崇启大桥曲线形变截面钢箱梁梁段制造工艺技术

董淑云 中铁山桥集团有限公司 066200

崇启大桥曲线形变截面钢箱梁梁段制造工艺技术

董淑云 中铁山桥集团有限公司 066200

介绍了崇启大桥曲线形变截面钢箱梁梁段在制造过程中所采用的制造工艺技术，为同类型桥梁制造提供参考。

曲线形；变截面；钢箱梁；梁段； 制造

curvilinear；variable cross-section；steel box girder beam segment；fabrication

1.工程概况

崇启大桥是崇启通道工程（江苏段）中的主航道桥，为双幅102m+4×185m+102m的六跨连续梁桥，是目前国内该种桥型的最大跨径桥梁。桥面纵坡为2.8%，全桥均处于R=25000m的圆弧竖曲线上，梁高采取二次抛物线，主跨、次边跨自跨中向两端逐步由4.8m变化为9.0m，边跨自次边跨由9.0m逐步又变为3.5m，如图1所示。

钢箱梁顶、底板为正交异性板结构，顶板设有U形肋、底板设有T形肋和板式加劲肋；横桥向设置两道腹板，腹板设有板式加劲肋；横隔板采用实腹板式和桁架式两种形式，腹板外侧横隔板和横肋对应位置均设置挑臂。钢箱梁间工厂连接采用顶板、腹板及其加劲肋、底板及其加劲肋焊接，顶板U肋高强螺栓连接。

2.钢箱梁的结构特点

钢箱梁为梁高采用二次抛物线、变截面箱梁，底板单元纵向为曲线形。为避免横隔板、腹板和挑臂单元与顶板单元的仰位焊接，设置有采用倒装法焊接的桥面块体。桥面块体拼焊结束后进行180度空中翻转与箱体下部结构的腹板、隔板实现全断面对接焊。底板单元纵向线形控制，桥面块体与下部结构的横、纵向位置精度控制在钢箱梁整体几何尺寸控制方面起着至关重要的作用。全桥钢箱梁共162个梁段，梁段图见下图2。

3.钢箱梁梁段制造工艺方案

3.1 板单元划分

钢箱梁梁段制造分为三个阶段，即板单元制造，桥面块体制造和梁段制造。在满足设计要求和大桥制造质量的前提下，综合考虑供料、运输及批量生产等因素，尽可能将板单元尺寸作大，以减少其种类和数量及拼接工作量，对梁段板单元进行了划分，见图3。

3.2 板单元制作

3.2.1 顶板单元：顶板多嘴精切下料，一头留配切量，焊接边留焊接收缩量。U肋下料后经过矫正、机加工、压制成型后钻孔。用胎型组装，组装时将纵、横基线返到顶板上，并打上样冲眼。板单元角焊缝焊接时，组装好的板单元卡固在反变形胎上，反变形胎倾斜约30°角后焊接。焊接时用CO2自动焊小车施焊。自动焊小车焊不到处，用CO2气体保护半自动焊，焊接从中间向两侧并同向施焊。焊接完成后，待最后一条焊缝冷却后松开固定卡，并进行适当修整，在上平台进行修整检验，保证顶板平面度。

3.2.2 底板单元：底板用多嘴精切下料，一头留配切量，焊接边留焊接收缩量。T形肋盖板多嘴精切下料，腹板数控精切下料，T形肋单件组焊后修形，二次切头。在平台上设置与底板等宽的不同高度的垫板条预置反变形组装底板单元，用CO2自动焊机施焊。底板单元焊接后在检测胎架上检测、修形。修形拱度值较理论值＋5mm，底板线形检测胎架见图4。

图1 主桥跨度布置图

图3 钢箱梁梁段板单元划分

图2

图4 底板线形检测胎架

3.2.3 腹板单元：腹板采用多嘴精切下料，一头留配切量，焊接边留焊接收缩量。竖肋划线组成T形，焊接采用CO2气体保护焊，并控制变形。在反变形胎上划线组焊水平肋、竖肋，用CO2自动焊机施焊，焊后控制松卡温度，并进行适当修整。在检测平台上检查板单元平面度。

3.2.4 横隔板单元：横隔板不仅是钢箱梁的骨架，而且在梁段组装时起到内胎的作用，其制造精度直接影响梁段的几何尺寸和相邻梁段箱口间的匹配精度，制作过程中严格控制尺寸精度。主板用数控精切下料，其它板件采用多嘴精切下料。划隔板纵、横基线，以基线为基准划肋板位置线，水平肋、竖肋均以位置线为基准定位组装。在反变形胎上用CO2半自动焊机施焊，以减小焊接变形和修整量。

3.2.5 横撑单元：采用数控精切下料，控制板件平面度和直线度。组焊时用胎型控制其外形尺寸和T形腹板与节点板的位置尺寸。采用CO2半自动焊，焊后修整控制平面度和垂直度。

3.2.6 挑臂横隔板、横肋单元：T型腹板用数控精切下料，其它板件采用多嘴精切下料。控制板件平面度和直线度。采用侧造法在平台上进行组装，用CO2半自动焊机施焊。用工型矫正机修整。

3.3 桥面块体制做

桥面块体采用倒装法。以胎架为外胎，各板单元按纵、横基线就位，辅以加固设施。腹板接板、纵肋等端部焊缝留200mm长暂不焊接。桥面块体的制作工艺流程：中间顶板→边顶板→横隔板接板→腹板接板→挑臂单元→翻身。

