50?m跨度钢拱桥制作技术及质量控制措施

王金龙

摘 要：东营港新建引桥工程第一跨为50 m跨度简支钢拱桥，用于连接新建引桥段和已建码头。该文介绍了该工程钢拱桥单元杆件焊接、节段组拼、成桥拼装、防腐处理等关键工艺，以及钢拱桥制造过程中的质量控制措施。

關键词：钢拱桥 制作 质量控制

中图分类号：U445.466 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（c）-0066-03

1 工程概况

该工程为单跨简支钢拱桥，采用全焊钢结构，全长50 m，计算跨径为49.3 m，桥宽10 m（主桁中心距），矢高10 m，节间距为4×5 m+2×4.65 m+4×5 m。钢拱桥由主桁架上弦杆、主桁架下弦杆、竖腹杆、上横梁、下横梁、上纵平联、下纵平联、桥门架、桥面系等组成；主桁架上、下弦杆、竖腹杆、下横梁、管架立柱采用组拼的箱型钢梁；上横梁采用400 mm×400 mm方管型钢；上、下纵平联，上、下中梁、桥面纵梁、管架梁采用H型钢；栏杆采用镀锌钢管钢拱桥结构图如图1、图2所示。

2 主要技术难点

（1）该工程主要结构杆件为焊接钢板和型钢，焊接断面较大，尤其主桁架上、下弦杆为焊接成型的箱形钢梁，断面尺寸850 mm×400mm，最长的一节长度为16.8m， 钢板厚度20mm，焊接断面较大，焊缝长且深，焊接变形控制难度大。

（2）下弦杆每根由三节箱型钢梁拼接组成，拼装过程中扭曲、侧向弯曲控制难度大。

（3）该工程主要结构杆件数量有200个，杆件组装过程中尺寸偏差控制难度大，成桥尺寸控制难度大。

（4）竖腹杆与主桁架上、下弦杆的连接方式复杂，焊接难度大。

3 制作工艺流程

主桁架上、下弦杆、竖腹杆钢型箱梁制作工序为钢板切割下料、开坡口、组装（焊接加劲板）、焊接、除锈、底漆涂装。上横梁方管型钢；上、下纵平联，上、下中梁、桥面纵梁、管架梁H型钢在车间进行抛丸除锈，底漆涂刷，在现场下料切割，焊接拼装。

钢拱桥制作主要工艺流程如下。

1∶1放样→切割下料、边缘加工→构件组装→构件焊接→除锈、底漆涂装→节段组拼→成桥拼装→面漆涂装。

3.1 下料和切割及边缘加工

（1）根据设计图纸计算出下料尺寸，直接在钢板表面上画出材料的加工界线，采用数控气割进行下料。

（2）下料时预留制作和安装时的焊接收缩余量及切割、刨边和铣平等加工余量。

（3）为了控制焊接应力，降低热影响区，采用火焰切割机对切割好的条形钢板开50°坡口，坡口间隙2 mm。

3.2 组装

主桁架上弦杆两根，每根分10节（6.075 m+5.77 m+5.43 m+5.19 m+4.72 m）制作，共20节，主桁架下弦杆2根，每根分3节（16.75 m+16.8 m+16.75 m）制作，共6节；竖腹杆18根，尺寸分别为9.349 m、8.996 m、7.798 m、5.805 m、3.015 m，杆件截面如图4所示。

（1）组装前，按图纸核对零件编号、外形尺寸和坡口方向，确认无误后组装。

（2）组装顺序根据结构形式、焊接方法和焊接顺序等因素确定。对采用埋弧焊、CO2气体保护焊及低氢型焊条手工焊等方法焊接的接头，在组装前将待焊区域的铁锈、氧化皮、污垢、水分等有害物清除干净，使其表面露出金属光泽。

（3）杆件的组装在工作台上进行，组装时将焊缝错开，预留焊接收缩量。

3.3 构件焊接

（1）焊条、焊剂使用前，要进行烘焙，低氢型焊条经过烘焙后，放在保温箱内随用随取。

（2）施焊前清除焊接区域的有害杂质，焊接后及时清除焊渣及飞溅物。

（3）钢箱梁主体内部构件焊接主要包括纵向加强劲板及腹板的焊接，要进行对称焊，先焊立角焊，后焊平角焊；先焊纵向焊缝，后焊横向焊缝。

（4）多层焊接要连续施焊，其中每一层焊道焊完后及时清理焊渣。

（5）埋弧自动焊要在距离设计焊缝端部80 mm以外的引弧板上起、息弧。焊接中不允许断弧，如有断弧要将停弧处刨成1∶5斜坡，并搭接50 mm再引弧施焊，焊后搭接处要修磨圆顺。

