鋼結(jié)構(gòu)橋梁加工安裝技術(shù)研究與應(yīng)用

賈霖

（中鐵長安重工有限公司，陜西 西安 710032）

0 引言

鋼結(jié)構(gòu)橋梁作為現(xiàn)代交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，對保障交通運輸?shù)臅惩ê桶踩兄匾饬x。隨著鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，鋼結(jié)構(gòu)橋梁加工安裝技術(shù)也得到了不斷完善和創(chuàng)新。準(zhǔn)確的施工準(zhǔn)備工作、精密的板單元制造和高質(zhì)量的梁段制造是保證鋼結(jié)構(gòu)橋梁質(zhì)量和安全性的關(guān)鍵。因此，對鋼結(jié)構(gòu)橋梁加工安裝技術(shù)進(jìn)行深入研究和應(yīng)用，可以提高橋梁建設(shè)的施工效率和質(zhì)量，進(jìn)而滿足不斷增長的交通需求并促進(jìn)交通運輸業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 鋼結(jié)構(gòu)橋梁加工技術(shù)

1.1 施工準(zhǔn)備工作

施工準(zhǔn)備工作是鋼結(jié)構(gòu)橋梁加工安裝的重要環(huán)節(jié)，需從如下方面入手。

第一，繪制施工圖是施工準(zhǔn)備工作的首要任務(wù)。應(yīng)準(zhǔn)確繪制橋梁的各個部位和連接細(xì)節(jié)，包括鋼梁的尺寸、型號、數(shù)量等信息。在繪制施工圖時，需要考慮橋梁的設(shè)計要求、荷載要求以及現(xiàn)場施工條件等因素，以確保施工過程的準(zhǔn)確性和安全性。

第二，確保各梁段的制造精度也是施工準(zhǔn)備工作的關(guān)鍵。鋼結(jié)構(gòu)橋梁的制造精度直接影響后續(xù)橋梁施工質(zhì)量。因此，在制造過程中，需要對各梁段的尺寸、形狀、焊接接頭等進(jìn)行精確控制，以確保各梁段之間的連接精度和整體的穩(wěn)定性[1]。

第三，施工準(zhǔn)備工作還包括材料準(zhǔn)備、設(shè)備準(zhǔn)備和人員培訓(xùn)等方面。材料準(zhǔn)備應(yīng)根據(jù)施工圖的要求準(zhǔn)備相應(yīng)的鋼材、焊材和其他輔助材料。設(shè)備準(zhǔn)備則包括起重機(jī)械、焊接設(shè)備、切割設(shè)備等設(shè)備的準(zhǔn)備。應(yīng)做好相關(guān)材料和設(shè)備的準(zhǔn)備工作，以滿足施工現(xiàn)場的使用需求。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)橋梁板單元制造

1.2.1 下料和加工

鋼結(jié)構(gòu)橋梁板單元的制造過程包括下料和加工，是確保鋼結(jié)構(gòu)橋梁質(zhì)量和準(zhǔn)確性的重要環(huán)節(jié)。

首先，下料是將大型鋼板根據(jù)設(shè)計要求切割成需要的尺寸和形狀。下料過程需要使用專業(yè)的切割設(shè)備，如火焰切割機(jī)或等離子切割機(jī)，以確保切割的精確性。切割時需要注意刀具的角度、速度和深度，以保證切割邊緣的平整度和尺寸的準(zhǔn)確性。火焰切割下料如圖1 所示。

圖1 火焰切割下料

其次，加工階段包括邊緣處理、孔洞加工和焊接準(zhǔn)備等工作。邊緣處理通常使用磨邊機(jī)或切割機(jī)對切割邊緣進(jìn)行倒角或坡口處理，以確保良好的焊接接頭質(zhì)量。孔洞加工根據(jù)設(shè)計要求，在鋼板上鉆孔或切割孔洞，為后續(xù)的焊接和連接工作做好準(zhǔn)備。進(jìn)行孔洞加工時，需要準(zhǔn)確控制孔洞的位置、尺寸和間距。

