大型鋼桁架結構鑄鋼節點制作研究

許曉林 金志勇 周仕禮

（中天路橋有限公司，湖北 武漢 430015）

1 概述

金沙江路真北路人人行天橋主橋為鋼結構空間管格構桁架體系，內外側面為不規則雙向傾斜，空間桁架多節點交匯，桿件有相貫連接，焊接連接，高強螺栓連接多種形式。構件數量多，空間結構復雜。人行天橋主橋成橢圓型布置，結構形式為空間管格構結構，主橋內、外側面為不規則雙向傾斜，高低錯落，鋼構件加工精度控制要求高。主橋橋面主要由3根箱型截面梁和它們之間的聯系鋼梁通過栓接和焊接組成橋面骨架，上鋪壓型鋼板混凝土。主橋橋面下弦與側面支撐鋼管為相貫節點連接。整個結構桿件形式較多，連接節點復雜，如何保證鋼構件的加工精度到最后天橋整體的制作精度是本工程的技術難點之一。

本工程的上弦節點為鋼管多支交匯節點，為避免多支鋼管相貫焊接節點應力太大和焊接的不便，設計上采用了鑄鋼節點，設計要求鑄鋼件的材質性能應等于或優于Q420Qd，鑄鋼節點壁厚不小于40mm，鑄鋼桿件最小長度不小于1米。

在建筑鋼結構鑄鋼節點的深化設計、模型制造、鑄造及質檢等過程中，將嚴格控制每一生產過程，確保提供高品質的鑄鋼節點。

鑄鋼節點的生產是集計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助測量（CAM）及先進的鑄造工藝和技術為一體的高科技產品。本公司將選擇具有綜合科技優勢的專業生產單位，確保鑄鋼節點高品質。

2 深化設計

充分發揮在鑄造領域中的技術優勢，結合近年來鑄鋼節點深化設計的實際經驗，運用計算機輔助設計（CAD），在鋼結構鑄鋼節點的深化設計中，在體現建筑師的設計思想、符合結構設計的要求的前提下，滿足鑄造生產，確保鑄鋼節點高品質。

3 鋼結構生產

3.1 內、外側面腹桿單元按深化設計圖散件制作，編號后運輸到現場拼裝。

3.2 鋼構件進場后，按貨運單檢查所到構件的數量及編號是否相符，發現問題應及時在回單上說明并反饋制作廠，以便工廠更換補齊構件。按設計圖紙、規范及制作廠質檢報告單，對構件的質量進行驗收檢查，做好檢查記錄。為使不合格構件能在廠內及時修改，確保施工進度，也可直接進廠檢查。主要檢查構件外形尺寸，螺孔大小和間距等。檢查用計量器具和標準應事先統一。經核對無誤，并對構件質量檢查合格后，方可確認簽字，并做好檢查記錄。發現問題應協商并及時解決。在此基礎上再進行天橋吊裝分段吊裝的定位放線。

3.3 橋面分段在工廠制作時先分別制作下弦節點、內側下弦鋼梁、外側下弦鋼梁、中間下弦鋼梁和它們中間的聯系鋼梁，構件檢驗合格后在工廠的重型平臺上組焊成適合運輸的分段，在工廠內進行預拼裝后發運到現場拼裝場地，在現場與內外側腹桿單元和頂面分段單元桿件拼焊成吊裝分段后吊裝。

3.4 頂面分段單元的制作分為上弦節點、內側上弦鋼梁、外側上弦鋼梁以及聯系桿件，頂面分段桿件制作完成后在工廠進行預拼裝，拼裝檢驗合格后，做好對合線、分段接頭線，標記?？紤]頂面單元寬度達到近10米，現有條件不能運輸，拼裝完后的構件拆成散件，發運到現場拼裝場地。

3.5 工廠的加工制作主要包括以下內容：天橋鋼構件的制作加工、橋面分段的制作預拼裝、頂面分段的制作預拼裝、其余散件鋼構件的制作、鋼構件的沖砂和油漆、以及鋼構件的運輸等。

3.6 鋼結構加工制作工藝

加工前，在熟悉加工詳圖及技術要求的前提下，結合現場實際情況進行深化設計，編制詳細的加工工藝和構件表，并經設計、監理等有關部門的認可，作為鋼結構加工的依據。

按照施工設計圖紙和施工工藝的要求，采用計算機進行放樣，以確定各個零部件的精確尺寸；

對H型結構，在翼板的寬度方向應加放2mm的焊接收縮余量；在腹板的寬度方向應加放2mm焊接收縮余量，在構件的長度方向應加放30mm二次加工余量；

按放樣尺寸，并采用經二級以上計量單位檢驗合格的長尺。繪制零件草圖、編制數控程序和編制套料圖，供下料用。

4 鑄鋼生產質量保證措施

4.1 化學成份合格方可澆注，否則須調整鋼水成份，待成份合格后方可澆注。采用直讀光譜儀進行爐前快速分析。

4.2 為確保具有良好的焊接性能，碳當量應嚴格控制。

內在及表面質量控制：鑄件出廠前，需對鑄件進行無損檢測， 鑄鋼件不允許有影響使用性能的裂紋、冷隔、縮松等缺陷存在。

尺寸控制：鑄鋼節點在從圖紙向模型和鑄件轉換過程中，每一個步驟都可能產生誤差，造成幾何形狀發生變化。測量是用于檢查模型和鑄件空間位置以及為鋼結構安裝制定基準的必不可少的工序之一。

5 鋼管相貫線節點的加工工藝

天橋主橋的頂面和內外側面采用的是鋼管結構組成的空間桁架結構，鋼管構件之間的連接節點為相貫線焊接節點。主橋內外側面的腹桿采用的都是相貫面切割機直接切割下料成桿件，因此內、外側弦桿的制作特別的重要，精度達不到將導致腹桿安裝困難，整體的精度無法保證，主弦桿鋼管進廠后必須進行矯正，鋼管對接后對直線度進行檢查。

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