鋼箱梁制作安裝的控制要點及技術分析

林少偉

摘 要：在我國地形變化呈現多樣性，解決交通問題離不開大跨徑橋梁，鋼箱梁橋跨徑大，橋梁自重較輕抗震性能好，但是對于鋼箱梁橋需要克服鋼橋易腐蝕，施工技術要求較高等技術問題，本文針對實際建設工程對橋梁施工的制作與安裝控制要點做系統分析，以便對于鋼橋梁施工過程要點和難點更好的把握。

關鍵詞：箱梁焊接;涂裝;橋梁安裝;質量控制

0 引言

我國經濟不斷發展，橋梁建設中常用的大跨徑鋼箱梁橋施工做簡單分析介紹，通過對工程實例中遇到的相關問題提出對應的解決措施，鋼箱梁在施工過程的要點和難點是重點控制因素。本文選用的拱形鋼箱梁橋大多用于技術要求高的跨河和跨山區路段，該結構的施工質量的好壞直接關系到后期橋梁的使用壽命[1]。

1 工程實例分析

1.1 項目概況

本文選用某跨江建設工程為研究對象，橋梁標準橫斷面寬度36.5 m，橋面布置為：人行道（2.5 m）+側分帶（3.75 m）+機動車道（11.5 m）+中央分隔帶（1.0 m）+機動車道（11.5 m）+側分帶（3.75 m）+慢行道（2.5 m）=橋梁寬度（36.5 m）。橋梁主拱跨度是145 m，拱橋矢高大約32 m，該主拱矢跨比為1/4.5，橋拱采用二次拋物線形，主拱肋內傾70°。箱型截面肋寬1.85 m，鋼箱截面高變化由3.2 m均勻變化至拱頂高2.2 m。

拱肋通過鋼箱橫撐連為一體。每個拱肋分為7個節段。其中包括：拱梁節點段、標準段（S1、S2、S3節段），如圖1所示。

2 鋼箱梁制作材料要求

2.1 箱梁鋼材的選用

主縱梁、中橫梁及小縱梁采用Q345qC鋼，拱梁節點、拱肋及風撐采用Q370qC鋼，對于厚度≥30 mm的鋼板要求100%探傷檢驗。鋼板質量等級為Ⅰ級，且近焊縫區域各200 mm內不得有任何片狀缺陷。拱梁節點段主拱肋內側腹板采用Z向鋼板。Z向鋼板的含硫量不大于0.005%，鋼板厚度方向性能級別及斷面收縮率的平均值不小于35%，單個值不小于25%，并按照規范進行超聲波檢驗。焊接采用與母材相匹配的焊絲、焊劑和手工焊條，焊接材料應符合規范技術規定，同時應通過焊接工藝評定試驗進行選擇，在施工過程中焊條、焊劑、焊絲的選擇需要按照工程相應規范和標準進行抽樣檢查，合格后才能夠使用。所選用的保護氣體（CO2）的氣體純度需要大于99.9%。

2.2 梁體防腐涂裝

鋼箱梁橋的防腐材料選擇是非常重要的，防腐涂裝通常由電鍍和涂刷兩種方式，涂裝層直接決定著鋼橋的壽命長短。涂裝或電鍍通常主體拼裝結構采用廠內進行防銹處理。采用涂漆方式在廠內完成全部底漆、中間漆的涂刷、第一道面漆的涂刷，拼裝完成后表面進行第二層漆的涂刷，并保證每層涂刷均滿足設計及相關規范規定要求。現場涂裝層的變更必須經設計同意才能夠進行方案變更。

