城市立交曲线形钢箱梁制造关键技术

张 亚 娟

(中铁宝桥集团有限公司，陕西 宝鸡 721006)

城市立交曲线形钢箱梁制造关键技术

张 亚 娟

(中铁宝桥集团有限公司，陕西 宝鸡 721006)

以呼和浩特市南二环快速路工程中一段具有代表性的钢箱梁为例，对曲线形钢箱梁制造的特点及难点进行了介绍，并阐述了钢箱梁块体的扭曲线形及板单元一次性切割等工艺制造技术，可为同类工程施工提供参考。

钢箱梁，曲线，制造，工艺

1 工程概况

呼和浩特市南二环远经二路互通式立交工程是呼和浩特市城市道路路网建设中的重要部分。项目的建成不仅能够改善呼和浩特市区的内部交通网络，方便市区的交通联系，同时还能起到提高车辆行驶安全和舒适性以及满足周边地区开发的作用，主要为途径区内的地方交通和沿线到达出发的交通服务。

工程设主线及匝道，路线较为复杂，主线及匝道辅线上均有采用钢箱梁。由于项目地处于北方寒冷区域，钢箱梁主要材料采用Q345qE钢。下面以其中一条具有平曲线和竖曲线共同构成的空间三维曲线线形的匝道为例进行阐述曲线形匝道钢箱梁的制造技术。钢箱梁断面如图1所示。

2 工程制造难点

曲线形钢箱梁桥轴中心线是由平曲线和竖曲线共同构成的空间三维曲线。结合生产制造实际总结制造难点如下：

1)由于钢箱梁线形不仅有平面曲线线形，其纵桥向设有竖曲线及横桥向也有坡度变化，腹板的长边形状上还需考虑叠加竖曲线和拱度的参数。需要逐个计算放样确定。

2)该钢箱梁线形具有空间曲线线形和横桥向1.5%～4.5%的坡度变化，所以钢箱梁节段扭曲的比较厉害。这对顶板上U形肋的加工、钢箱梁箱口尺寸精度的控制、组装线形精度控制及焊接变形控制造成很大的困难。

3 工程制造关键技术

本制造技术主要阐述顶底腹板后切、扭曲曲线梁制作及曲线梁节段焊接变形控制等关键技术。匝道桥为便于运输多采用工厂内制成小块体，运输至桥位再拼焊成整体的制作工艺。为保证该桥钢箱梁制造质量，提高生产效率，钢箱梁制造采用“零件→板单元→块体单元→预拼装→涂装→桥位焊接”的生产方式。

根据该桥设计特点、运输条件及架设方案等因素，将钢箱梁进行长度分段、宽度分块制造。根据运输界限进行横向分块小于3.5 m(横向分块见图2)，考虑受力等因素钢箱梁纵向分段(纵向分块长度均小于13 m，见图3)。横、纵向分块均满足经济公路运输要求。

3.1 顶、底、腹板后切工艺

根据钢箱梁分段分块方案，梁段块体单元主要由顶板单元、底板单元、隔板单元及腹板组成。零件除隔板和腹板两长边需采用数控切割机预先下料外，顶板和底板均采用定尺的钢板预处理后直接参与组装制造板单元的制造方法，待块体箱梁组装焊接完成后再切割顶底板周边及腹板的短边。具体工艺要点如下所述：

1)将预处理过的钢板放置在平台上划出组装基准线。以基准线为基准在顶底板上划出隔板、腹板、加劲肋的组装位置线；以基准线为基准在腹板上划出隔板及加劲肋的组装位置线。

2)在平台上按组装线组装加劲板，完成板单元的组装。

3)在专用设计制作的焊接反变形胎架上采用“反变形”技术焊接顶底板单元上的加劲肋，控制板单元的焊接变形。矫正板单元翘曲变形以满足对接时平面度的要求，并以纵基线为基准修正横基线，对板单元进行标识、存放。

4)采用“倒装法”进行组装，将顶板单元铺于平台上，先组装侧隔板单元，再组装腹板、底板单元，考虑到转运及吊装对块体单元几何精度影响，对此类型结构需进行加固。

5)施焊顶板、底板、腹板、隔板之间的焊缝，制作完成块体。

6)探伤合格后全面修整块体单元的变形及基准线后，以基线为基准，每隔500 mm确定一处切割点，将各点连线即可划出一条曲线切割线。采用小车沿曲线切割线焰切顶、底板周边及其坡口。

