余量。（如圖8所示）

底板下料或對接后銑邊，銑邊后寬度尺寸允差為+0.5～+1 mm。在內側板面上劃出待拼隔板位置線、節點中心線。檢查合格后進入下道工序。（如圖9所示）

頂板采用多頭切割機下料矯正并檢查合格后轉入下道工序。

③隔板制造

隔板下料時，周邊均留加工量。以中心線為基準，劃出周邊加工線。加工隔板。（如圖10所示）

④組裝與焊接

其一，在腹板上分別劃出隔板、底板等的安裝定位線，各項指標滿足規范要求后進行下一道工序。

將腹板放置在墊高抄平的平臺上固定，將隔板沿已劃好的安裝定位線放置，保證隔板與腹板的垂直、密貼，施點焊。（如圖11所示）

其二，依次拼裝頂底板及另一側腹板并施點焊，頂底板應保證與腹板密貼，焊接頂底板與腹板的角焊縫。（如圖12所示）

其三，節段的焊接

首先，焊接任何部位，工件應在放平的狀況下施焊。防止因焊接應力產生桿件的扭曲變形。節點板由于自由端較長為控制焊接變形焊接前應設置工藝支撐。

其次，焊接前先將箱形棱角及T 角焊縫待焊區域打磨顯露出金屬光澤。采用CO2氣體保護焊打底，埋弧自動焊填充蓋面進行焊接。

焊接完成后按規范要求對焊縫進行超聲波探傷檢查。

⑤節段的矯正

其一，節段焊接后，尺寸檢查，端口的截面尺寸、梁的扭曲、旁彎等必須控制在規范的允差范圍之內，否則必須矯正符合要求。

其二，采用熱矯時，加熱溫度應控制在600～800 ℃范圍內，嚴禁過燒。

其三，冷矯時應緩慢加力，冷矯時環境溫度不得低于5 ℃。

其四，采用人工錘擊修整時，應墊墊板。

其五，矯正后的桿件表面不得留有凹痕和其它損傷。

2.3 節段拼焊

制造節段完成后需拼裝成吊裝節段，如圖13所示：

在基礎穩固的平臺上劃出吊裝節點的大樣線，并根據施工圖給出的坐標抄出節段平面坐標。（如圖14所示）

節段制造完成后，合定位線依次安裝上下弦并固定。（如圖15（1）所示）

依次拼裝豎桿，并固定，注意檢查控制相鄰豎桿間的桁間距。（如圖15（2）所示）

拼裝固定斜腹桿，安裝斜腹桿腹板接頭板，施點固焊。（如圖15（3）所示）

焊接上弦、下弦節段間的對接焊縫，焊接腹桿與上下弦的對接焊縫，焊接腹桿腹板及腹板接頭與頂底板的棱角焊縫，焊接腹板接頭與腹桿腹板的對接焊縫。

以已拼焊完成的中墩節段為基準，依次連續拼裝兩側吊裝節段。（如圖16所示）

相鄰節段拼裝完成后在兩節段對接處焊接臨時匹配裝置，如圖17所示：

根據施工圖尺寸在腹板上劃出平聯橫聯的安裝定位線。

拼裝焊接完成后進入防腐涂裝工序。

參考文獻：

[1] TB 10212-2009，鐵路鋼橋制造規范[S].