新西蘭鐵路007項目273號橋斷裂控制計劃的應用

李 靜 李 莉 陳 正

(中鐵山橋集團有限公司，河北 秦皇島 066205)

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新西蘭鐵路007項目273號橋斷裂控制計劃的應用

李 靜 李 莉 陳 正

(中鐵山橋集團有限公司，河北 秦皇島 066205)

結合新西蘭鐵路007項目273號橋的生產制造特點，從母材、焊接、斷裂控制件返修焊、工藝等方面，介紹了斷裂控制計劃(FCP)在橋梁制造中的應用，為國內外有斷裂控制要求的橋梁制造提供參考。

FCP，FCM，生產工藝，焊接

1 名詞術語

斷裂臨界構件(FCM)是指受拉構件或彎曲構件的受拉部分，其失效將導致橋梁的坍塌。FCM必須是具有斷裂臨界的構件或構件的組件。被焊接到FCM構件拉伸區域的任一附件，其任一尺寸在平行于FCM的計算拉應力的方向上超過100 mm時，也必須視為FCM；所有相連于FCM的焊縫都必須被視為斷裂臨界，必須符合斷裂控制計劃(FCP)的所有要求。

2 資質和認證

企業承接具有斷裂控制要求的制造項目必須按照AISC(美國鋼結構學會)質量證書大綱Ⅲ類、具有斷裂臨界等級的重要鋼橋規定進行的資質認證，取得AISC有關鋼橋制造資質。必須在設備、人員資格及質量管理制度等方面符合一定要求，并熟悉掌握美標《橋梁焊接規范》(AWS D1.5)，并將規范的有關要求體現在生產和質量管理體系中。

3 工程概述

新西蘭鐵路007項目273號橋項目橋是山橋集團承接的第一座有斷裂控制(FCP)要求的按美標AWS D1.5生產的海外項目,這標志著我公司的橋梁制造技術在國際市場上又提高了一個新的臺階。本橋為栓焊結合簡支工型鋼板梁橋，由主梁、橫梁、道砟面板、邊板、抗震托架及其他附屬件組成。全橋85%的構件為斷裂控制構件，構件熔透焊接要求較多，相應的焊接和檢驗要求非常嚴格，制造難度較大。全橋立面圖見圖1，橫斷面結構見圖2。

4 母材要求

新西蘭273號橋材質為A709 GR50W耐候鋼，根據合同和設計圖要求，首先明確斷裂控制件(FCM)范圍，在備料時將其明確標識出來，便于鋼廠軋制時加以區分。本橋主梁、主梁附屬件、橫梁、道砟面板單元及其焊接附屬件均為FCM件。制定鋼板訂貨技術條件時，必須將特殊要求如軋制鋼板母材兩端取樣、細晶粒鎮靜鋼、鋼廠不得返修焊補、標識使用低應力鋼印等要求詳細注明。

5 焊接基本要求

凡參加新西蘭橋焊接的焊工，應持有按AWS D1.5要求考試合格的焊工資格證書且只能從事證書中認定范圍內的工作。焊接檢查員必須具有焊接檢驗師CWI資格。經外觀檢查合格的焊縫方能進行無損檢驗，無損檢驗應在焊接24 h后進行，返修焊的無損檢驗應在焊接48 h后進行。根據AWS D1.5的要求并結合本橋工藝制造方案進行焊接工藝評定(PQR)實驗，根據工藝評定報告(PQR)編制的新西蘭273號橋焊接工藝指導書(WPS)目錄見表1。

6 斷裂控制件(FCM)返修焊

關于斷裂件FCM的鋼板缺陷和焊縫缺陷的修磨或返修焊，需與基本制造WPS區別，必須編制返修焊工藝規程Repair-WPS，焊縫修磨和返修焊按照《新西蘭橋返修焊工藝規程》的規定執行。

返修焊分為非關鍵性修補和關鍵性修補，返修過程中，鋼板的打磨深度不得超過厚度的30%，返修完成后，鋼板厚度不得減少超過0.25 mm。返修焊縫清除缺陷后，都需要進行MT探傷檢查。

非關鍵性修補屬于常規性的修補，不需要報監理工程師批準。對焊縫尺寸不足、咬邊、缺肉的補焊；母材表面缺陷深度大于0.25 mm的補焊(缺陷深度≤0.25 mm的不需要處理)；鋼板切割邊上深度不大于10 mm的凹槽屬于非關鍵性修補。

除以上描述的非關鍵性修補以外，均屬于關鍵性修補。如：焊縫內部缺陷、裂紋的返修，切割邊上深度大于10 mm的凹槽等。所有關鍵修補(包括母材及焊縫)，必須在修補開始之前得到監理工程師的批準，并用文件指出不連續類型及修補范圍等細節。

表1 WPS列表

7 特殊工藝要求

斷裂控制件(FCM)的鋼材不得進行冷彎。橫梁上蓋板為壓彎構件(見圖3)，設計專用壓型胎，采用機械壓力和局部有限加熱的方法進行壓彎制作，加熱溫度不大于600 ℃。鋼材在壓彎區域需進行加熱處理后用胎型壓彎，加熱最好采用電加熱帶加熱可使鋼板溫度基本一致。但因設備原因本橋采用火焰加熱。具體加熱溫度在規范中并未明確規定，根據鋼材對溫度變化特性，加熱到200 ℃左右。邊板為非斷裂控制桿件，可以冷壓型。

斷裂控制件(FCM)不得進行冷矯正(校直、彎曲、起拱)。桿件組焊后不可進行冷矯正，可使用火焰矯正或者火焰配合機械矯正，但火焰修整溫度不得超過650 ℃。因為修整溫度的限制需優化工藝，編制變形控制工藝規程，盡量減少修正量。主梁、橫梁等斷裂控制件不允許冷彎。已經彎曲和變形的板件在裝配和焊接以前，使用加熱予以矯正。

8 結語

斷裂控制計劃(FCP)在美國焊接標準AWS D1.5中第12章自成一章，規范中關于FCM構件的要求高于非FCM構件。執行的重點在于加工工藝，焊接質量等方面。本文結合新西蘭鐵路007項目273號橋斷裂控制計劃(FCP)的特殊要求，介紹了斷裂控制計劃(FCP)在橋梁制造中的應用。為國內外有斷裂控制要求的橋梁制造提供參考。

[1] TB 10212—2009，鐵路鋼橋制造規范[S].

[2] 胡廣瑞.大型公路鋼箱梁整體拼裝制造線形和尺寸的控制[J].鋼結構,2006(5):74-75.

[3] AWS D1.5—2010，橋梁焊接規范[S].

[4] Mock-up bridge girder instructions.AISCQC015,November 1,2012.

[5] American Railway Engineering and Maintenance of Way Association,Manual for Railway Engineering,Chapter 15：2012.

The application of Fracture Control Plan in New Zealand 007 kiwirail No.273 bridge replacement project

Li Jing Li Li Chen Zheng

(ChinaRailwayShanhaiguanBridgeGroupCo.,Ltd,Qinhuangdao066205,China)

Based on the manufacturing characteristics of the New Zealand 007 kiwirail No.273 bridge replacement project, from the parent metal, welding, fracture control repairing welding, process and other aspects introduces the Fracture Control Plan(FCP) application in bridge manufacturing. Provide reference for the manufacture of the domestic and international bridge with Fracture Control Plan.

FCP, FCM, process and technology, weld

1009-6825(2016)28-0170-03

2016-07-13

李 靜(1981- )，女，工程師

U445.7

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