最后，完成邊緣處理和孔洞加工后，需要進(jìn)行焊接準(zhǔn)備，包括對焊縫進(jìn)行坡口處理。焊接準(zhǔn)備還包括清理和除銹焊接表面，以確保焊接接頭的質(zhì)量和可靠性。

1.2.2 鋼板接料

鋼板接料是鋼結(jié)構(gòu)橋梁板單元制造中的重要步驟，目的是將多塊鋼板通過接頭連接起來，形成較大的板單元。進(jìn)行鋼板接料之前，需進(jìn)行接縫準(zhǔn)備工作，包括準(zhǔn)確定位和標(biāo)記接縫位置。通常會在接縫處進(jìn)行倒角、坡口或凸臺等處理，以確保良好的接頭質(zhì)量。

接縫準(zhǔn)備完成后，通過焊接將鋼板連接在一起。在焊接過程中，必須嚴(yán)格按照設(shè)計要求和焊接規(guī)范進(jìn)行操作。常用的焊接方法包括手工電弧焊、埋弧焊或激光焊等。進(jìn)行焊接操作時，需要注意焊接電流、電壓、焊接速度以及選擇合適的焊接材料。

1.2.3 零件矯正

在制造鋼結(jié)構(gòu)橋梁板單元的過程中，零件矯正是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，旨在消除板單元制備中的誤差[2]。常用的零件矯正工藝是冷作彎曲工藝，通過施加壓力和應(yīng)變來改變材料的形狀。若是板單元的內(nèi)側(cè)彎曲半徑小于板材厚度的15 倍，需要進(jìn)行熱煨操作。熱煨操作是在一定溫度范圍內(nèi)對板單元進(jìn)行加熱，通常在900～1000℃之間。通過熱煨操作，板單元可以獲得所需的形狀和彎曲度，以滿足設(shè)計要求。

1.2.4 板單元組裝

板單元組裝是將各個板單元組裝成一個完整的橋梁結(jié)構(gòu)的過程，旨在提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和功能性。

首先，進(jìn)行板單元組裝之前，需要進(jìn)行嚴(yán)格的工程準(zhǔn)備，包括準(zhǔn)確的測量和標(biāo)記，為后續(xù)的組裝工作打下基礎(chǔ)。

其次，在組裝過程中必須使用適當(dāng)?shù)钠鹬卦O(shè)備和支撐結(jié)構(gòu)提供支持。由于板單元通常使用螺栓或焊接等方法連接在一起，因此在板單元的對接面上，應(yīng)采取清理和涂覆防腐劑等防護(hù)措施，以確保連接牢固性和結(jié)構(gòu)的防腐性。

最后，在組裝過程中，必須嚴(yán)格遵守設(shè)計圖紙和施工規(guī)范，確保板單元的位置、角度和間距準(zhǔn)確無誤，并應(yīng)使用專業(yè)的測量工具和儀器進(jìn)行實時檢測和調(diào)整。

1.3 鋼結(jié)構(gòu)橋梁梁段、大節(jié)段制造

1.3.1 底板單元組焊

底板單元組焊是將多個底板單元通過焊接相連接，形成橋梁的底板結(jié)構(gòu)。這項技術(shù)的關(guān)鍵在于確保焊接接頭的質(zhì)量和強度。施工前需要進(jìn)行底板單元的準(zhǔn)備工作，包括清潔表面、準(zhǔn)確對接和確認(rèn)焊接順序等。之后采用適當(dāng)?shù)暮附臃椒ǎ珉娀『浮怏w保護(hù)焊等，對底板單元進(jìn)行焊接。在焊接過程中，需要保持適當(dāng)?shù)暮附訙囟群秃附铀俣龋源_保焊接接頭的均勻性和牢固性。

底板單元組焊技術(shù)具有以下優(yōu)勢：

首先，將多個底板單元組合在一起，能夠形成更牢固的結(jié)構(gòu)，可提高橋梁的整體強度和穩(wěn)定性。

其次，底板單元可以在工廠中預(yù)制完成，然后進(jìn)行現(xiàn)場組裝，可提高工程施工效率，減少施工時間和成本。

最后，底板單元組焊能夠提高施工質(zhì)量的可控性，減少施工過程中的人為誤差，確保橋梁的質(zhì)量和安全性。

1.3.2 組焊橫隔板單元及中腹板

組焊橫隔板單元和中腹板是鋼結(jié)構(gòu)橋梁梁段、大節(jié)段的重要組成部分，這些組件的制造過程涉及焊接技術(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計。