2.2.1 涂裝要求

鋼箱梁橋涂裝部位分別為箱梁外表、鋼箱梁和混凝土結合斷面、鋼箱梁內測表面、高強螺栓等連接部件，具體涂裝部位滿足以下條件都需要進行防銹處理，大體分為以下四部分：

（1）鋼箱梁外表面系指所有暴露于大氣中的鋼梁外表面部分。

（2）鋼箱梁內部處于密封空間內，需要進行有效除濕才能夠更好的保護鋼箱梁不受腐蝕，有效的增加箱梁的壽命。

（3）鋼砼結合面系指鋼梁與混凝土橋面板的結合處，其防腐壽命與橋面板相同，涂裝完成后，在鋼結構與橋面板結合邊線處涂布HM106聚硫型高強防水密封膠。

（4）鋼防撞護欄與檢修道欄桿防腐涂裝采用熱鍍鋅處理。由于防腐要求，鋼拱、鋼主縱梁內部須為密閉空間，對于鋼拱、鋼主縱梁上與外界連通的過焊孔等孔洞應采用HM106聚硫型高強防水密封劑進行密封。

2.2.2 防腐材料及工藝要求

本文選用的鋼橋梁選用“氟碳面漆+冷噴鋅”效果比較好的防腐體系，在進行防腐處理前要保證表面沒有凸起、坑洞等影響橋梁使用壽命的機制，常用的會采用拋丸和噴砂對防銹面進行拋光處理。在選用材料時應該選用同樣型號規格、同一廠家的材料，以便更好的保證施工質量，以避免不同的廠家帶來的產品質量差異影響鋼箱梁的涂裝效果[2]。

2.2.3 防腐涂裝質量檢查

（1）表面處理：涂裝部位清潔度達到標準要求。

（2）施工前快速檢驗及施工過程材料復檢：橋梁制造廠需在防腐施工前進行防腐材料快速認可檢驗，制作冷噴鋅單層及復層樣板，與設計方共同確認材料合格后方可使用。由橋梁制造廠制作提供冷噴鋅單層樣板，進行360小時快速劃線鹽霧測試，確認無起泡、生銹、脫落現象后使用;制造廠提供三層樣板，測試涂層配套性，拉開法測試涂層體系附著力≥5 MPa。

（3）涂層外觀質量：鋼箱梁的涂層要均勻飽滿，嚴禁出現氣泡和蜂窩，并且需要嚴格檢查涂裝部位，避免漏涂和誤涂等現象發生，一個部件的使用壽命會影響整個箱梁的使用命，因此涂裝的外觀質量是控制涂裝質量的有效措施[3]。

3 鋼箱梁采購與焊接

3.1 鋼材采購要求

鋼結構施工要求：鋼結構及其零件制造使用的鋼材，其化學成分、力學性能等必須符合下表規定的標準和圖紙及相關技術要求。鋼材的復驗程序如圖2。

3.2 鋼材的焊接

本橋鋼結構焊縫主要有全焊透坡口焊縫、部分焊透坡口焊縫以及普通角焊縫三種形式[4]。

3.2.1 鋼橋焊接要求

（1）腹板、頂底板、肋板對接必須采用全熔透的對接焊縫。

（2）腹板與頂底板之間的T型接頭應采用焊透的T形對接與角接組合焊縫。

（3）頂底板及腹板與隔板間T型接頭應采用部分熔透的T形對接與角接組合焊縫。

（4）縱向加勁肋與頂底板及腹板間采用雙面貼角焊縫，焊腳高度為10 mm。

（5）錨拉板與塔壁之間的T型接頭應采用焊透的T形對接與角接組合焊縫。

（6）錨拉板與隔板之間T型接頭應采用部分熔透的T形對接與角接組合焊縫。

（7）錨腹板與錨拉板之間的T型接頭應采用焊透的T形對接與角接組合焊縫。

（8）錨腹板與塔壁及隔板之間T型接頭應采用部分熔透的T形對接與角接組合焊縫。

3.2.2 鋼箱梁橋的焊接

鋼箱梁結構通常采用二氧化碳保護焊接和電弧焊接兩種形式。

（1）每個單元器件的焊接：立角焊接選用二氧化碳保護焊接。梁段間的焊接選用二氧化碳保護進行焊接，自動焊接底板、埋板、隔板等梁的制作;橋面系等附屬結構設施采用二氧化碳半自動焊接，自動焊接有困難時需要進行手動焊接。

