大跨度弧型桁梁橋鋼結構加工關鍵技術

張明啟 王 虎 李文強 蔣國明

(中冶(上海)鋼結構科技有限公司，上海 200941)

1 工程概況

粵澳新通道(青茂口岸)橋梁采用一跨簡支體系鋼桁梁橋，其平面采用曲線布置，見圖1。桁架節間均為“X”型構造，鋼結構主要由兩榀鋼桁架、鋼橫梁、次桿件以及樓面板等組成，具體見圖2，圖3，材質全部為 Q345qD，最大板厚為50 mm柱腳墊板，其中節點和部分橫梁需要再次拆分，在工廠分段加工完后進行部分預拼裝，節點構件截面為超寬構件，最大節點截面尺寸為4 899 mm×3 300 mm×1 600 mm，橋梁內、外表面防腐涂裝均采用冷噴鋅涂裝。

2 重難點分析及要求

2.1 橋梁深化設計

本桁梁橋節點內部縱橫加勁肋較多，且造型整體成折弧，異型零部件較多，所以深化設計要求較高，需要提前制定相關標準要求，以達到施工要求。

2.1.1模型及編號

需保證以下設計資料齊全：原設計圖紙或其他與原設計圖紙性質等同的文件、項目交底文件。交底文件中需包含運輸的尺寸、重量、構件分段原則、編號原則、現場吊機的起吊量等。起始建立模型的時候，由一位(唯一性)建模人員負責添加軸網、新的截面和新的材質，模型完成后經詳圖審核人員報安裝人員審核。深化設計模型應包括所有結構桿件、構件零件編號、連接節點、細部構造、工藝措施及與其他專業協調的內容等。

類似大型多腔體橋梁項目，加工及現場施工時不可避免需要開設部分人行孔及排煙孔，人行孔及排煙孔的開設需要與加工人員和現場施工人員溝通確認，建模人員需要在三維模型中按照行走路線漫游是否可行。

本項目鋼材材質為Q345qD鋼材，其要求標準和民用建筑略有不同，Z向性能板要求較多，建模時要注意區分，例如20 mm鋼板有Z向性能要求鋼板。

2.1.2深化設計圖紙

構件加工詳圖的圖紙內容應包括圖紙目錄、總說明、焊縫通用圖、構件布置圖、各構件加工詳圖、各零件加工詳圖、材料表等。圖紙目錄內容應包含加工詳圖圖名、圖號、版本號、圖幅以及發圖日期。

空間結構的安裝詳圖宜采用三維坐標來表示構件的空間位置關系。出構件布置詳圖時注意布置圖中的構件安裝符號與構件加工詳圖中的對應，避免現場施工人員將構件方向安裝錯誤。其他按照項目出圖深度能滿足加工及現場施工即可。

2.1.3臨時措施

為倡導四節一環保和綠色施工，減少現場作業，與現場技術人員溝通，根據《鋼結構設計標準》和《鋼結構設計制圖深度和表示方法》等相關資料，將加工時和現場安裝時安裝需要的臨時措施碼板、吊耳、焊接襯板等深化在加工詳圖，厚度規格宜采用同結構中已有規格，以便采用正式構件加工剩余邊角余料，減少鋼材損耗，加工質量要求同正式構件。

2.2 復雜節點加工

本項目橋梁節點幾何尺寸較大，典型節點截面尺寸為4 899 mm×3 300 mm×1 600 mm(見圖4)，內部隔板較多，箱體本板上亦有多道加強肋，根據方案要求采用道路運輸，此節點全部在加工廠完成無法運輸，同時根據設計對構件的分段要求，需要將此類型節點分為三段，以達到設計及運輸要求。節點加工需要根據加工工藝，將節點整體拼裝加工，達到運輸條件后進行拆分運輸。注意加工過程的組裝和焊接順序，存在隱蔽焊縫的需要注意焊接，另外本項目要求內外均需要作防腐涂裝，需要在組裝前對隱蔽部分零件板做好防腐噴涂作業。

2.3 鋼結構焊接質量

本項目為橋梁工程，焊縫超聲波探傷范圍和檢驗等級應符合JTG/T F5—0211公路橋涵施工技術規范的規定。對接焊縫除應用超聲波探傷外，尚須用射線抽探其數量的20%(并不得少于一個接頭)，探傷范圍及相關技術要求按JTG/T F5—0211公路橋涵施工技術規范。用射線和超聲波兩種方法檢驗的焊縫，必須達到各自的質量要求，該焊縫方可認可。

