大型懸索橋的鋼箱梁制作

陳勇

摘要：本文主要針對(duì)同濟(jì)大橋所具備的結(jié)構(gòu)特征，并對(duì)單懸索橋鋼箱梁板單元的制作，總拼組裝等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，同時(shí)做好鋼梁箱的制作質(zhì)量的控制。

關(guān)鍵詞：大型懸索橋;鋼箱梁;鋼結(jié)構(gòu)

1工程概況

同濟(jì)大橋位于廣西貴港市，橫跨郁江航道。大橋?yàn)樽藻^式懸索橋，跨度布置為50m+140m+280m+140m+50m，總長(zhǎng)660米，上部梁體除錨固梁段采用混凝土箱梁外，其余梁段均為鋼箱梁，錨固梁段兩岸共長(zhǎng)142米，鋼箱梁梁段長(zhǎng)518米;梁體位于半徑5000米（路冠）的圓曲線和2.35%的縱坡上。

2鋼箱梁制造關(guān)鍵技術(shù)

2.1板單元制造技術(shù)

板單元制作按照“預(yù)處理→下料加工→U形肋組裝→反變形焊接→組焊接板→修整”的順序進(jìn)行制造。其關(guān)鍵工藝如下：

1）鋼板預(yù)處理。下料前用滾板機(jī)滾平消除殘余內(nèi)應(yīng)力，然后在預(yù)處理線上進(jìn)行拋丸除銹、噴涂車間底漆。除銹等級(jí)為GB8923，88標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的Sa2.5級(jí)，噴涂無機(jī)硅酸鋅車間底漆一道（厚度不小于25 μm）。

2）零件的下料加工。根據(jù)零件的具體形狀和大小確定下料方法，對(duì)較長(zhǎng)矩形板件采用多嘴頭門式切割機(jī)精切下料，對(duì)隔板等形狀復(fù)雜的板件采用CAM系統(tǒng)的數(shù)控切割機(jī)精切下料;對(duì)較薄的主要零件，采用等離子切割;鋼板對(duì)接坡口采用火焰精密切割、刨邊機(jī)或銑邊機(jī)加工;過渡斜坡采用斜面銑床加工。

3）U形肋的加工工藝。本橋有兩種斷面尺寸的U形肋，板厚為8 mm/6 mm。U形肋采用等離子切割機(jī)精切下料，用雙面銑床機(jī)加工兩長(zhǎng)邊及坡口，在電液聯(lián)動(dòng)數(shù)控折彎設(shè)備上折彎成型。

4）U形肋組裝技術(shù)。采用軌道移動(dòng)壓頭設(shè)計(jì)，通過液壓壓緊將U形肋安裝定位在頂板或底板上，組裝動(dòng)作快捷，壓力可調(diào)，適應(yīng)不同板厚，而且具有精度高、效率高、無損傷等優(yōu)點(diǎn)，能夠較好的控制U形肋組裝精度以及與面板組裝間隙。

5）反變形焊接技術(shù)。板單元U形肋焊縫，設(shè)計(jì)要求焊縫熔深有效厚度不小于8 mm，同時(shí)保證不焊漏。采用CO2氣體保護(hù)船位自動(dòng)焊工藝。制作專用的反變形胎架，根據(jù)不同的板單元寬度、厚度，橫向設(shè)置不同的反變形量，兩邊用絲杠壓緊實(shí)現(xiàn)船位無馬施焊。焊接時(shí)先向一側(cè)傾斜一定的角度，將U形肋同側(cè)的焊縫焊接完成后，再將板單元向相反的方向傾斜相同的角度，焊接另外一側(cè)的焊縫，所有焊縫焊接時(shí)都保持焊接方向一致，根據(jù)U形肋數(shù)量以及焊縫焊接時(shí)產(chǎn)生側(cè)向彎曲的傾向安排合理的焊接順序，減小產(chǎn)生扭曲變形和側(cè)向彎曲變形。

2.2鋼箱梁總拼制造技術(shù)

2.2.1鋼箱梁總拼組裝工藝

鋼箱梁在總拼胎架上采取“正裝法”依次組焊6個(gè)-8個(gè)節(jié)段，即以胎架為外胎，橫隔板、內(nèi)腹板為內(nèi)胎分步組焊。通過測(cè)量塔和橫向基準(zhǔn)點(diǎn)即“三縱一橫法”控制單元件就位，在盡可能少的馬板約束下施焊，鋼箱梁整體組焊工藝如下：

1）以中間測(cè)量塔和對(duì)線墩為基準(zhǔn)定位各節(jié)段的基準(zhǔn)塊體;

2）以基準(zhǔn)塊體縱、橫基線為基準(zhǔn)對(duì)稱組裝兩邊底板單元，并用彈性馬板與胎架固結(jié)。檢查合格后，對(duì)稱施焊，依次組裝至斜底板單元處。

3）分別以兩端測(cè)量塔和底板縱、橫基線為基準(zhǔn)組裝縱橫隔板單元，同時(shí)組裝支座加勁及橫向擋塊。

4）分別以兩端測(cè)量塔和縱橫隔板基線為基準(zhǔn)組裝頂板單元，檢查合格后，對(duì)稱施焊。

5）頂板單元組焊完畢后，以中間測(cè)量塔為基準(zhǔn)修正縱橫基準(zhǔn)線，并以其為基準(zhǔn)劃頂板單元向塔向配切線。采用小車配切頂板單元。

6）全面檢測(cè)鋼箱梁幾何尺寸，合格后解除與胎架連接馬板，并修磨點(diǎn)焊馬板部位。然后復(fù)查相鄰兩箱段接口匹配情況，超差時(shí)進(jìn)行修整，合格后組焊預(yù)拼裝匹配件等。