（2）在箱梁的焊接時應避免潮濕、雨天等惡劣天氣，對于有風的天氣需要采取有效的防風措施，焊接部位有銹蝕、油漬、水分、氧化皮等影響焊接效果因素存在時，需要對表面進行清潔后再進行焊接。焊接部位存在裂縫或搭接縫隙時需要進行焊接填充。

（3）鋼箱梁的頂板和底板加筋肋焊接采用全熔透焊接，以保證焊接縫的飽滿，以避免焊接不密實產生疲勞損壞。當加筋肋的厚度大于16 mm時，頂板、底板與主板的搭接宜選用坡口部分熔透的方式進行焊接。箱梁焊接過程中所有搭接部位盡可能選用熔透焊接以保證箱梁整體結構的承載力。鋼箱梁的主要受力部位是頂板、底板、腹板三個部分，因此在施工過程中要嚴格控制焊接質量。

3.3 拱肋的安裝施工

拱肋是本橋重要的組成結構，對于拱肋的吊裝施工，現場需要配備專業技術人員進行指導拱肋的安裝，在安裝時進行實時同步校核安裝情況。常用的吊裝方式是兩點式吊裝，通過纜索吊裝到安裝位置進行初步定位，根據設計數據現場進行微調校準定位位置。定位包括橫向偏位、縱線偏位和高差偏位調整，最終經過不斷地調整使得拱肋定位滿足設計要求。拱肋就位后需要采用橫向風纜固定，并將拱腳焊接在主橋梁的拱腳上，依次進行拱肋定位合攏，合攏溫度宜控制在15℃左右，以減少溫度影響。

拱肋安裝完成后需要通過橫撐對兩側拱肋進行連接，連接完成后即可以將固定風纜進行拆除，同時需要拆除拱肋的支架，支架安裝從中間向兩端的順序進行拆除。

拱肋需要根據重量進行吊裝設備的選擇，以便能夠安全的進行吊裝施工作業。吊裝的順序按照先拱腳，其次拱身，最后進行拱頂合攏吊裝。拱肋拼裝過程中偏差較小不宜控制時采用千斤頂進行調節，以使得拱肋控制點坐標滿足設計精度要求，拱肋調節到設計要求的精度后要及時進行焊接，如果因特殊原因擱置一段時間再進行焊接時，需要重新校對拱肋的精度。拱肋安裝完成后需要及時進行橫撐的安裝施工，以便兩個半拱成為一個整體，更好的滿足穩定性要求。

4 鋼箱梁安裝質量保證措施

4.1 施工質量管理

4.1.1 施工質量驗收

項目設置專門質量檢查小組，對于質量驗收自行檢查合格后報監理單位進行驗收。以下是針對本項目的質量內部管理流程圖，如圖3。

本項目在施工過程采用全面管理的措施，每道工序完成后需要現場質量監督員檢查合格并形成完整的檢查記錄后才可以向監理單位進行報驗，重要的工序施工配備兩名施工技術人員進行監督，以更好的保證施工質量。

質量管理重要的一個環節就是資料管理，項目對于資料要求按照現場實際情況進行記錄，每項工程需要有檢查相關資料，以保證資料真實性、完整性。

在工序完成交付前保證按照合同規定的內容和規范規定要求施工完成，過程中的驗收和隱蔽工程驗收的資料完整，施工中遇到的問題和處理措施滿足相關規定及要求后方可進行驗收，同時編制交竣工驗收資料文件，保證工程完整性，出現問題有據可查，滿足合同文件的相關要求。

