蕪湖長江公鐵大橋主桁下弦桿制造工藝及關鍵控制技術研析

梁善國

【摘 要】針對近幾年大型公鐵兩用鋼桁梁橋的設計特點，本文以蕪湖長江公鐵兩用大橋主桁下弦桿制造工藝為例，結合在制造過程中實際情況介紹了具體生產工藝流程，同時研究和分析了制造過程中重點工序的關鍵工藝控制技術及措施，通過這些技術和控制措施，保證下弦桿件結構的質量和精度，為今后此類有錨箱構造的下弦桿件制造提供一些可借鑒的經驗。

【關鍵詞】蕪湖長江公鐵大橋 鋼桁梁 斜拉橋 下弦桿 制造工藝 關鍵控制技術

1 工程概況

蕪湖長江公鐵大橋跨江主橋為雙塔雙索面高低塔鋼箱鋼桁組合梁斜拉橋，全長1234.6m，橋面采用雙層設計，上層為8車道公路，下層為四線鐵路。主橋鋼桁梁斜拉橋跨度布置為：（99.3+238+588

+224+85.3）m，主橋上層為板桁結合，下層為鋼箱結合鋼桁梁，斜拉索錨固在下弦主桁桿件內。大橋立面圖及橫斷面圖分別見圖1、圖2。

2 結構特點

下弦桿是主橋桿件中結構比較復雜的桿件，下弦桿的橋面側頂、底板與鐵路橋面頂、底板通長連接，外側與風嘴焊接，節段間頂、底板及中腹板采用焊接，外側腹板采用栓接。箱高3.6m，寬為5.25m，標準長度14m，重量90～160噸。

桿件設置三道腹板，兩個長腹板之間設置錨箱，短腹板及其相鄰腹板對應上水平板外側焊接節點板。典型下弦桿下圖3中所列零部件構成。

3 下弦桿制造工藝技術

3.1 零件制造及加工工藝

（1）下料。對于不規則形狀零件，采用數控切割機下料。下料時注意預留機加工量。

（2）機加工。腹板：機加工對接頭（包括過渡坡、坡口）保對接頭線垂直。橫梁接頭腹板、斜桿接頭板：劃線、機加工，嚴格控制板邊垂直度。隔板：隔板對控制下弦桿的斷面尺寸、防止扭曲變形至關重要，加工精度必須嚴格控制。[1]同構件的隔板同時加工，在同一邊緣做標記。

（3）腹板接料、機加工。嚴格保證焊接質量及接料直線度。

3.2 板單元制造工藝

組焊板單元： 上、下水平板單元：以主桁中心線及基準頭為準劃線組焊縱肋，采用埋弧自動焊船位焊接。

腹板單元：以機加工的下水平板側為基準劃線組裝板肋，組焊板肋時應在反變形胎上進行。如圖4所示。

鋼錨箱單元：錨頭單元整體組焊后機加工端面，確保錨座板的平面度。

3.3 整體組焊工藝

根據桿件的結構采用正裝法在專用組裝胎型上完成組裝。具體如圖5所示（每圖對應一步）。

（1）組裝箱外橫梁接頭板。（2）組裝節點頂板加強梁：水平板基準頭靠定位擋定位，水平板縱肋中心線與胎型中心線找正對齊后劃線組裝箱外橫梁接頭板。（3）組裝剩余節點頂板加強梁及箱外橫梁接頭板。（4）組裝一側腹板。（5）組裝箱內隔板：在定位端將腹板定位、調整并頂緊。腹板用定位要保證兩腹板的內口尺寸，重點控制錨鋼錨箱處內口尺寸，以保證鋼錨箱的后期安裝時順利插入；完成箱內焊縫焊接。（6）組裝箱另側腹板。（7）組裝鋼錨箱就位：在鋼錨箱所在的箱內使用相配套的工藝板及相應的工藝措施精確定位鋼錨箱，以滿足鋼錨箱的圓孔中心與斜拉索中心的同心度及空間幾何尺寸。（8）組裝拉索護管導向板及其余箱內隔板。（9）組裝上水平板，完成箱體焊接。（10）組裝節點板。（11）箱體分步驟鉆孔：精確劃線卡樣板鉆外側腹板孔群；再以外側孔群為基準，結合光電測距儀劃線鉆制節點板孔群。（12）組裝斜桿接頭板及其他組焊件。

