185m變截面鋼連續(xù)梁橋制造工藝

竇金梅

【摘 要】185m變截面鋼連續(xù)梁橋的制造和運(yùn)輸均屬國(guó)內(nèi)首次，采用梁段和節(jié)段并行組裝及預(yù)拼裝的工藝保證了節(jié)段和后續(xù)大節(jié)段的制造精度；反變形焊接技術(shù)、立位自動(dòng)焊接技術(shù)既保證焊接質(zhì)量又提高了工作效率；采用尼古拉斯平板車縱向運(yùn)輸滾裝上船技術(shù)既解決了2500t大節(jié)段的裝船問(wèn)題又避免使用大型浮吊的大額支出。

【關(guān)鍵詞】185m大節(jié)段；變截面鋼連續(xù)梁；立位自動(dòng)焊接；梁段和節(jié)段并行制造；滾裝上船

一、工程概況

崇啟大橋主橋?yàn)?02m+4×185m+102m=944m六跨鋼連續(xù)梁橋，是目前國(guó)內(nèi)該種橋型的最大跨徑。全橋均處于R=25000m的圓弧豎曲線上，梁高按二次拋物線變化，主跨、次邊跨自跨中向兩端逐步由4.8m變化為9.0m，邊跨自次邊跨由9.0m逐步又變?yōu)?.5m。主橋效果圖和主橋跨度布置見(jiàn)圖1。

主梁采用雙幅變截面直腹板連續(xù)鋼梁，全橋梁寬33.2m。橫橋向分左右兩幅，全橋共12個(gè)大節(jié)段，最大起吊節(jié)段長(zhǎng)度185m，最大起吊節(jié)段重量2500t左右，全橋重約2.1萬(wàn)噸。

二、鋼梁制造難點(diǎn)

①185m大節(jié)段橋面寬16.0米，長(zhǎng)寬比185/16=11.56，不同于普通鋼梁，大節(jié)段底板二次拋物線形、扭曲變形、旁彎、制造線形及梁段接口的連接精度的控制是難點(diǎn)和關(guān)鍵項(xiàng)點(diǎn)。

②在國(guó)內(nèi)連續(xù)梁結(jié)構(gòu)中，185m大節(jié)段整體制造、裝船、運(yùn)輸尚屬首次，沒(méi)有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，如何解決好大節(jié)段的整體裝船、運(yùn)輸問(wèn)題是本項(xiàng)目的一大難點(diǎn)。

三、連續(xù)鋼梁制造的整體工藝

針對(duì)該橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和制造難點(diǎn)，結(jié)合工程的實(shí)際，該橋采取的制造整體工藝為：?jiǎn)卧圃?橋面塊體制造-梁段和節(jié)段并行組裝和預(yù)拼裝-涂裝-大節(jié)段制造-裝船運(yùn)輸。

四、單元制造

單元生產(chǎn)均在專用胎架上完成，焊前預(yù)設(shè)反變形保證單元組焊后的線型和平面度，大大減少焊后的矯正量。

五、橋面塊體制造

橋面塊體采用反造的方式，在車間內(nèi)整輪連續(xù)匹配制造。相鄰梁段橋面板U肋之間用工藝拼接板連接，以保證環(huán)縫栓孔連接精確度。設(shè)置復(fù)位段以保證相鄰輪次塊體線形。

六、梁段、節(jié)段組裝制造

鋼梁分六大輪（12小輪）制造，最大輪次長(zhǎng)度為185m，單幅拼裝16個(gè)梁段。梁段、節(jié)段的組裝制造采取了梁段、節(jié)段組焊和預(yù)拼裝并行完成的工藝（參見(jiàn)圖2和圖3）。組裝流程如下：

1胎架制作通過(guò)胎架橫梁高度變化提供整輪梁段底板初步曲線線型，通過(guò)設(shè)置胎架牙板精確調(diào)整胎架線型，胎架還需要滿足一定的強(qiáng)度和剛度要求。

2在無(wú)日照影響的條件下按縱橫基線精確定位接寬的底板單元，使底板與胎架牙板密貼。將要拼接為節(jié)段的梁段間預(yù)留焊接間隙和焊接收縮量，其余梁段間預(yù)留工藝間隙，檢測(cè)無(wú)誤后，拼為節(jié)段的梁段間底板環(huán)口進(jìn)行焊接。

