南京五橋敞口鋼箱梁制造工藝研究

陳 平

(南京市公共工程建設中心，江蘇 南京 210019)

1 工程概況

南京五橋跨江主橋設計為跨徑(80+218+2×600+218+80)m的縱向鉆石型塔中央雙索面三塔組合梁斜拉橋，主梁采用扁平流線型鋼混組合梁結構，由敞口鋼箱梁和粗骨料活性粉末混凝土橋面板兩部分組成。鋼箱梁為單箱三室結構，中間箱內設置斜拉索錨箱，標準寬度35.6 m，梁高3.6 m，標準梁段長度14.6 m[1]。根據組合梁的拼裝工藝進行單元件劃分，如圖1所示。敞口鋼箱梁總體工藝方案采用“零件→板單元→節段→預拼裝”的工藝流程。

2 零件及板單元制造工藝

2.1 零件制造方法

鋼板預處理后，根據零件形狀和大小確定下料方法見表1。

表1 零件及下料方法

2.2 單元件制造工藝

2.2.1底板單元制造工藝

底板單元分平底板和斜底板單元，由面板和縱肋組成，要點：1)U肋采用雙面坡口成型機加工兩焊接邊及坡口，在數控折彎機上兩邊對胎折彎成型；采用二次切邊工藝，確保板單元外輪廓尺寸；2)采用平臺劃線或激光數控劃線工藝，保證縱肋組裝精度；3)采用自動定位組裝設備組裝，保證U肋、板肋組裝尺寸、重點控制隔板位置和兩端組裝尺寸；4)采用“平位反變形焊接”方法，利用門式多電極自動焊接設備對稱并同時施焊同一U肋兩條焊縫，并防止扭曲變形。

2.2.2錨箱單元制造工藝

主梁錨箱單元由腹板、承壓板、錨墊板、支撐板及加勁板等組成。為保證錨箱承力板與中腹板焊接后的探傷距離要求，承力板錨孔下料時，錨孔預留一部分后切，待探傷結束后再手工切除預留量并打磨，見圖2。

2.2.3中腹板單元制造工藝

中腹板單元由錨箱、中腹板、加勁板、翼緣板、隔板接頭板等組成，要點：1)嚴格控制零件下料尺寸，腹板對接坡口采用機加工坡口，保證焊接質量；2)用于錨腹板單元劃線的平臺必須符合要求，如加工精度、平面度、布線精度等都必須符合有關規定；3)中腹板單元在專用組裝平臺上進行組裝，保證板肋高度方向、定位尺寸和與腹板垂直度，保證隔板接頭板縱向間距尺寸以及其與腹板垂直度，組裝時預留合理焊接收縮量；4)錨箱組裝時，重點保證錨箱組裝角度，控制好焊接參數。

2.2.4中隔板單元制造工藝

中隔板單元由中隔板、加勁板、翼緣板、剪力釘組成，精度直接影響箱梁斷面尺寸精度，要點：1)嚴格控制零件下料尺寸，隔板板厚較薄，預留合理的焊接收縮量；2)用于隔板單元劃線的平臺要求同中腹板單元，并在專用組裝平臺上進行組裝。

3 敞口鋼箱梁總拼

包括節段制造和預拼裝，采用同步施工工藝，在總拼胎架上按監控線形起拱，按4+1個節段實施。

3.1 組裝胎架設計

1)采用“三縱一橫法”控制單元組裝位置精度(重點控制錨箱精度)，即在胎架上設置縱、橫基線和水平基準點，控制梁段位置及高度。胎架外設置獨立三道縱基線、一處水平基點，形成測量網，隨時對胎架和標高線形進行檢測。三道縱基線分別設置在兩側邊腹板和梁段中心位置，橫基線位于靠近復位梁段一側橫隔板位置[2](見圖3)。

2)胎架基礎須有足夠的承載力，確保使用過程中不發生沉降，要有足夠的剛度，避免使用過程中變形。

3)每輪梁段下胎后，應重新檢測胎架，確認合格后方可進行下一輪。

3.2 節段制造工藝

采用“正裝法”，以胎架為外胎，以橫隔板為內胎，各板單元按縱、橫基線就位，步驟及工藝如下:

1)總拼胎架準備。胎架設撐板，總拼前對撐板標高線形進行檢測。

2)定位中間平底板單元。先將中間平底板兩拼單元置于胎架上，使其橫、縱基線在無日照影響條件下與胎架上基線精確對正，使用測量塔對縱基線進行檢查，合格后將其與胎架固定。

3)以中間測量塔及中間底板單元橫基線為基準組焊其余平底板單元，預留焊接收縮量；以中間測量塔及平底板橫基線為基準組焊兩側斜底板單元，預留焊接收縮量；以胎架上的定位線及平底板單元縱橫基準線為基準組焊中隔板單元，保證隔板與底板垂直度，定位后隔板兩側用斜撐撐牢后再焊接。

4)組焊錨腹板單元。以中間測量塔縱基線及平底板橫基線為基準組裝，再焊接。控制項點：a.組裝時，相鄰節段之間采用工藝拼裝板栓接，保證節段間中腹板整體定位精度和勻順對接，重點控制錨點縱橫向間距尺寸、錨點標高；b.測量整個中間箱體結構尺寸，保證錨點三維空間角度、標高、縱橫向間距尺寸等符合要求。

5)以底板橫縱基線及錨腹板單元橫隔板接頭為基準組焊兩側邊隔板單元，按中間向兩側對稱施焊；以邊側兩對測量塔及中間箱體為基準組焊邊腹板單元，注意控制邊腹板單元位置精度及橫向總寬間距；以邊腹板單元的基線為基準組焊挑臂，采用邊測量塔檢測，注意控制挑臂位置精度及間距，保證隔板之間的對正。

3.3 節段預拼裝工藝

可實現梁段接口的精確匹配，修正梁段的相關尺寸，避免在橋位高空調整，減少高空作業難度和加快吊裝速度。

1)在總拼胎架上按節段連續匹配的監控線形起拱，通過調整胎架撐板高差實現；通過“三縱一橫法”測量網，控制各節段的匹配關系滿足監控線形要求。2)總拼完成后，從兩邊向中間對稱解除梁底板與胎架之間的彈性馬板，節段間臨時馬固，防止節段間軸線偏離。3)修整節段間接口匹配，重點控制錯邊量；測量梁段頂面標高線形，滿足要求后成對焊接環口匹配件，利用實物樣板加工中腹板一端孔群并栓接拼接板。4)劃出節段間的梁段復位線，標識梁段號、方向和橋位監控點等。預拼裝合格后依次下胎。

4 測量

1)板單元加工檢測：零件下料尺寸檢測、零件劃線精度檢測、零件加工精度檢測、板單元組拼精度檢測等，需滿足規范及制造規則精度要求。2)總拼測量。在總拼胎架上，依次完成各板單元的組拼，對每個單元定位精度跟蹤檢測，保證最終組拼要求。a.胎架檢測：檢測每輪總拼組裝胎型制作精度，是否滿足線形要求，檢測斜底板與平底板的支撐板頂面角度是否滿足圖紙要求。b.基礎板定位檢測：檢測主梁基礎板單元(即與胎型接觸的板單元)的縱橫基準線與胎型基準線的對正精度，并檢測基礎板平面度定位精度。c.總裝過程尺寸檢測：利用測量塔按縱橫基準線和基礎板單元上組裝位置線檢測組裝位置精度；每件組裝時采用線錘法檢測其定位精度；形成箱型時檢測箱口尺寸及對角線精度；利用水準儀檢測主梁預拼裝線形是否滿足監控拱度線形。d.若不符合公差要求，需進行修整或重新定位調整。

5 結語

敞口鋼箱梁合理的單元件劃分與制造流程，是完成高精度制造的基礎；通過對單元件制造、節段總裝及測量等全過程工序進行重點分析，研究確定完整的工藝流程和控制要點，解決了鋼箱梁和混凝土預制橋面板高精度疊合的需求，為同類型的工廠化作業提供重要借鑒。