橋梁鋼結構箱梁施工技術分析

趙有亮

（中鐵二十二局集團第一工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

0 引言

鋼結構橋梁與傳統混凝土橋梁相比，不但運用簡便靈活，同時具有結構不易變形、強度大、運行穩定性高等優勢，目前已被應用于各類大橋工程施工中。根據廣東佛山謝疊大橋鋼箱梁施工實際情況，對鋼箱梁制作、安裝的施工全過程的各個環節進行詳盡論述，用實踐證明了該工程技術的可行性。

1 工程概況

謝疊大橋位于廣東省佛山市南海區海八路（桂丹路）上，現場交通較為便利。該橋1993年2月開工，1994年9月完工，2004年在既有橋梁兩側各拼寬一座橋梁。橋梁全長868.0m，原中間主橋為2×68m 預應力鋼筋混凝土T 構箱梁和預應力T 梁（掛梁），主橋為帶掛梁的T 形剛構。現將跨佛山水道T 構拆除重建為鋼混組合連續梁。新建鋼混組合梁橋擬采用2 臺95t 龍門吊同步吊裝施工，總重量約1526t。

組合梁跨徑組合為2×68m，橫橋向分4 片箱梁，梁端箱梁中心處梁高2.5m，中支點箱梁中心處梁高4.5m，橋面寬21.5m，翼緣板懸臂寬1.0m，頂板厚度為16～32mm；箱室底寬2m，箱室間隔3.83m，箱梁底板厚度28～48mm，腹板厚度為12mm 及16mm，底板加勁肋采用I 字形加勁肋，厚16mm，高24cm。橋面采用PBL 剪力鍵，鋪設鋼筋網及18cm 厚C40 鋼纖維混凝土。

鋼結構的箱型梁均采用工廠制造，現場使用2 臺95t 龍門吊同步吊裝，底板、腹板間栓接連接，頂板間焊接連接。

在鋼箱梁加工與制作過程中，嚴格實行全方位品質控制和監督管理，以保證鋼箱梁制作與裝配的產品質量，不留隱患。

2 鋼箱梁制作及安裝

2.1 技術準備

在對設計圖紙和技術文件工藝性審查的基礎上，開展工藝討論和決定制作方案，繼而完成設計圖紙轉化、工藝流程制定、工裝方案設計等系列工作。鋼箱梁的制作與檢測根據《公路橋涵施工技術規范》（JTG/T 3650—2020）及相關規范的要求實施。鋼箱梁制作和使用的量具、儀器、儀表等應當經由國家二級以上的計量機構檢測合格后，方可采用。使用前，檢測由廠內和工地的試驗人員進行復檢，以保證鋼箱梁制作、安裝的準確度。鋼箱梁在加工制作過程中，對重要零件、板單元和鋼箱梁節段分階段加以檢測、驗收，并提供加工和檢驗記錄，以便追蹤和查考。

2.1.1 施工圖繪制

圖紙設計以設計圖為基礎，并以標準設計方法為指導，具體內容涉及各種單元圖紙、總裝圖以及配套的設計資料表等。

2.1.2 焊接工藝文件編制

焊接工藝試驗方案應根據謝疊大橋鋼箱梁工程設計圖紙和《公路橋涵施工技術規范》（JTG/T 3650—2020）等標準和規范要求制定。首先，充分考慮鋼箱梁結構的連接形式及板厚組合，并結合具體焊接方法（如氣體保護焊、埋弧自動焊等），編制焊接工藝試驗文件。其次，進行焊接試驗，試驗通過后，根據試驗結果，編制焊接工藝文件。再次，將焊接工藝文件報監理、總包審核通過。最后，進行專家評審，作為佛山謝疊大橋鋼箱梁制作的焊接技術基礎。

2.1.3 方案評審

在鋼箱梁制作之前，技術人員編制鋼箱梁廠內制作方案及現場吊裝施工方案，并報監理、總包審核后，進行專家會審。鋼箱梁廠內制作方案及現場吊裝施工方案主要內容涉及∶工程概況、編制依據、施工部署、施工計劃、制作重點與難度、工藝流程、焊接工藝、涂裝工藝、高強栓施擰工藝、運輸方案、吊裝方案、質量保障措施、安全保障措施、應急預案等。鋼箱梁廠內制作方案及現場吊裝施工方案通過專家評審后，作為佛山謝疊大橋鋼箱梁制作的技術基礎。