2.2.2鋼箱梁總拼焊接技術(shù)

鋼箱梁節(jié)段斷面大，焊接接頭形式種類多，焊接位置具有全位置的特點(diǎn)，它不僅要保證焊縫質(zhì)量，而且要保證箱梁產(chǎn)生的變形最小。因此鋼箱梁總拼焊接采取以下焊接工藝和保證措施：

1）縱向?qū)雍缚p全部采用單面焊雙面成型工藝進(jìn)行焊接，背面貼陶質(zhì)襯墊，焊接時(shí)用CO2氣體保護(hù)焊打底，埋弧自動(dòng)焊蓋面。焊縫間隙控制在（6士2）mm，打底焊縫厚度控制在8 mm左右。埋弧自動(dòng)焊填充時(shí)控制線能量和層間溫度確保焊縫性能，蓋面焊道采用1道焊接完成，控制余高和焊縫外觀成型。

2）橫隔板接板與下部橫隔板采用雙面K型坡口熔透焊，單側(cè)焊后背面清根熔透焊。焊前用馬板定位，焊縫間隙控制在（6士2）mm。

3）縱隔板與底板、橫隔板與頂?shù)装搴缚p設(shè)計(jì)為普通T型角焊縫，施工時(shí)采用CO2氣體保護(hù)焊，配ER50-6（φ1.2mm）實(shí)芯焊絲進(jìn)行焊接。

4）頂、底板U形肋和橫隔板的焊接。采用實(shí)芯焊絲C02氣體保護(hù)焊焊接，采取連續(xù)焊過倒角的方式，在U形肋拐角處不允許斷弧，一次將切角焊封，對(duì)U形肋與橫隔板角焊縫的端部進(jìn)行包角處理，并對(duì)成型不勻順的地方進(jìn)行修磨。

3鋼箱梁制造質(zhì)量控制

3.1原材料質(zhì)量控制

所有原材料均通過公開招標(biāo)確定供貨單位。原材料進(jìn)廠后依據(jù)《材料采購(gòu)計(jì)劃》和《原材料檢驗(yàn)試驗(yàn)工作流程》規(guī)定進(jìn)行了外觀質(zhì)量檢查和化學(xué)成分、力學(xué)性能的取樣復(fù)檢，杜絕有未經(jīng)檢驗(yàn)或檢驗(yàn)不合格的原材料投入生產(chǎn)使用，并按照材料管理制度，做到分類堆放、標(biāo)識(shí)明確、專料專用、隨用隨取，具備可追溯性。

3.2工裝控制

為全面控制鋼箱梁制造質(zhì)量，保證幾何精度，生產(chǎn)制造過程設(shè)計(jì)運(yùn)用了一批專用工裝設(shè)備，如U形肋組裝機(jī)、反變形焊接胎架等，用工裝設(shè)備的精度來保證產(chǎn)品批量制造質(zhì)量，避免了人工技能差別對(duì)質(zhì)量的影響。各工序設(shè)備和工裝的首件產(chǎn)品均經(jīng)驗(yàn)證合格后投入批量生產(chǎn)?？偲刺ゼ苊可a(chǎn)一輪，要進(jìn)行一次檢測(cè)。重點(diǎn)檢查線形、預(yù)拱度及胎架剛度，檢測(cè)結(jié)果均有詳細(xì)記錄并報(bào)監(jiān)理工程師備案。

3.3工藝控制

為保證鋼箱梁生產(chǎn)制造，技術(shù)人員與設(shè)計(jì)人員深入溝通，領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖，進(jìn)行深入的工藝研究和開發(fā)，針對(duì)鋼箱梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和質(zhì)量要求，編制了《鋼箱梁制造工藝方案》《制造驗(yàn)收規(guī)則》等，用于指導(dǎo)生產(chǎn)的全過程，控制施工質(zhì)量。針對(duì)板厚種類，焊接接頭形式制作了17組代表了全橋各種連接的焊縫接頭焊接工藝試驗(yàn)，并通過了專家評(píng)審，作為編制焊接工藝的依據(jù)。

3.4人員控制

明確各級(jí)施工人員的職責(zé)和權(quán)限。針對(duì)特殊工種和關(guān)鍵工序進(jìn)行專項(xiàng)技術(shù)培訓(xùn)和交底，并組織焊工等關(guān)鍵工種進(jìn)行理論及實(shí)作考試，擇優(yōu)持證上崗;生產(chǎn)過程中，技術(shù)、質(zhì)檢部門分批、分級(jí)對(duì)管理人員和工序操作人員進(jìn)行質(zhì)量技術(shù)交底，做到質(zhì)量技術(shù)交底到班組、到人，技術(shù)服務(wù)到現(xiàn)場(chǎng)。重點(diǎn)加強(qiáng)了工序過程控制，以工序質(zhì)量來保證成品質(zhì)量。

4結(jié)語

同濟(jì)大橋鋼箱梁的制造過程中，采用了先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備及優(yōu)化工法，高精度自動(dòng)定位板單元組裝技術(shù)、反變形焊接技術(shù)、梁段組焊與預(yù)拼裝并行技術(shù)等，鋼箱梁制造質(zhì)量及進(jìn)度均得到了保證。

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