3組焊橫隔板單元。隔板就是梁段的內(nèi)胎，隔板單元縱橫定位及其與底板的夾角精度控制是關(guān)鍵，隔板定位組裝參見(jiàn)圖3。

4組裝腹板單元。腹板定位時(shí)預(yù)留橫隔板與腹板的焊接收縮量、節(jié)段內(nèi)梁段之間腹板焊接收縮量。先焊接組成節(jié)段的梁段間腹板環(huán)口主對(duì)接焊縫，再焊接底板與腹板之間的焊縫。腹板焊接在國(guó)內(nèi)首次使用了立位自動(dòng)焊接技術(shù)（參見(jiàn)圖3）。

5組焊橋面塊體。定位橋面塊體時(shí)重點(diǎn)控制腹板接板與腹板對(duì)接精度，以及橋面塊體與下部結(jié)構(gòu)的橫、縱向位置精度。先焊接組成節(jié)段的梁段之間環(huán)口焊縫、U肋拼接板高強(qiáng)螺栓初擰、終擰，再施焊橋面塊體與腹板之間的橫向焊縫及箱內(nèi)部分結(jié)構(gòu)焊。

6解除底板縱向碼板，預(yù)拼裝線型調(diào)整（預(yù)拼裝參見(jiàn)圖2），核查梁高、梁長(zhǎng)等結(jié)構(gòu)尺寸、扭曲、旁彎，節(jié)段間接口匹配，梁段至支座的距離，整輪節(jié)段線型等。

檢查合格后解除部分胎架支架，對(duì)留下的胎架的牙板進(jìn)行加強(qiáng)，增設(shè)縱向牙板，保證節(jié)段下胎和場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸?shù)陌踩?/p>

七、大節(jié)段制造

結(jié)合大節(jié)段制造和后續(xù)場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸及發(fā)運(yùn)的體系轉(zhuǎn)換，首先對(duì)地基進(jìn)行了加固，局部進(jìn)行了打樁加強(qiáng)。

大節(jié)段制造的關(guān)鍵工藝：

1節(jié)段出胎完成涂裝后再轉(zhuǎn)運(yùn)到大節(jié)段拼接區(qū)，進(jìn)行大節(jié)段環(huán)縫拼接。在大節(jié)段組拼時(shí)增加一個(gè)復(fù)位節(jié)段，復(fù)位段參與到下一輪次的組拼，保證鋼梁線型的連續(xù)匹配，參見(jiàn)圖4。

2連續(xù)不間斷24小時(shí)觀察記錄環(huán)境溫度、鋼梁頂板和底板位置溫度變化，繪制溫度變化曲線，掌握鋼梁溫度變化與環(huán)境溫度之間的關(guān)系。節(jié)段精確定位測(cè)量均避免溫度和太陽(yáng)光的影響，再現(xiàn)預(yù)拼裝的狀態(tài)。

3節(jié)段之間環(huán)口焊接時(shí)預(yù)留焊接收縮量，嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝，控制焊接變形。

4橋位環(huán)口處栓接孔采用先后孔結(jié)合的工藝。大節(jié)段端口腹板采用一側(cè)先孔、另外一側(cè)大節(jié)段焊接完成后配孔的工藝制孔，保證橋位大節(jié)段的有效連接。

八、大節(jié)段的裝船運(yùn)輸

進(jìn)行大節(jié)段裝船運(yùn)輸試驗(yàn)為正式裝船奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

大節(jié)段整體檢驗(yàn)合格后對(duì)運(yùn)輸支撐部位支架進(jìn)行加強(qiáng)，割除其他位置多余支架，準(zhǔn)備下胎。

尼古拉斯平板車拆裝便捷，統(tǒng)一控制、行走平穩(wěn)，采用該車場(chǎng)內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)大節(jié)段和縱向運(yùn)輸滾裝上船一次性解決了2500t大節(jié)段的下胎、場(chǎng)內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)和裝船問(wèn)題。運(yùn)輸船裝卸載水壓配合梁段平穩(wěn)滾裝上船。該方法不需使用大型浮吊為公司節(jié)省大量成本，大節(jié)段裝船運(yùn)輸參見(jiàn)圖4。

大節(jié)段上船后完成了四點(diǎn)支撐體系轉(zhuǎn)換。加強(qiáng)大節(jié)段與船體的有效連接保證船體安全航行。

結(jié)束語(yǔ)

大節(jié)段橋位的高精度安裝證明了185m大節(jié)段場(chǎng)內(nèi)制造的工藝可行，工裝可靠。該橋的制造可供同類型橋梁的生產(chǎn)制造所借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]鐵路鋼橋制造規(guī)范.北京：中國(guó)鐵道出版社，2009.

[2]公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范.北京：人民交通出版社，2011.