3.4 除锈、底漆涂装

（1）底漆涂刷前将构件铁锈、焊缝药皮、焊接飞溅物、油污、尘土等杂物清理干净。

（2）采用自动喷丸除锈机进行除锈，除锈等级不低于Sa2.5。

（3）底漆涂装：①底漆采用富锌漆，其厚度不小于75μm；②刷第一层底漆时涂刷方向应该一致，接搓整齐；③待第一遍干燥后，再刷第二遍，第二遍涂刷方向与第一遍涂刷方向垂直，这样会使漆膜厚度均匀一致。

3.5 现场拼装

现场拼装在预先搭设的工作平台上进行。平台长47.3 m，宽11 m，高0.8 m。立柱采用12#槽钢，立柱间距5 m，用槽钢对焊成口字型，立柱下用10 mm×400 mm×400 mm的钢板做垫板。平台两端立柱用12#槽钢做斜撑，中间立柱两边均有斜撑加固，斜撑一端固定在立柱上，另一端固定在横梁上。横梁采用20#工字钢，横梁中心距5 m，所有横梁都用12#槽钢连接，防止横梁横向摆动；立柱横向间距10 m，对应下弦梁中心线，立柱横向每间隔一个立柱设置一个斜拉撑，为设置预先起拱值，平台由中间16.8 m为水平段，水平段两侧为斜坡段，坡比设置为0.3%。

（1）拼装前严格检查单个构件的外形尺寸及变形情况，变形偏差超过允许范围，影响拼装质量时及时进行矫正，每拼完一个单元（或节间）检查并调整好几何尺寸，再继续进行下一个单元的拼装。

（2）拼装顺序为：第一步拼装下弦杆、下横梁、下中梁、下纵平联、桥面纵梁，完成整个桥面系的拼装；第二步拼装竖腹杆；第三部拼接钢拱桥上弦杆、上横梁、上纵平联、桥门架；最后完成其他部位的拼装焊接。

（3）主桁架下弦杆箱梁节段拼装由一台25t汽车吊进行，拼装前在工作台上放出主桁架的轮廓大样，将加工好的单元杆件吊至工作台上，按照大样进行组装。

（4）成桥拼装时，先临时固定单个主桁架，调节主桁架垂直度和主桁架中心距，在每个节段的主桁架调节到位后，再拼接上下平联，总拼时，要随时控制预拱度、拼装长度和主桁架中心距。

3.6 防腐涂装

（1）中间漆采用环氧云铁漆，其厚度不小于150 μm，面层采用聚氨酯漆，其厚度不小于150μm。

（2）面漆调制稀料要合适，面漆使用前要充分搅拌，保持色泽均匀，其工作粘度、稠度应保证涂装时不流坠，不显刷纹。金属涂层的表面应均匀一致，不得有起皮、鼓包、大熔滴、松散粒子、裂纹和掉块等缺陷。

4 焊接拼装质量控制措施

（1）焊接时选择合理的组装焊接顺序，尽量使焊接产生的变形相互抵消，从而减小构件的变形。

（2）收缩量大的焊缝先焊接，并且通过试焊确定收缩量，在正式焊接时预留相应的收缩余量。

（3）构件上对称布置的焊缝采用由2名焊工同时焊接的方法进行。

（4）对于长焊缝焊接采用分中逐步退焊或间跳焊接。

（5）在焊接前，预先将构件在变形相反的方向设置一定的弯曲或倾斜角度，以抵消焊后产生的变形，从而获得标准形状的构件。

5 结语

该工程中，钢拱桥结构杆件先在专业钢结构工厂加工完成，然后运抵码头平台现场进行成桥拼装，杆件在钢结构工厂由专业化设备加工，保证了制作精度要求，现场拼装焊接前，先预拼装确定焊接预留收缩量，再由多名焊工同时对称焊接，由此有效地控制了焊接变形量和成桥尺寸。

焊接完成24 h后进行了焊缝的无损检测，针对重点部位焊缝进行了超声波探伤检测，确保了所有焊缝满足要求。

通过精心组织，科学的制定焊接工艺、焊接顺序和焊缝排布方式，对现场焊接过程的有效监控，钢拱桥制作顺利完成，质量合格，其制作工艺和质量控制措施可为类似的工程提供一定的经验。

参考文献

[1] GB 50205-2011，鋼结构工程施工质量验收规范[S].

[2] GB50661-2011，钢结构焊接规程[S].

[2] 孙勇.埋弧焊在钢桥制作中的工艺[J].市政技术，2004，22（4）：205-207.