委内瑞拉迪阿铁路桥钢结构焊接制造工艺

赵庆杉

1. 概述

委内瑞拉迪阿铁路桥采用钢混结合双线简支梁设计，是委内瑞拉北部平原铁路第一座钢桥，该桥3跨，桥面板宽10.4m，梁高3.088m，桥长111m，每跨由4个盆式橡胶支墩支承。

2. 结构特点

本桥结构类型为有砟轨道钢-混凝土简支结合梁，跨度为31.5m，钢箱梁采用双箱单室，钢箱梁宽6.4m, 箱高2.7m，两箱中心距为4.0 m，箱梁中心线与线路中心线重合。两箱梁之间每隔4.5~6.0m设置有横梁，将两箱梁连成稳定的空间结构，横梁为工形断面。一孔钢箱梁由6个纵梁块体和9个横梁截面构成，单个纵梁类型为等高度箱型钢混结合梁，钢梁断面为开口箱型。本桥采用栓焊结合的连接方式，梁段之间纵向采用上翼缘板工地焊接，腹板、底板采用高强度螺栓连接。桥梁横向由两个开口箱型及两箱之间的工形横梁构成，箱型与横梁采用上翼缘板工地焊接，腹板、底板采用高强度螺栓连接。钢箱梁三孔桥断面如图1所示。

3. 焊接工艺评定

（1）母材 焊接工艺评定试验用钢板为Q345q D钢板，钢板的化学成分和力学性能均符合GB/T 714—2008《桥梁用结构钢》中规定的要求。

（2）焊接工艺 采用埋弧焊+CO2气体保护焊+定位焊工艺。埋弧焊采用 EH-14+JF—B焊丝，CO2焊采用E71T—1药芯焊丝，定位焊采用E7018焊条和E71T—1药芯焊丝。

（3）焊接参数 按照合同要求，本桥焊接工艺评定按照美标AWS D1.5执行。经过对全桥结构及板厚分布的归纳总结，选取8组焊接工艺评定试验，包括4组对接焊缝、4组角焊缝。试板的板厚组合、坡口形式及焊接位置等如表1所示。焊接工艺评定试验用参数如表2所示。

（4）工艺评定试验结果 接头力学性能试验结果如表3 所示，由表3可看出各项数据均符合AWS D1.5中相关规定。部分接头宏观腐蚀断面如图2所示，可见熔合状况良好。

4. 钢箱梁的组装及焊接

纵梁为开口箱形，主要由底板、腹板、上翼缘及箱内隔板、加劲肋等组成，杆件断面宽度2.4m，高度2.7m，长度分别为10.25m及12.1m两种。纵梁整体结构形式如图3所示。

图1 委内瑞拉迪阿铁路钢箱梁三孔桥

表1 焊接工艺评定试验项目

表2 焊接参数

表3 接头力学性能试验结果

图2 部分接头宏观腐蚀断面

图3 委内瑞拉迪阿铁路钢箱梁纵梁

（1）下料 板材经过预处理线完成预处理后，采用数控切割机下料。由于开口箱体隔板顶板与上翼缘板有焊接及修整，所以箱梁腹板在设计预拱度基础上按二次抛物线预加了一定拱度。腹板采用双嘴对称切割的方式，保证单个箱体每两片对应腹板拱度值基本相同，避免相对拱度差超差。中间梁底板及腹板两端留量以备箱梁出孔后的二次切割从而保证梁体长度。隔板周边、横梁接头板等板件预留机加工量。

（2）组焊板单元 划线组装焊接腹板单元、隔板单元，其中腹板与上翼缘的焊缝采用埋弧焊焊接，其余焊缝采用CO2气体保护焊。

腹板单元组装时，在上翼缘划线，将上翼缘组焊到腹板上，严格控制水平肋至上翼缘的距离，组装竖肋时保证肋板间距。隔板与其加劲肋及人孔护圈等组焊为隔板单元。

（3）箱体组焊 将底板置于设有拱度的胎型上，以底板上的螺栓孔为基准划出底板的纵向、横向基准线，然后由基准线生成隔板位置线、腹板位置线。

按线在底板上组装隔板单元。先用CO2气体保护焊完成隔板焊缝，然后采用埋弧焊完成腹板与底板焊缝的焊接，最后焊接隔板单元的顶板与箱梁上翼缘的对接焊缝。组成箱体后在竖肋处测厚，配刨斜垫后打入箱体保证与箱梁底板顶紧，焊接时由竖肋顶紧端往上焊接，焊接采用CO2气体保护焊。钢箱梁纵梁组焊顺序如图4所示。

（4）桥址架设及组装焊接顺序 箱梁分段间工地连接采用栓焊结合的方式，即上翼缘焊接，底板、腹板通过拼接板采用高强度螺栓连接。横梁与箱梁间的工地连接为高强度螺栓连接。施工顺序为先采用冲钉和普通螺栓进行组装，之后先焊后栓。工地焊接定位焊采用部分焊条电弧焊，其余大部分均采用CO2气体保护焊。

钢箱梁远涉重洋运至桥位处，考虑到减小应力与变形对桥型的影响，根据实际情况制定了组装顺序，钢箱梁组装及焊接顺序如图5所示。首先将A2节段吊放在放置方木的地面上，采用栓接方式与其对应的横梁进行连接，然后将A2节段与横梁吊至临时支墩工字钢上。标高及横纵向位置检测合格后，起吊B2节段。吊至临时墩上后，用两个QYL50千斤顶调节标高，精调装置调节横纵向位置。B2节点就位后，采用栓接方式与A2节段与横梁进行连接，在地面方木上将A1、C1节段对应的横梁进行螺栓连接。吊车移动，起吊A1节段。起吊方式及调节方式同B2节段。两侧的A1、C1节段就位后，吊装B1、D1节段。

图4 钢箱梁纵梁组焊顺序

图5 钢箱梁组装焊接顺序

5. 结语

本桥是委内瑞拉迪阿铁路上第一座钢桥，该项目地理位置远离祖国万里之外加上爆发登革热，而且这个国家物资匮乏频发枪战和持枪抢劫，使得人身安全都没有保障，但是我们全体人员团结一致克服种种不利条件，圆满的按时、按质完成工作，显示了杆件的栓孔通过率高、几何尺寸准确，这样就保证了拼装速度。工地架设顺利，得到了业主赞扬。本工程的顺利完工，可以为国外类似工程提供参考。

[1] 杨永强，刘春凤，魏云祥. 小拼装场地下大型箱梁拼装与架设技术[J]. 钢结构, 2013(6)： 73-76.

[2] 魏明霞，魏云祥. 香港昂船洲大桥锚腹板制造工艺设计[J]. 钢结构, 2006(6)： 81-82.

[3] 胡广瑞. 大型公路钢箱梁整体拼装制造线形和尺寸的控制[J]. 钢结构, 2006(5)：74-75.