2.2 材料

2.2.1 材料保證

為了保障鋼箱梁工程所用的各種材料的品質，對使用的鋼材做出如下規定：材料供應商應當經過各方共同確認；供應商須保證按項目進度規定供應鋼材，以確保鋼箱梁生產的順利進行。該項目鋼結構鋼材選用Q355C 型鋼，化學成分、力學性能指標必須符合《低合金高強度結構鋼》（GB/T 1591—2018）的相關規定，并按照工程建設規定以正火狀態供應。

2.2.2 材料復驗及管理

鋼箱梁制作所用鋼材材質必須滿足設計要求和現有國家標準的規范要求。該橋制造使用的鋼材主要材質為Q355C。鋼材到廠后，除有鋼廠的出廠質量證明書外，需按鋼材復驗標準，通知監理旁站進行抽檢復驗。按同一廠家、同一材質、同一板厚、同一出廠狀態每10 個爐（批）號抽檢一組，每組不大于60t，每個檢驗批抽驗一組試件。材料檢測合格后，由質量檢驗人員在原材質保證書上加蓋合格公章，并編上序列號，作為領料依據。將不合格材料反饋給供應商，及時換料。

2.3 主要工藝

2.3.1 預處理及號料

對新購進的鋼材，按照有關規范規定，做好材質審核并錄入各批次鋼材的爐批號和鋼材型號編碼，以備查驗。經審核為無效的材質，不得使用。鋼材在下材切割之前，做好矯平預加工處理，鋼材矯平后不得產生褶皺、起翹等影響品質的現象，表面不得有明顯的疊痕和其他破損，必要時做好局部修復及拋光整平。號料首先去除鋼材表層的氧化皮等污垢，其次做好車間底漆預處理，一般車間的底漆干膜厚20～30μm。最后檢驗鋼材的牌號、尺寸、材質，證實無誤后，方可號料。號料上已畫的切割曲線應正確清晰。鋼材必須在預處理自動線上，經過趕平、拋丸除銹、預涂車間底漆后，再行使用。

2.3.2 放樣及下料

第一，采用先進的三維設計軟件對全橋梁段進行三維建模，并結合以往的施工經驗，對鋼箱梁各零件進行準確放樣，繪制零件詳圖，作為繪制下料套料圖及數控編程的依據。

第二，箱梁的頂板、底板、腹板、橫隔板單元等采用數控切割機下料。編程時，要根據零件形狀、復雜程度、尺寸大小、精度要求等規定切入點、退出點、切割方向和切割順序，并應加入補償量，以消除切割熱變形的影響。

第三，通過機械方法切割的邊緣應光潔，無裂痕或參差不齊；切割面硬度不得超過HV350；切割面不得有裂紋等危害性缺陷。

第四，鋼箱梁主要構件的內部應力取向與一般鋼材軋壓方式相同。

第五，為了檢驗程序的準確性，對批量使用數控切割機下料的產品首件，必須經過嚴格檢查證明為符合規定后，方可繼續下料。

第六，為提高加工精度及生產效率，該橋拼接板孔全部采用激光下料，下料精度為0.5mm。

2.3.3 機加工

為了提高該橋零件制作精度，保障裝配質量和焊縫質量，對一些特殊工件（如坡口）需進行機械加工，即采用刨（銑）邊的機械加工方法滿足施工需要。邊緣需加工處理的部分，下料時會留出加工余量。

2.3.4 板單元制造

第一，板單元制造在施工平臺上進行，組裝前必須根據施工圖紙核實零件編號及尺寸，檢查無誤后方可組裝。在組裝之前，必須徹底清除所有浮銹和污垢；焊縫端部設置起弧板、熄弧板，起弧板、熄弧板的材料和坡口與板單元焊接件一致；由于焊接收縮，板單元焊接后產生橫向和縱向變形，嚴重影響板單元平面度，為了控制焊接變形和減小殘余應力，采用反變形胎架進行船位焊接。

第二，板單元組裝的尺寸偏差必須符合《公路橋涵施工技術規范》（JTG/T 3650—2020）及該橋制造驗收規則的規定。

2.3.5 梁段制造

第一，鋼箱梁節段拼裝全部在拼裝廠房內的拼裝胎架上完成。鋼箱梁制作采用多節段連續匹配制作與預拼裝同時完成的“長線法”拼裝方案。拼裝胎架線形制作及鋼箱梁節段拼裝都以預先設置好的測量控制網為基準，以確保鋼箱梁拼裝線形及接口精度。節段預拼裝檢驗合格并打砂、涂裝后放置到存梁場待運。

