大型懸索橋的鋼箱梁制作

陳勇

摘要：本文主要針對同濟大橋所具備的結構特征，并對單懸索橋鋼箱梁板單元的制作，總拼組裝等關鍵技術進行簡單的介紹，同時做好鋼梁箱的制作質量的控制。

關鍵詞：大型懸索橋;鋼箱梁;鋼結構

1工程概況

同濟大橋位于廣西貴港市，橫跨郁江航道。大橋為自錨式懸索橋，跨度布置為50m+140m+280m+140m+50m，總長660米，上部梁體除錨固梁段采用混凝土箱梁外，其余梁段均為鋼箱梁，錨固梁段兩岸共長142米，鋼箱梁梁段長518米;梁體位于半徑5000米（路冠）的圓曲線和2.35%的縱坡上。

2鋼箱梁制造關鍵技術

2.1板單元制造技術

板單元制作按照“預處理→下料加工→U形肋組裝→反變形焊接→組焊接板→修整”的順序進行制造。其關鍵工藝如下：

1）鋼板預處理。下料前用滾板機滾平消除殘余內應力，然后在預處理線上進行拋丸除銹、噴涂車間底漆。除銹等級為GB8923，88標準規定的Sa2.5級，噴涂無機硅酸鋅車間底漆一道（厚度不小于25 μm）。

2）零件的下料加工。根據零件的具體形狀和大小確定下料方法，對較長矩形板件采用多嘴頭門式切割機精切下料，對隔板等形狀復雜的板件采用CAM系統的數控切割機精切下料;對較薄的主要零件，采用等離子切割;鋼板對接坡口采用火焰精密切割、刨邊機或銑邊機加工;過渡斜坡采用斜面銑床加工。

3）U形肋的加工工藝。本橋有兩種斷面尺寸的U形肋，板厚為8 mm/6 mm。U形肋采用等離子切割機精切下料，用雙面銑床機加工兩長邊及坡口，在電液聯動數控折彎設備上折彎成型。

4）U形肋組裝技術。采用軌道移動壓頭設計，通過液壓壓緊將U形肋安裝定位在頂板或底板上，組裝動作快捷，壓力可調，適應不同板厚，而且具有精度高、效率高、無損傷等優點，能夠較好的控制U形肋組裝精度以及與面板組裝間隙。

5）反變形焊接技術。板單元U形肋焊縫，設計要求焊縫熔深有效厚度不小于8 mm，同時保證不焊漏。采用CO2氣體保護船位自動焊工藝。制作專用的反變形胎架，根據不同的板單元寬度、厚度，橫向設置不同的反變形量，兩邊用絲杠壓緊實現船位無馬施焊。焊接時先向一側傾斜一定的角度，將U形肋同側的焊縫焊接完成后，再將板單元向相反的方向傾斜相同的角度，焊接另外一側的焊縫，所有焊縫焊接時都保持焊接方向一致，根據U形肋數量以及焊縫焊接時產生側向彎曲的傾向安排合理的焊接順序，減小產生扭曲變形和側向彎曲變形。

2.2鋼箱梁總拼制造技術

2.2.1鋼箱梁總拼組裝工藝

鋼箱梁在總拼胎架上采取“正裝法”依次組焊6個-8個節段，即以胎架為外胎，橫隔板、內腹板為內胎分步組焊。通過測量塔和橫向基準點即“三縱一橫法”控制單元件就位，在盡可能少的馬板約束下施焊，鋼箱梁整體組焊工藝如下：

1）以中間測量塔和對線墩為基準定位各節段的基準塊體;

2）以基準塊體縱、橫基線為基準對稱組裝兩邊底板單元，并用彈性馬板與胎架固結。檢查合格后，對稱施焊，依次組裝至斜底板單元處。

3）分別以兩端測量塔和底板縱、橫基線為基準組裝縱橫隔板單元，同時組裝支座加勁及橫向擋塊。

4）分別以兩端測量塔和縱橫隔板基線為基準組裝頂板單元，檢查合格后，對稱施焊。

5）頂板單元組焊完畢后，以中間測量塔為基準修正縱橫基準線，并以其為基準劃頂板單元向塔向配切線。采用小車配切頂板單元。

6）全面檢測鋼箱梁幾何尺寸，合格后解除與胎架連接馬板，并修磨點焊馬板部位。然后復查相鄰兩箱段接口匹配情況，超差時進行修整，合格后組焊預拼裝匹配件等。

2.2.2鋼箱梁總拼焊接技術

鋼箱梁節段斷面大，焊接接頭形式種類多，焊接位置具有全位置的特點，它不僅要保證焊縫質量，而且要保證箱梁產生的變形最小。因此鋼箱梁總拼焊接采取以下焊接工藝和保證措施：

