大型悬索桥的钢箱梁制作

陈勇

摘要：本文主要针对同济大桥所具备的结构特征，并对单悬索桥钢箱梁板单元的制作，总拼组装等关键技术进行简单的介绍，同时做好钢梁箱的制作质量的控制。

关键词：大型悬索桥;钢箱梁;钢结构

1工程概况

同济大桥位于广西贵港市，横跨郁江航道。大桥为自锚式悬索桥，跨度布置为50m+140m+280m+140m+50m，总长660米，上部梁体除锚固梁段采用混凝土箱梁外，其余梁段均为钢箱梁，锚固梁段两岸共长142米，钢箱梁梁段长518米;梁体位于半径5000米（路冠）的圆曲线和2.35%的纵坡上。

2钢箱梁制造关键技术

2.1板单元制造技术

板单元制作按照“预处理→下料加工→U形肋组装→反变形焊接→组焊接板→修整”的顺序进行制造。其关键工艺如下：

1）钢板预处理。下料前用滚板机滚平消除残余内应力，然后在预处理线上进行抛丸除锈、喷涂车间底漆。除锈等级为GB8923，88标准规定的Sa2.5级，喷涂无机硅酸锌车间底漆一道（厚度不小于25 μm）。

2）零件的下料加工。根据零件的具体形状和大小确定下料方法，对较长矩形板件采用多嘴头门式切割机精切下料，对隔板等形状复杂的板件采用CAM系统的数控切割机精切下料;对较薄的主要零件，采用等离子切割;钢板对接坡口采用火焰精密切割、刨边机或铣边机加工;过渡斜坡采用斜面铣床加工。

3）U形肋的加工工艺。本桥有两种断面尺寸的U形肋，板厚为8 mm/6 mm。U形肋采用等离子切割机精切下料，用双面铣床机加工两长边及坡口，在电液联动数控折弯设备上折弯成型。

4）U形肋组装技术。采用轨道移动压头设计，通过液压压紧将U形肋安装定位在顶板或底板上，组装动作快捷，压力可调，适应不同板厚，而且具有精度高、效率高、无损伤等优点，能够较好的控制U形肋组装精度以及与面板组装间隙。

5）反变形焊接技术。板单元U形肋焊缝，设计要求焊缝熔深有效厚度不小于8 mm，同时保证不焊漏。采用CO2气体保护船位自动焊工艺。制作专用的反变形胎架，根据不同的板单元宽度、厚度，横向设置不同的反变形量，两边用丝杠压紧实现船位无马施焊。焊接时先向一侧倾斜一定的角度，将U形肋同侧的焊缝焊接完成后，再将板单元向相反的方向倾斜相同的角度，焊接另外一侧的焊缝，所有焊缝焊接时都保持焊接方向一致，根据U形肋数量以及焊缝焊接时产生侧向弯曲的倾向安排合理的焊接顺序，减小产生扭曲变形和侧向弯曲变形。

2.2钢箱梁总拼制造技术

2.2.1钢箱梁总拼组装工艺

钢箱梁在总拼胎架上采取“正装法”依次组焊6个-8个节段，即以胎架为外胎，横隔板、内腹板为内胎分步组焊。通过测量塔和横向基准点即“三纵一横法”控制单元件就位，在尽可能少的马板约束下施焊，钢箱梁整体组焊工艺如下：

1）以中间测量塔和对线墩为基准定位各节段的基准块体;

2）以基准块体纵、横基线为基准对称组装两边底板单元，并用弹性马板与胎架固结。检查合格后，对称施焊，依次组装至斜底板单元处。

3）分别以两端测量塔和底板纵、横基线为基准组装纵横隔板单元，同时组装支座加劲及横向挡块。

4）分别以两端测量塔和纵横隔板基线为基准组装顶板单元，检查合格后，对称施焊。

5）顶板单元组焊完毕后，以中间测量塔为基准修正纵横基准线，并以其为基准划顶板单元向塔向配切线。采用小车配切顶板单元。

6）全面检测钢箱梁几何尺寸，合格后解除与胎架连接马板，并修磨点焊马板部位。然后复查相邻两箱段接口匹配情况，超差时进行修整，合格后组焊预拼装匹配件等。

2.2.2钢箱梁总拼焊接技术

钢箱梁节段断面大，焊接接头形式种类多，焊接位置具有全位置的特点，它不仅要保证焊缝质量，而且要保证箱梁产生的变形最小。因此钢箱梁总拼焊接采取以下焊接工艺和保证措施：

1）纵向对接焊缝全部采用单面焊双面成型工艺进行焊接，背面贴陶质衬垫，焊接时用CO2气体保护焊打底，埋弧自动焊盖面。焊缝间隙控制在（6士2）mm，打底焊缝厚度控制在8 mm左右。埋弧自动焊填充时控制线能量和层间温度确保焊缝性能，盖面焊道采用1道焊接完成，控制余高和焊缝外观成型。

2）横隔板接板与下部横隔板采用双面K型坡口熔透焊，单侧焊后背面清根熔透焊。焊前用马板定位，焊缝间隙控制在（6士2）mm。

3）纵隔板与底板、横隔板与顶底板焊缝设计为普通T型角焊缝，施工时采用CO2气体保护焊，配ER50-6（φ1.2mm）实芯焊丝进行焊接。

4）顶、底板U形肋和横隔板的焊接。采用实芯焊丝C02气体保护焊焊接，采取连续焊过倒角的方式，在U形肋拐角处不允许断弧，一次将切角焊封，对U形肋与横隔板角焊缝的端部进行包角处理，并对成型不匀顺的地方进行修磨。

3钢箱梁制造质量控制

3.1原材料质量控制

所有原材料均通过公开招标确定供货单位。原材料进厂后依据《材料采购计划》和《原材料检验试验工作流程》规定进行了外观质量检查和化学成分、力学性能的取样复检，杜绝有未经检验或检验不合格的原材料投入生产使用，并按照材料管理制度，做到分类堆放、标识明确、专料专用、随用随取，具备可追溯性。

3.2工装控制

为全面控制钢箱梁制造质量，保证几何精度，生产制造过程设计运用了一批专用工装设备，如U形肋组装机、反变形焊接胎架等，用工装设备的精度来保证产品批量制造质量，避免了人工技能差别对质量的影响。各工序设备和工装的首件产品均经验证合格后投入批量生产。总拼胎架每生产一轮，要进行一次检测。重点检查线形、预拱度及胎架刚度，检测结果均有详细记录并报监理工程师备案。

3.3工艺控制

为保證钢箱梁生产制造，技术人员与设计人员深入沟通，领会设计意图，进行深入的工艺研究和开发，针对钢箱梁结构特点和质量要求，编制了《钢箱梁制造工艺方案》《制造验收规则》等，用于指导生产的全过程，控制施工质量。针对板厚种类，焊接接头形式制作了17组代表了全桥各种连接的焊缝接头焊接工艺试验，并通过了专家评审，作为编制焊接工艺的依据。

3.4人员控制

明确各级施工人员的职责和权限。针对特殊工种和关键工序进行专项技术培训和交底，并组织焊工等关键工种进行理论及实作考试，择优持证上岗;生产过程中，技术、质检部门分批、分级对管理人员和工序操作人员进行质量技术交底，做到质量技术交底到班组、到人，技术服务到现场。重点加强了工序过程控制，以工序质量来保证成品质量。

4结语

同济大桥钢箱梁的制造过程中，采用了先进的技术设备及优化工法，高精度自动定位板单元组装技术、反变形焊接技术、梁段组焊与预拼装并行技术等，钢箱梁制造质量及进度均得到了保证。

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