第二，胎架基礎必須有足夠的承載力，確保在使用過程中沉降≤1mm。胎架要有足夠的剛度，避免在使用過程中變形。

第三，按照設計給定的鋼箱梁制作線形制作胎架拼裝線形，考慮鋼箱梁受焊接收縮和重力的影響而發生的變形，在胎架橫向設置適當的上拱度。

第四，梁段制造時，按照從下向上，從中間向兩側的順序進行組裝，具體順序為：底板單元—橫隔板單元—腹板單元—頂板單元—挑臂單元—箱間橫聯單元。

第五，箱間橫聯單元的腹板與各箱間為栓接連接。現場拼裝時，采用單側螺栓孔在板單元制造時出孔，另一側螺栓孔在胎架上配鉆的方法施工。該施工方法保證了螺栓孔的位置精度。

2.3.6 梁段匹配

第一，為確保鋼箱梁架設順利，環口螺栓孔位置對接準確，鋼箱梁在拼裝場要進行預拼裝。若發現節段尺寸有誤或螺栓孔位置不符時，可在拼裝場進行修正。避免在高空調整，減少高空作業難度和加快吊裝速度，消除現場施工風險。

第二，該橋底板、腹板環口處連接均為栓接連接。為保證螺栓孔位置對接準確，采用單側螺栓孔在板單元制造時出孔，另一側螺栓孔在梁段匹配時配鉆的方法施工。

2.3.7 梁段涂裝

第一，該工程涂裝對象主要為鋼箱梁節段。鋼箱梁轉運至涂裝車間，按照不同區域涂裝配套體系分別進行涂裝。涂裝工序依次為：噴砂—噴涂底漆—中間漆—第一道面漆—涂裝完成后轉運至存放區待發運。

第二，在整橋安裝完成后，進行環縫補涂裝，涂層修補，并噴涂最后一道面漆，確保全橋顏色一致。

2.3.8 現場吊裝

佛山謝疊大橋老橋拆除完成后，利用95t 龍門吊施工剩下的管樁支架及調高立柱，然后利用2 臺95t龍門吊同步進行鋼箱梁架設工作。鋼箱梁架設時，因龍門吊吊裝高度受限，采用先從大樁號向小樁號架設三個箱梁節段，第四個箱梁節段最后從小樁號向大樁號方向進行架設的方案。

2.3.9 現場連接

首先，佛山謝疊大橋底板、腹板間采用栓接連接，頂板采用焊接連接，箱間橫聯單元的腹板與各箱間為栓接連接。

其次，在構件位置調整正確后，將沖釘和普通螺栓之外的栓孔按圖紙要求的規格穿入高強度螺栓。穿入螺栓時，注意在螺栓頭側和螺母側各配置墊圈一個，墊圈有內倒角的一側必須朝向螺栓頭和螺母支承面（均朝向板束外側）。穿入的螺栓可用短臂扳手預緊。

最后，高強度螺栓緊固分初擰、復擰和終擰依次進行，初擰扭矩宜為終擰扭矩的50%，復擰扭矩等于初擰扭矩。緊固時，應從板件中心向四周，由中間向兩端對稱施擰。

2.3.10 焊接

首先，為減少焊接變形，保證鋼箱梁整體尺寸，焊縫的焊接采取“先點焊、后滿焊”的焊接方式。焊接時，采用對稱施焊，采取翻身措施，盡量避免仰位焊；有條件的焊縫均采用雙面坡口，減小焊接量，降低焊接應力。

其次，焊前，必須將待焊區域及其周圍20～30mm范圍內的鐵銹、油污、氧化皮、底漆等有害物打磨干凈，露出金屬光澤，并按要求進行預熱。當焊接環境濕度較大時，對不要求預熱的鋼板也應用火焰進行去潮氣處理。

最后，所有焊縫在焊縫金屬冷卻后進行外觀檢查，不得有裂紋、未熔合、焊瘤、夾渣、未填滿弧坑及漏焊等缺陷。焊縫施焊24h，經外觀檢驗合格后，再進行無損檢驗。

3 結語

綜上所述，鋼結構箱梁作為目前一種較為領先的橋梁結構，施工效率已得到了業內的一致認可和推崇。為更好地保證鋼結構箱梁的施工質量，應當嚴格遵循有關標準規范，做好控制措施，高效地進行鋼結構箱梁各個環節施工，從而保證橋梁的整體質量。