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段連續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間(E18～E23節間)進行試拼裝。全橋上、下層橋面進行預拼裝，選用18～23#節點橋面作為首輪拼裝橋面，選用22～23#節間的23#節點副桁進行試拼裝，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，每拼完一個節間，在檢查或調整幾何尺寸合格后，方可繼續進行下一節間的試裝。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#節間不解體，在主桁23#節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，均采用多節段連續匹配組焊及預拼裝的方案，首輪完成18～23#節間的拼裝。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。桿件在自由狀態下拼裝，板層密貼狀態良好。主桁螺栓孔100%自由通過較設計孔徑小0.75mm的試孔器。桿件在自由狀態下拼裝，節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：節間長度、橋面寬度、節間對角線、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。