（1）內部驗收相關要求。工程過程檢查及驗收需保證滿足規范標準和合同要求，每項工程驗收由項目經理組織質檢員、工程管理人員、驗收小組對工程質量進行驗收。每項內部檢查需要根據合同、規范和標準進行全面的質量評價，形成綜合性書面意見，對于工程缺陷需要及時采取補救措施，并形成完整的施工整改紀要。整改后的工程需要進行復檢。

（2）外部驗收相關要求。內部質量驗收合格后需要形成完整的資料向建設單位提出驗收申請，以保證項目質量滿足建設要求。外部驗收合格后方可進行下一步施工。

4.2 施工材料進場檢查措施

鋼箱梁制作前需要對材料質量進行檢查，指定材料的進場質量檢驗程序是非常重要的措施，本次采購的進場材料由專人進行交貨和驗收，對每一批次材料進場進行抽檢，重要部件需要按照相關要求進行試驗。材料進場后需要分類、分標準進行堆放，材料需要堆放整齊、標識牌完好明確、做好防潮防雨的措施。

4.3 構件防變形焊接

4.3.1 構件焊接變形試驗

鋼箱梁焊接部件較多，因此影響焊接質量的因素也較多，常見的影響鋼箱梁焊接因素包括梁板的厚度、焊縫的搭接形式、焊縫質量要求、焊接的空間等限制條件，為了保證焊接質量，施工前需要對焊縫進行變形試驗測試，以更好的保證焊縫滿足鋼箱梁荷載要求，另外鋼箱梁的焊接作業應選用焊接經驗豐富的焊工。焊縫的變形受溫度影響較大，因此選擇溫度相對較低時進行焊接作業，以保證溫度對焊縫作業影響較小。

4.3.2 焊接部位的變形控制

（1）鋼箱梁下料前需要經過批檢驗合格，作業場地要保證平整且滿足平整度的相關規范要求，下料尺寸的精確控制對于焊接至關重要，通常采用無差別尺寸進行下料能夠很好的保證搭接位置的平順，焊接尺寸更符合設計要求，焊接部位的變形更容易控制。

（2）鋼箱梁橋的裝配和固定。下料工人需要經過專門培訓且有著豐富的鋼箱梁橋施工經驗，下料的精度直接關系到裝配質量的好壞，采取工裝對組裝完畢的梁體加以固定后施焊，防止施焊過程中產生的角變形，同時減少撓曲變形、扭曲變形。

4.3.3 嚴格控制和選取施工參數

需要通過試驗對鋼箱梁各部位的氣溫影響參數、縫隙寬度影響、板厚等收縮和變形影響，按照相關試驗參數數據作為施工工藝的制定和施工參數選取的依據，鋼板焊接節點的變形控制可以按照相關參數進行估算，并經過反復試驗來修正。

5 結語

本文通過對提籃式鋼箱梁拱橋工程的制作安裝及計算要點進行分析，總結出以下幾點：

（1）全文依托實際提籃式鋼箱梁拱橋，從橋梁材料的選擇和材料的防腐進行全面分析，并針對該橋梁提出技術措施。

（2）對橋梁主要部件拱肋的安裝過程進行分析，拱肋在施工過程中安裝位置的校準和校準后的及時焊接非常重要。

（3）最后從本次工程實際出發，闡述了鋼箱梁橋梁質量控制方法及控制要點，從管理、材料進場、焊接變形控制三方面出發，為鋼箱梁橋施工質量控制提供寶貴經驗要求。

參考文獻：

[1]李玉安，曾智明，劉建飛.城市高架橋鋼箱梁制作安裝施工技術[J].安裝，2001（z1）：12-14.

[2]蘇國，馬笑遇，潘冰.城市立交橋鋼箱梁制作安裝技術[J].浙江建筑，2006，23（2）：39-41.

[3]楊國靜.大跨度節段拼裝簡支箱梁施工工期優化研究[J].工程建設與設計，2021（1）：137-139.

[4]朱唯斌.鋼箱梁制作和現場安裝方法探討[J].廣州建筑，2005（1）：28-32.