2.4 防腐涂裝要求

橋梁設計規范對防腐防火涂裝油漆比民建鋼結構高，一般采用熱噴鋁鋅要求，但此工藝對環境污染較大，工期慢，成本高，專業廠家資源少等較多的缺點，所以交通運輸部新出臺了JT/T 1266—2019橋梁鋼結構冷噴鋅防腐技術條件行業規范，可以與設計院溝通修改為冷噴鋅防腐涂裝，此工藝基本等同于普通油漆涂裝；還可以節約工期和施工成本等。

按照JT/T 1266—2019橋梁鋼結構冷噴鋅防腐技術條件的要求，外表面采用ZD10，內表面采用封閉環境未配置抽濕機的體系，橋面板采用常規直接鋪裝瀝青或瀝青混凝土的體系。為避免產生誤解，根據加工具體分工等要求，再次明確加工廠噴涂要求具體見表1。

表1 防腐涂裝要求表

3 加工關鍵技術

3.1 典型構件裝配工藝流程

本項目典型構件主要為節點構件見圖5，重難點主要在裝配順序上，本節以此典型構件為例簡述其裝配工藝流程：底板上胎就位→裝配通長縱隔板并用剛性支撐固定→裝配中間及外部的水平縱隔板→裝配外側內部隔板→裝配腹桿部分水平縱隔板→裝配最外側壁板→裝配完成并檢查整體幾何尺寸。

構件加工成型后，因運輸、吊裝過程容易產生現場對接口偏差，箱型對接口端部四片本板組裝焊縫距離端口的200 mm暫時不焊接，待安裝完成后再進行焊接。

整體弧形是在節點位置通過折彎形成，加工過程一定要特別注意折彎部位和節點各端部的幾何尺寸，并通過局部采用全站儀測量控制三維坐標控制加工幾何尺寸精度，以保證加工質量。

3.2 累積循環預拼裝技術

為保證構件整體加工幾何尺寸，同時根據本項目為大跨度折弧型鋼桁梁橋，此結構為三維空間異型結構，需要對關鍵節點構件進行預拼裝，但此類構件整體幾何尺寸較大，無法采用完整的預拼裝，所以本項目預拼裝采用累計連續預拼裝技術，即在胎架上根據順序依次進行預拼裝，待本次預拼裝完成后留下公共部分的構建按參與后續構件的預拼裝，多次循環直至完成全部需要預拼裝構件。過程中必須采用全站儀對構件的控制點進行測量，見圖6。

3.3 加工焊接

本項目為橋梁工程，焊接質量要求高，且為全焊接結構，焊接工程量大，所以加工焊接也是控制重點。

3.3.1焊接工藝評定

根據規范要求，焊接工藝評定是編制焊接工藝的依據，本項目焊接量較大，焊接規格類型較多，加工前需要收集整理鋼材牌號、質量等級、擬用焊接材料，焊接方法和焊接位置，焊接襯墊的設置等等，整理出焊接工藝評定需求表，在首次使用的鋼材和焊接材料中根據規范進行焊機工藝評定，已評定并批準的工藝，可不再進行評定。

需要注意的是根據GB/T 714橋梁用結構鋼的歷次發布版本，每次標準升版之后鋼材的沖擊值大幅增加(現行2015版規范-20 ℃時為120 J)，但目前市場中GB/T 8110—2008氣體保護電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲要求沖擊值-20 ℃時為27 J，GB/T 12470—2018埋弧焊用熱強鋼實心焊絲、藥芯焊絲和焊絲—焊劑組合分類要求中要求沖擊值-20 ℃時為27 J：在實際做焊接工藝評定中，想要焊接接頭的韌性達到目前標準要求的母材韌性比較困難，應和設計等相關方溝通協商辦理。

3.3.2焊接質量控制

本項目節點和桿件為大型腔體箱型結構，例如桿件為1.6 m×2 m的箱體，本體板上有多道縱向加勁肋板，整體組裝前需要注意先將縱向加勁肋與本體鋼板組裝焊接，焊接完成會有角變形，焊接完成需要采用火焰校正合格后再組裝構件；另外一種方法即在內部縱向加勁肋在本體板臨時組裝好，然后將箱體整體組拼好在箱體內焊接加勁肋，由于內部橫隔板等本體板的組合，加勁肋的焊接變形更容易控制，最后檢查焊接變形，確有超規范要求部分可以采用外側火焰局部校正；同時為了保證構件焊接質量，需要在箱體焊接前，在箱體端部兩相鄰本體鋼板位置設置三角防變形鋼板或搭設型鋼斜支撐。

4 結語

通過在大跨度弧型桁梁橋加工前充分分析加工重難點，提前做好加工的各項準備工作，合理進行各項工序，保證了加工質量，取得了預期的社會效益和經濟效益。本文主要闡述大跨度弧型桁梁橋加工關鍵技術應用，有助于鋼結構加工質量的保證，同時可以提高施工效率，并為今后類似項目施工提供經驗與借鑒。