特大橋鋼梁制造與拼裝技術研究

□魏連峰

一、工程概況

某公鐵兩用特大橋是全線的控制性工程。橋主橋采用(98+182+518+182+98)m雙塔鋼桁斜拉橋方案，全長1,078m。主梁為“N”字形鋼桁架結構，主桁中心距14.0m，桁高13.0m。橋面分兩層布置，上層橋面為4車道公路，橋面寬26.0m，下層橋面為雙線鐵路，線路中心距為4.2m。橋式立面布置如圖1所示。

圖1 兩用特大橋橋式立面布置圖

二、試拼裝方案

鋼桁梁桿件制造完成后，按照制造規(guī)則要求進行試拼裝。試裝以驗證施工圖紙的正確性、檢驗制造工藝的合理性、工藝裝備的精確性；檢查構件拼接處有無相互抵觸情況，有無不易施擰螺栓之處。通過試裝發(fā)現問題時，即可在試裝場地進行尺寸修正和調整，避免在高空調整，減少高空作業(yè)難度和加快安裝速度，確保全橋鋼桁梁的順利架設。

本橋試拼裝分為主桁、副桁、鐵路及公路整體鋼橋面四個部分，分別在各自的平面內進行試拼裝，其中公路橋面與鐵路橋面采用多節(jié)段連續(xù)匹配組焊與預拼裝方案，在制造同時完成試拼裝。

根據本橋的結構特點和架設需求，主桁選取有代表性的包含上弦伸長和縮短的節(jié)間(E18～E23節(jié)間)進行試拼裝。全橋上、下層橋面進行預拼裝，選用18～23#節(jié)點橋面作為首輪拼裝橋面，選用22～23#節(jié)間的23#節(jié)點副桁進行試拼裝，如圖2所示。

圖2 試拼裝圖

三、主桁試拼裝

(一)試拼裝場地。第一，試裝在重工拼裝場地進行。第二，試拼裝場地為硬化地面，能夠滿足承重要求。場地設有兩臺60m軌距、起吊重量為50t的龍門吊機，兩臺龍門吊機共軌，另設有一臺30t門座式吊機，完全能夠滿足本橋鋼桁梁試拼裝需要。同時，備制支墩、試裝用工具、測量儀器等。第三，試拼裝桿件要求。所有參加試拼裝的桿件，須檢驗合格，桿件制造精度達到本橋制造規(guī)則要求。

(二)試拼裝方法。第一，試裝各部位構件的拼接口應處于自由狀態(tài)對準，進行誤差矯正，合格后方可利用拼接板等進行桿件相互間的匹配。第二，主桁試裝時，每拼完一個節(jié)間，在檢查或調整幾何尺寸合格后，方可繼續(xù)進行下一節(jié)間的試裝。第三，主桁試裝由A20～E20開始對稱向兩側A18～E18、A23～E23進行。第四，試裝過程中嚴禁用錘擊、搬扭等強制方法使各節(jié)段接口、構件及拼接板等勉強就位。

(三)拼裝順序。主桁總體拼裝順序為：定位中心20#節(jié)點上、下弦桿→定位拼接19#、21#上、下弦桿→依次拼裝斜、豎桿→測量試拼裝數據→合格后定位拼接22#上、下弦桿→依次拼裝斜、豎桿→測量試拼裝數據→合格后定位拼接18#、23#上、下弦桿→依次拼裝斜、豎桿→測量試拼裝數據→完成主桁片拼裝。

副桁試拼裝是在主桁試拼裝完成后進行。主桁試裝完成后，預留23#節(jié)間不解體，在主桁23#節(jié)間基礎上進行副桁試拼裝。

(四)整體鋼橋面組焊與預拼裝。整體鋼橋面分為上層公路橋面和下層鐵路橋面，均采用多節(jié)段連續(xù)匹配組焊及預拼裝的方案，首輪完成18～23#節(jié)間的拼裝。橋面板單元及橫縱梁等構件在車間內制造完成后，在拼裝場分別完成上層公路橋面和下層鐵路橋面的連續(xù)匹配組焊及預拼裝。

1.拼裝場地和胎架。預拼裝在重工165m拼裝線上進行，拼裝場地為硬化地面，能夠滿足承重要求。拼裝線長165m，寬50m，設有四臺30t的門座式起重機，完全能夠滿足本橋公路橋面和鐵路橋面的拼裝需要。

橋面拼裝胎架利用現有胎架改造，設置上層公路橋面及下層鐵路橋面共兩臺套，每臺套設5個節(jié)間，在胎架上設置縱、橫基線和基準點，以控制橋面的位置，確保各部尺寸，拼裝胎架用牙板按橋梁豎曲線及預拱度設置線型，橋面板接口在非基準端留50mm工藝間隙，胎架外設置測量基點和基線，以便隨時對胎架進行檢測。

在總拼胎架上設置模擬弦桿的橫梁定位裝置，確保橫梁與弦桿連接的相對位置尺寸準確無誤。

2.拼裝順序。鐵路橋面按照：橫梁→縱梁→中間橋面板→邊橋面板的順序進行拼裝。公路橋面分為中橋面和邊橋面，中橋面按照：橫梁→中間橋面板→邊橋面板的順序拼裝；邊橋面則按：橫梁→主桁側橋面板單元→邊縱梁定位→邊橋面板的順序拼裝。組焊完成并檢測合格后，劃線切割橋面板非基準端。

橫梁在胎架上定位后，需要復測橫梁間距，并采用經緯儀復測橫梁位置，確保橫梁孔群橫向位置精確，縱向用水準儀調整橫梁孔高度，確保其縱向線形。另外，頂板拼裝時在工地拼接接口處采用工藝拼接板定位，確保相鄰段間U肋孔距。

3.拼裝情況。鐵路橋面和公路橋面分別完成了五個節(jié)間(E18～E23#)的組焊和預拼裝。鐵路橋面拼裝寬度11.4m，全長70m；公路橋面拼裝寬度(4.9+11.6+4.9)m，長70m。

四、結語

大橋首制件及試拼裝必須進行檢測。首制件的制造質量符合《公鐵兩用特大橋鋼桁梁制造驗收規(guī)則》。對桿件及鋼橋面的焊縫進行了無損檢測，檢測結果符合檢收標準。主桁及副桁試裝的主要檢測項點，例如：桁高、節(jié)間長度、試拼裝全長、旁彎、拱度、主桁中心距等允許偏差均符合驗收標準。桿件在自由狀態(tài)下拼裝，板層密貼狀態(tài)良好。主桁螺栓孔100%自由通過較設計孔徑小0.75mm的試孔器。桿件在自由狀態(tài)下拼裝，節(jié)點板拼接處無相互抵觸情況。鐵路橋面及公路橋面制造及試裝的主要檢測項點，例如：節(jié)間長度、橋面寬度、節(jié)間對角線、縱梁中心距、橫梁間距、平面度、各點標高等允許偏差均符合驗收標準。