3.3.1 组装顶板单元：在七块顶板单元参与块体组装前，先在专用胎架上以中心一块顶板单元作为总拼定位基准单元，两侧各三块板单元拼焊成两个吊装板块。组装时使用预留焊接收缩量的样板控制焊缝两侧相邻U形肋的中心距，焊前预置反变形。在桥面块体拼装胎架上定位中心顶板单元，横向定位以板块上的纵基线及胎架上的标志线为基准，纵向定位以胎架上的标志线及板单元横基线为基准。中心顶板完成定位后，以横、纵基线为基准依次向两边组焊三拼板单元。

3.3.2 组装横隔板接板：以顶板的横基线和胎架的纵基线为基准，组装横隔板接板，并焊接其与顶板的焊缝。组装时控制横隔板接板的垂直度。

3.3.3 组装腹板接板：隔板接板单元组焊完成后依据胎架两端测量塔纵基线为基准用激光经纬仪在顶板上划出腹板接板组装线组装腹板，同时用纵基线控制腹板的角度。

3.3.4 组装挑臂单元：以顶板上挑臂板定位线为基准，组装挑臂单元，注意纵向高度及水平两个方向的线形变化，先焊接其与顶板的焊缝再焊接与腹板的立焊缝。

3.3.5 组装吊耳翻身：全部板单元组焊完成并经检验合格后，组焊翻身吊耳，见图5。

图5

3.4 梁段制做

箱体底板二次抛物线形通过总拼胎架控制，拼装胎架对应梁段隔板位置均设置支撑横梁，横梁间由纵梁加固，横纵梁上有与设计二次抛物线形相拟合的线形牙板，同时在胎架中考虑纵横向预拱度，通过牙板线形来控制梁段制造时的线形。

3.4.1 拼装胎架设计

3.4.1.1 拼装胎架设在厂房内，避免天气环境不利影响。

3.4.1.2 胎架纵向各点标高按设计图给定底板二次抛物线的线形和桥梁竖曲线线形设计；横向考虑焊接变形和重力的影响，设置适当的上拱度。

3.4.1.3 胎架基础必须有足够的承载力，确保在使用过程中不发生沉降。胎架要有足够的刚度，避免在使用过程中变形。

3.4.1.4 在胎架上设置纵、横基线和基准点，以控制梁段的位置及高度，确保各部尺寸和立面线形。胎架外设置独立的基线、基点，以便随时对胎架进行检测。

3.4.1.5 胎架设有可拆装支撑，便于梁段出胎，并满足运梁平车进出方便和安全的要求。

3.4.1.6 梁段下胎后，重新对胎架进行检测，做好检测记录。

3.4.2 标准梁段制做

桥面块体制造完成后在拼装胎架上进行梁段组焊。组装采用正装法，以胎架为外胎，以横隔板为内胎，各板单元按纵、横基线就位，辅以加固设施确保精度和安全。为使梁段对接时易于调准各板件的相互位置，将底板、腹板的纵肋端部焊缝留200mm长暂不焊接。梁段组装按照底板→横隔板→腹板→桥面块体→梁段拼装的顺序进行。

3.4.2.1 组装底板单元：将梁段中间底板单元置于胎架上，使其横、纵基线在无日照影响的条件下与胎架上的基线精确对正，并将其固定，然后依次对称组焊两侧底板板块，组装时按设计宽度精确预留焊接收缩量，纵向控制端口垂直度。

3.4.2.2 组装横隔板单元及底板横肋：以底板的横基线和胎架的纵基线为基准，组装横隔板单元和底板横肋，并焊接其与底板的焊缝。组装时控制横隔板与底板的纵向角度和隔板上缘高程，并兼顾隔板横向2%坡度。焊接时要从梁段中间向两侧对称施焊。

3.4.2.3 组装腹板单元：横向以胎架端头标志塔上的基准线为基准、纵向以梁段底板基准端的基线为基准定位腹板。腹板定位时控制梁段腹板纵向直线度和腹板上缘高程，精确预留横隔板与腹板的焊接收缩量，保证焊接后钢箱梁的外形尺寸。先完成腹板与底板的平焊，再焊接横隔板与腹板的立位焊缝，但上端预留200mm暂不焊接，待桥面板块定位后再焊接此部分焊缝。

3.4.2.4 组装桥面块体：梁段腹板组焊完成后，将制造好的桥面块体单元与梁段下部结构进行拼装，横向以标志塔上的定位基线和桥面块体的纵向基线来精确定位，纵向先验证返到顶板上的组装定位基准线，同时用经纬仪校正该基准线与桥梁中心线的垂直度。定位桥面块体时控制腹板接板与腹板对接精度，及桥面块体与下部结构的横、纵向位置精度，同时兼顾梁段外形高度和横向2%坡度满足设计标准。梁段焊接分步进行，遵循先内后外、先下后上、由中心向两边的施焊原则。

4.结语

通过钢箱梁梁段正式产品的批量生产实际验证，崇启大桥曲线形变截面钢箱梁梁段制造工艺合理、可行，工装投入节省，生产效率高，产品质量稳定，梁段整体几何尺寸及线形符合制造验收标准，对于同类型桥梁的制造具有参考价值。

[1]铁路钢桥制造规范（TB 10212-98）

[2]公路桥涵施工技术规范（JTJ 041-2000）

[3]公路桥钢箱梁制造规范（DB32/T947-2006）

Fabrication technique of steel box girder on curvilinear with variable cross-section of Chongqi bridge

Dong Shuyun China Railway Shanhaiguan Bridge Group Co., Ltd. 066200

this article describes fabrication technique adopted in manufacture process of bridge steel box girder on curvilinear with variable cross section of Chongqi bridge, provides refereces for fabricating of same kind bridge.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.08.041