螺栓連接鋼箱梁質量控制

李 誠

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝事業部，云南 昆明 650032）

1 概述

昆明三環樞紐工程，項目共分B匝道（共2聯）、D匝道（共2聯）、E匝道、F匝道、G匝道、H匝道（共2聯）、高架橋、主線橋（左右共2幅）共計8座橋，合計12聯鋼箱及鋼混組合梁，主材質Q345qD,鋼梁約9 600 t。各匝道平面位置示意圖見圖1。

圖1 昆明三環樞紐工程各匝道平面示意圖

該工程項目具有以下特點：

鋼梁主梁部分縱向連接主要為高強度螺栓連接，制作精度直接影響橋位安裝及成橋線型。因此要求較高的制作精度。由于橋梁結構設有坡度，該項目又具有變橫坡結構，要求線性控制也會影響制造精度控制。同時箱型鋼梁內的加筋板焊接會產生較大焊接應力導致焊接變形。使得控制精度成為該項目的難點。

2 鋼箱梁的優點

（1）箱梁抗壓強度強，且內部空心，在滿足質量要求同時比現澆混凝土自重輕；

（2）鋼箱梁施工便捷，因鋼箱梁制作在加工廠內完成，現場主要為吊裝及組裝焊接工序，減少了混凝土支設模板、綁扎鋼筋等作業，縮短了現場安裝施工周期；

（3）隨著人工費的增長，鋼箱梁的制作費用相對現澆梁的制作費用較低；

（4）鋼材能耗低、可回收利用，符合綠色經濟發展等特點而受到更多廣泛的應用；

只有做好其質量控制才能發揮其優點。

3 結構簡介

如圖2所示為該項目B匝道橫截面圖，底板、隔板、腹板、頂板組成該主梁部分，主梁的縱向由高強度螺栓連接，橫向之間由橫梁通過焊接的方式連接，兩端為挑梁，也是通過焊接與主梁連接。

圖2 昆明三環樞紐工程B匝道橫截面圖

4 制作工藝流程

該項目的制作工藝流程如圖3所示。

圖3 鋼箱梁制作工藝流程圖

5 各環節易出現的質量問題及解決措施

5.1 下料

5.1.1 問題

鋼箱梁主要采用數控進行下料，在下料過程中容易出現尺寸偏差進而影響后續生產質量。

5.1.2 解決措施

在下料前應提前做好圖紙的審核工作，確認輸入排料軟件的CAD圖沒有問題。同時做好數控切割機的校準。校準其基準點及偏差。下料成型板件應檢驗其關鍵尺寸。

5.2 組拼

5.2.1 問題

（1）箱梁制造時，若組裝順序不當，則會產生較大應力；

（2）箱梁制作時，定位不準，造成最終箱體尺寸偏差較大。

5.2.2 解決措施

（1）為消除或減小應力，組裝時遵循由中間向外側的組裝順序：先將箱梁中部的橫梁、橫隔板、端腹板定位于底板上，以此為界沿橫向方向分上下兩個工作面同時進行組裝，組裝順序依次為：內隔板（橫梁、橫隔板、端腹板）→腹板→頂板。組裝時各構件應在自由狀態下裝配，允許正常的、力量不大的頂和拉，但要防止強行頂拉造成過大的內應力；

（2）將底板置于胎架平面，以底板縱軸線為基準，進行隔板腹板定位，要求隔板與底板、隔板與腹板必須垂直，用吊線錘及大角尺檢查；間隙超過1.0 mm的部位用拉碼調節，使所有拼對間隙不大于1.0 mm，用塞尺檢查。最后頂板組裝，要求隔板與頂板、頂板與腹板必須貼密，并保證頂板的坡度及扭曲符合圖紙要求。

5.3 焊接

5.3.1 問題

（1）焊接會引起桿件收縮；

（2）焊接是鋼箱梁制造質量控制的關鍵，鋼箱梁的焊縫多，焊接量大，必然使焊件產生應力，從而引起焊接變形。因焊接應力和焊接變形是形成各種焊接裂紋的重要因素，同時又是造成焊接接頭熱應變脆化的根源，并且影響結構的尺寸精度和穩定性。因此控制焊接變形、減小焊接應力是焊接控制的主要目標之一。

5.3.2 解決措施

（1）在處理下料圖時即留好焊接收縮余量。

（2）采取合理的焊接工藝減少變形

1）在施焊前要制定完整、合理、經濟的焊接工藝，控制焊接應力及焊接變形。焊接工藝包括：根據產品圖紙的技術要求，選擇合適的焊接方法、坡口形式、焊接材料、裝焊順序及裝卡量具和焊接工藝參數。

2）鋼箱梁結構件多為工字形、T形或箱形截面，焊接時翼板多向內側發生弧形彎曲變形，要求采用分段退焊法或多層階梯形焊接法，盡量減輕焊接變形，先內后外、先下后上、由中心向兩邊施焊的原則。

3）施工前箱梁整體構件圖紙進行熟悉，并根據質量控制目標進行反變形工裝圖設計，如圖4所示。

圖4 反變形工裝應用實例圖

4）焊接由偶數名焊工對稱施焊，遵循分區對稱焊接、由中間向兩邊擴散的原則。以鋼箱梁中心線（或隔板、橫梁）、主梁中心線等為界，將整個鋼箱梁劃分為幾個對稱的焊接區域，焊接時必須由中心向外側對稱分段逆向施焊。

5）要求焊工嚴格按工藝卡中的規定采用統一的焊接工藝參數，包括焊條種類、牌號和直徑；焊接電流的種類、極性和大小；焊接電壓；焊接速度；焊道層次和每層焊道數目等，以控制對稱位置的焊接線能量基本相同。

6）技術人員對鋼箱梁的變形隨時進行檢測，定時用水平儀觀測鋼箱梁變形及焊接收縮情況，以便隨時發現問題并及時處理。

5.4 節段間連接孔的鉆制

5.4.1 問題

該項目主箱梁之間縱向采用高強螺栓栓接，節段間的孔位精度不達標，易造成最終橋體安裝時，無法達到設計圖要求的坡比，拱度等。影響成橋的幾何線性。

5.4.2 解決措施

采用“后孔法”制作措施，先將主箱梁的部分孔群鉆出作為基準，在胎架上進行試拼裝再將余下孔群鉆出。節段間的連接板亦采用此操作。對于一些肋板等組裝好不易鉆孔的部位，可以按照相關規范先截斷，鉆孔后再在最終階段進行組拼。

5.5 試拼裝胎架

5.5.1 問題

拼裝胎架的線性直接影響著鋼箱梁的制造線形（扁平鋼箱梁制造線形精度控制技術）。在胎架上預拼裝時，會發生沉降，變形也會影響到成橋的線形。

5.5.2 解決措施

（1）胎架設計時，需根據承載力，設計基礎需要的工字鋼及工裝，保證胎架的剛度和足夠的承載力。且按照其隔板，腹板的位置布置縱橫基準網，形成胎架的線性和控制測量點。

（2）在預拼裝前，應對提前準備好的胎架的標高、線性、控制點坐標做好檢測。

（3）在預拼裝時，每上一個板單元，承載力會發生變化，應及時做好檢測，并進行調整。

6 結語

通過對鋼箱梁制作過程中的質量問題分析，不斷改進自身工藝，同時形成理論數據，為今后同類產品的制作提供了依據。提高了我司產品質量，避免了返工，提升生產效率，提高經營效益。同時對質量的關注，提高了車間工人的質量意識，為公司后續發展奠定了基礎。