4 下弦桿制造中的關鍵控制技術研析

鑒于蕪湖長江公鐵大橋下弦桿的特殊構造，在制造過程中箱型桿件的內隔板精度、節點板精度、橫梁接頭腹板精度、主要單元件精度、桿件組裝與焊接精度、桿件鉆孔精度等方面的控制是制造精度控制的關鍵。以下僅以內隔板、桿件組裝與焊接以及桿件鉆孔的精度控制為重點簡要闡述。

4.1 箱形桿件內隔板精度控制

蕪湖長江公鐵大橋下弦桿為箱型整體節點弦桿構造，桿件精度很大程度上依賴于對內隔板精度的準確控制。

隔板采用數控切割或精密切割下料，用劃線樣板精確劃線機加工隔板四邊。通過機加工來保證隔板寬度、高度精度及相鄰邊緣的垂直度。[2]如圖6所示。

4.2 桿件組裝與焊接精度控制

本橋整體節點下弦桿的主要特點是雙錨頭的錨固構造設置在主箱體內部，而主桁外側節點板與箱體內側腹板相對應，內側節點板則與箱體外部節點承板相對應，并采用分體設計。

因此制造應從便于施工、利于質量的角度確定合理的組裝順序，注意保證節點板與箱體內側腹板、節點承板組裝對應不偏心、節點板內寬、斜拉索角度、錨點位置精度等。

組裝時采用正裝法，箱外接頭板依次從內向兩側與節點承板交替組裝，劃線控制接頭板組裝直線度及間距，節點承板僅插入就位，待上水平板組裝后再行定位焊接，依次組成槽型，注意內隔板與箱外接頭板的對應不偏心；然后根據腹板上所劃的錨箱線組裝錨箱單元，焊接內隔板、錨箱與槽型的焊縫。

錨箱組焊時關鍵控制錨箱角度、位置精度以及與腹板熔透焊接質量。

上水平板劃線組裝節點板時要重點控制節點板位置精度。

4.3 桿件鉆孔精度控制

對于本橋主桁下弦桿來說，高強度螺栓孔群的精度是桿件在橋梁可以順利安裝的最大保障。為了保證桿件的孔群精度，鉆孔時必須最大可能的發揮鉆孔設備的能力，通過設備本身的精度來控制栓孔精度，減少或避免人為因素的影響。

整體節點下弦桿在箱外設置有各類連接板，為保證連接板組裝位置的精確，這些連接板均在桿件箱體鉆孔完成后，用箱體栓孔為基準劃線組裝。如圖7所示。

主橋整體節點上弦桿兩端設置連接孔群采用三維數控鉆床的，可同時完成桿件兩端栓孔的鉆制，簡化整體節點桿件箱體鉆孔的工藝過程，避免立體劃線和不易操作的大型覆蓋式樣板，從而大幅提高桿件的鉆孔效率，更有效的保證了栓孔的精度。

5 結語

針對蕪湖長江公鐵大橋下弦桿的特點和制造難點，借鑒以往鋼桁梁橋制造的成功經驗，通過文中制造工藝及關鍵控制技術措施的研究，并在生產過程中的不斷完善，有效地控制了下弦桿的幾何尺寸（尤其是螺栓孔）精度，錨箱組裝位置及角度等，保證了桿件的質量和精度。實際生產表明，蕪湖長江公鐵大橋下弦桿的制造工藝及關鍵控制技術措施能夠滿足設計規范要求，達到了預期目標。

參考文獻：

[1]劉洋.重慶新白沙沱長江特大橋主桁鋼梁制作方法[J].鋼結構.2015（7）：82-83.

[2]張闊.京張高鐵官廳水庫特大橋上弦桿制造工藝研究[J].工程技術（全文）.2016（09）第8卷：317-318.