橫隔板單元通常由較薄的鋼板制成，需要按照橋梁設(shè)計要求將鋼板切割成形。在焊接過程中需要將多個橫隔板單元對接并進(jìn)行焊接，以形成整體的橫隔板結(jié)構(gòu)。橫隔板結(jié)構(gòu)對焊接接頭的質(zhì)量和強度有較高的要求，以確保組合后的橫隔板單元具有足夠的承載能力和穩(wěn)定性。

中腹板是橋梁結(jié)構(gòu)中起到加固和支撐作用的關(guān)鍵部件，通常由較厚的鋼板制成，并按照橋梁設(shè)計要求切割成形。在中腹板制造過程中，需要將多個鋼板對接和焊接，以形成整體的中腹板結(jié)構(gòu)。

1.3.3 組裝斜腹板單元

斜腹板單元由腹板、板肋、T 型豎肋等構(gòu)件組成。斜腹板單元組裝過程如下：

第一，對鋼板進(jìn)行預(yù)處理，消除鋼板軋制殘余應(yīng)力。

第二，T 型豎肋零件采用數(shù)控切割機(jī)精切下料，板板采用門式切割機(jī)精切下料。下料時長度方向預(yù)留焊接收縮量，注意控制構(gòu)件垂直度。

第三，在平臺上劃線組焊T 型豎肋。

第四，將腹板擺放到平臺上定位牢固，劃出底板縱、橫基線及縱肋位置線。

第五，以腹板橫基線為基準(zhǔn)，在平臺上對線組裝縱肋形成合件，檢測合格后點焊定位牢固。

第六，在反變形胎架上采用船位專機(jī)焊接縱肋焊縫。

第七，經(jīng)無損檢測合格后進(jìn)行修整，矯正板單元翹曲變形，重點控制邊緣的波浪變形，保證板單元平整度滿足要求。

第八，在平臺上將腹板合件與T 型豎肋組焊成單元，修整焊接變形。

第九，腹板單元各項尺寸經(jīng)檢測合格后，進(jìn)行大節(jié)段組裝[3]。

1.3.4 剪力釘焊接

剪力釘焊接的主要作用是將鋼板或鋼構(gòu)件上的剪力釘與另一個構(gòu)件焊接在一起，以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的牢固連接。剪力釘焊接步驟如下：

首先，需要準(zhǔn)確地確定焊接位置和角度。

其次，在焊接前需要進(jìn)行準(zhǔn)備工作，包括清潔焊接表面、消除氧化物、預(yù)熱等。

最后，應(yīng)使用適當(dāng)?shù)暮附臃椒▽⒓袅︶斉c另一個構(gòu)件進(jìn)行焊接。焊接過程需要嚴(yán)格控制速度和溫度等。

完成剪力釘焊接后，應(yīng)進(jìn)行彎曲試驗檢測。彎曲試驗是通過施加一定的力或彎曲力矩模擬實際使用條件下的負(fù)載情況，評估焊接點的性能。對剪力釘焊接點進(jìn)行彎曲試驗時，需要選取適當(dāng)?shù)脑囼炘O(shè)備和加載方式，確保施加的力或彎曲力矩符合設(shè)計要求。由于裂縫會對焊接點的強度和可靠性產(chǎn)生負(fù)面影響，因此在剪力釘彎曲30°的條件下，需要對構(gòu)件外觀進(jìn)行檢測，避免因質(zhì)量問題或焊接材料強度不足出現(xiàn)外觀裂縫。

2 鋼結(jié)構(gòu)橋梁安裝技術(shù)

2.1 鋼板構(gòu)件安裝

鋼板構(gòu)件是橋梁結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵部件，包括底板、橫隔板、腹板等，正確安裝鋼板構(gòu)件對保證橋梁的穩(wěn)定性和承載能力至關(guān)重要。