1）縱向對接焊縫全部采用單面焊雙面成型工藝進行焊接，背面貼陶質襯墊，焊接時用CO2氣體保護焊打底，埋弧自動焊蓋面。焊縫間隙控制在（6士2）mm，打底焊縫厚度控制在8 mm左右。埋弧自動焊填充時控制線能量和層間溫度確保焊縫性能，蓋面焊道采用1道焊接完成，控制余高和焊縫外觀成型。

2）橫隔板接板與下部橫隔板采用雙面K型坡口熔透焊，單側焊后背面清根熔透焊。焊前用馬板定位，焊縫間隙控制在（6士2）mm。

3）縱隔板與底板、橫隔板與頂底板焊縫設計為普通T型角焊縫，施工時采用CO2氣體保護焊，配ER50-6（φ1.2mm）實芯焊絲進行焊接。

4）頂、底板U形肋和橫隔板的焊接。采用實芯焊絲C02氣體保護焊焊接，采取連續焊過倒角的方式，在U形肋拐角處不允許斷弧，一次將切角焊封，對U形肋與橫隔板角焊縫的端部進行包角處理，并對成型不勻順的地方進行修磨。

3鋼箱梁制造質量控制

3.1原材料質量控制

所有原材料均通過公開招標確定供貨單位。原材料進廠后依據《材料采購計劃》和《原材料檢驗試驗工作流程》規定進行了外觀質量檢查和化學成分、力學性能的取樣復檢，杜絕有未經檢驗或檢驗不合格的原材料投入生產使用，并按照材料管理制度，做到分類堆放、標識明確、專料專用、隨用隨取，具備可追溯性。

3.2工裝控制

為全面控制鋼箱梁制造質量，保證幾何精度，生產制造過程設計運用了一批專用工裝設備，如U形肋組裝機、反變形焊接胎架等，用工裝設備的精度來保證產品批量制造質量，避免了人工技能差別對質量的影響。各工序設備和工裝的首件產品均經驗證合格后投入批量生產。總拼胎架每生產一輪，要進行一次檢測。重點檢查線形、預拱度及胎架剛度，檢測結果均有詳細記錄并報監理工程師備案。

3.3工藝控制

為保證鋼箱梁生產制造，技術人員與設計人員深入溝通，領會設計意圖，進行深入的工藝研究和開發，針對鋼箱梁結構特點和質量要求，編制了《鋼箱梁制造工藝方案》《制造驗收規則》等，用于指導生產的全過程，控制施工質量。針對板厚種類，焊接接頭形式制作了17組代表了全橋各種連接的焊縫接頭焊接工藝試驗，并通過了專家評審，作為編制焊接工藝的依據。

3.4人員控制

明確各級施工人員的職責和權限。針對特殊工種和關鍵工序進行專項技術培訓和交底，并組織焊工等關鍵工種進行理論及實作考試，擇優持證上崗;生產過程中，技術、質檢部門分批、分級對管理人員和工序操作人員進行質量技術交底，做到質量技術交底到班組、到人，技術服務到現場。重點加強了工序過程控制，以工序質量來保證成品質量。

4結語

同濟大橋鋼箱梁的制造過程中，采用了先進的技術設備及優化工法，高精度自動定位板單元組裝技術、反變形焊接技術、梁段組焊與預拼裝并行技術等，鋼箱梁制造質量及進度均得到了保證。

參考文獻：

[1]畢旭東，楊敏，歐陽祖亮，馮玉祥.馬鞍山大橋三塔懸索橋塔梁固結體系鋼箱梁施工關鍵技術[J].公路交通科技，2014，07：211-214.

[2]文坡，張強，楊光武.馬鞍山長江公路大橋三塔懸索橋鋼箱梁設計特色[J].橋梁建設，2012，02：7-13.

[3]李春燕，王朝倫，孟祥勇.清江西路55 m大跨徑異形鋼箱梁結構設計[J].成都市兩快兩射快速路系統工程論文專輯，2014，05：51-55.

[4]汪健，方詩圣，陳建林，張震.自錨式懸索橋大跨度鋼箱梁頂推施工技術研究[J].公路，2014，01：56-67.