此一次性切割工艺相较传统先下料的工艺具有的优点为：仅切割一次减少了切割工作量，下料工艺预留量大小不用考虑及后切完成后梁段端口外观质量高等优势。

3.2 扭曲曲线梁段块体制作工艺

在梁段顶面布置8个测量监控点，用于块体组装检测。由于曲线梁桥位匹配精度要求高，而桥面横坡缓和渐变。在立体模型上精确布置出各测量点，放样出各测量点相对顶板单元纵横基线交点的平面坐标。制作时设置水准仪及全站仪精确布置及测量监控各测点。

扭曲曲线形钢箱梁制作的工艺要点如下：

1)准确的计算放样腹板长边的线形是扭曲梁段组装精度控制的保证。

2)在腹板单元的制造时，需要将腹板上纵向的加劲肋在组装块体完成后再组装焊接，便于梁段块体线形的控制及调整。

3)顶板单元上U形肋的刚性较大，弯曲和扭曲均不容易操作。所以一个节段长度内线形矢高不大于20 mm时将U形肋按直线形制作，同时隔板下料需考虑U肋槽口的变化；在一个节段长度内线形矢高较大时采取U形肋对接的方法完成线形变化。顶板单元组焊完成后需要热矫出扭曲的变化趋势。底板单元上为板条肋按板肋线形组装即可，同样需矫出扭曲的变化趋势。同时顶板和底板上设置检测点检测顶板和底板单元的扭曲变形达到要求。

4)组装块体梁段时以腹板长边及隔板为内胎调整线形与顶底板组装，必要时需要增加支撑。组装完成后全面矫正各项线形及严格控制好箱口尺寸。

3.3 焊接变形控制技术

1)钢板对接焊缝的焊接。

钢板对接采用埋弧自动焊平位双面焊接。从坡口形式、坡口大小、焊接顺序以及预设反变形和预留焊接收缩量等各种方法控制焊接变形。在焊接过程中采用两面交替焊接，以减少焊后变形及焊接残余应力。为了保证焊缝端部的质量，避免出现焊接缺陷，焊接时焊缝端部安装同材质、同厚度、同坡口的引弧板和熄弧板，焊接完成后切除引板，将焊缝端部打磨平整。

2)底板与板肋的焊接及顶板与U肋的焊接。

在专用的反变形焊接胎架上用CO2焊机配合焊接智能小车，在船位施焊板肋焊缝，确保板肋与底板的垂直度。在焊接中严格控制焊接方向和焊接顺序以尽量减小焊接变形。所有焊缝焊接时都保持焊接方向一致，根据板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，以减小扭曲变形和侧弯。

3)块体焊接。

焊接过程中构件翻身，使焊缝处于有利焊接作业位置。必要时在箱口和内部适当位置增加临时支撑，增加结构的整体刚度，减小由于焊缝收缩引起的几何尺寸变化。

4 结语

本曲线形匝道桥钢箱梁制作技术适应性强，可适用于各种曲线形的匝道桥钢箱梁的制作，不需要很大场地及对设备要求也不高。本制造技术在提高曲线梁制作质量的同时，降低了制作成本，缩短了制作周期，具有明显的经济效益。

[1] TB 10212—2009，铁路钢桥制造规范[S].

[2] JTG/T F50—2011，公路桥涵施工技术规范[S].

[3] 呼和浩特市快速路工程钢箱梁施工图设计文件[Z].

[4] 呼和浩特市快速路工程钢箱梁制造工艺方案[Z].

[5] 呼和浩特市快速路工程钢箱梁制造验收规则[Z].

Critical curve-style steel box girder manufacture technology of urban overpass

Zhang Yajuan

(ChinaRailwayBaojiBridgeGroupCo.,Ltd,Baoji721006,China)

Taking one representative steel box beam of Nanerhuan fast expressway engineering in Huhhot as an example, the paper introduces curve-style steel box beam manufacture features and difficulties, and describes distortion and disposable cutting technologies, which has provided some guidance for similar engineering construction.

steel box girder, curve, manufacture, technology

1009-6825(2015)07-0173-02

2014-12-22

张亚娟(1980- )，女，工程师

U445.47

A