首先，在鋼板構(gòu)件的安裝過程中，需要進(jìn)行準(zhǔn)確的測量和定位工作，確保構(gòu)件的安裝位置、角度與設(shè)計要求相符[4]。

其次，需要對構(gòu)件進(jìn)行清潔和檢查，保證表面光潔且沒有損壞或腐蝕等問題。再次，鋼板構(gòu)件的安裝可以采用多種方法，如螺栓連接、焊接等。其中，螺栓連接是常用的一種方法，需要通過適當(dāng)?shù)穆菟ㄒ?guī)格和緊固力，并按照設(shè)計要求進(jìn)行安裝。焊接連接時，需要進(jìn)行焊接工藝的選擇和控制，確保焊接接頭的質(zhì)量和強度。同時，在安裝過程中，要確保連接的緊密性和牢固性。

最后，在鋼板構(gòu)件安裝過程中，需要考慮施工安全性和效率。橋位鋼梁鋼板構(gòu)件安裝如圖2 所示。

圖2 橋位鋼梁鋼板構(gòu)件安裝

2.2 鋼筋構(gòu)件安裝

鋼筋構(gòu)件通常用于加固和增強橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性。鋼筋的安裝通常需要按照預(yù)定的鋼筋間距、彎曲和連接要求進(jìn)行。安裝過程中，需要按照設(shè)計要求將鋼筋固定在預(yù)定的位置，并確保鋼筋的對稱性和平整度，鋼筋的連接通常采用焊接、扣壓或螺栓連接等方法，具體的連接方式應(yīng)根據(jù)設(shè)計和施工要求而定。在鋼筋構(gòu)件安裝過程中，施工人員需要遵循安全操作規(guī)程，佩戴個人防護(hù)裝備，并采取適當(dāng)?shù)陌踩胧缡褂冒踩K索和防護(hù)網(wǎng)，確保施工人員的安全。

3 做好現(xiàn)場安裝驗收工作

做好現(xiàn)場安裝驗收工作是鋼結(jié)構(gòu)橋梁加工安裝技術(shù)研究與應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)，驗收工作的目的是確保鋼結(jié)構(gòu)橋梁的質(zhì)量、安全符合設(shè)計要求。在進(jìn)行現(xiàn)場安裝驗收時，需要進(jìn)行全面的檢查和評估。

首先，應(yīng)對已安裝的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行外觀檢查，包括焊接接頭、螺栓連接、鋼板構(gòu)件等，確保無明顯的缺陷、裂紋或損傷。

其次，應(yīng)對鋼結(jié)構(gòu)的尺寸、位置和角度進(jìn)行測量和比對，確保其與設(shè)計圖紙一致。

再次，需要對焊縫質(zhì)量、螺栓緊固力、鋼筋安裝等進(jìn)行檢查，以保證上述工藝環(huán)節(jié)符合相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

最后，現(xiàn)場安裝驗收時還需要綜合考慮施工的安全性和質(zhì)量控制。應(yīng)確保施工現(xiàn)場設(shè)置安全警示標(biāo)識，并保證現(xiàn)場施工嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程。除此之外，在驗收過程中，應(yīng)關(guān)注施工過程中的質(zhì)量記錄和質(zhì)量控制措施，如焊接工藝記錄、焊工資質(zhì)、焊接試塊等。

4 結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)橋梁加工安裝技術(shù)的研究與應(yīng)用對現(xiàn)代橋梁工程的發(fā)展具有重要意義。深入研究和應(yīng)用這些技術(shù)，可以不斷提高橋梁的制造質(zhì)量、施工效率和安全性。同時，隨著橋梁設(shè)計和建設(shè)的不斷創(chuàng)新，鋼結(jié)構(gòu)橋梁加工安裝技術(shù)也需要不斷適應(yīng)和更新。因此，未來應(yīng)該進(jìn)一步探索新的工藝和技術(shù)，并結(jié)合數(shù)字化建模和智能化制造的發(fā)展趨勢，不斷提升鋼結(jié)構(gòu)橋梁加工安裝的精確性和效率。希望通過持續(xù)的研究和創(chuàng)新，能夠為橋梁工程的可持續(xù)發(fā)展和城市交通的進(jìn)步作出更大貢獻(xiàn)。