钢箱梁制作方法及变形控制

邓卫贤 王颖

摘 要：随着我国交通的迅速发展，桥梁钢箱梁结构也不断的发展，钢箱梁桥具有自重轻、强度高、寿命长和环保等明显优势被广泛应用，钢箱梁制作及焊接工作可以在工厂进行，可以使构件标准定型化、标准化，故钢箱梁工厂制作的精度及变形控制显的尤为重要。

关键词：单元件制作；反变形；胎架

1 前言

北三环快速化工程西起南阳路立交西侧，东至中州大道东侧龙湖外环路，全长7.872公里。根据北三环规划和道路现状情况，全线采用高架桥形式，高架桥结构形式全部为钢箱梁，标段N37、N38由我公司承制，约3453吨。

2 材料拼接

钢板下料前将材质、炉批号进行移植后进行预处理，钢板在长度方向可以拼接，最短拼接長度为1米。在宽度方向最短拼接宽度>200mm，箱形梁盖、腹板接料焊缝可为十字型或T字型，T字型交叉点距离不得小于200mm，腹板纵向接料焊缝宜布置在受压区。纵向、横向的拼接焊缝中心线与附件或隔板的焊缝边缘应错开100mm以上，对接焊缝的质量要求：纵、横向对接缝Ⅰ级，角焊缝Ⅱ级，焊缝无损检测执行《公路桥涵施工技术规范》。

3 主桥钢箱梁制作流程

钢箱梁制作流程：零部件下料加工→板单元制造→钢箱梁节段块体单元制造→预拼装→涂装→发运。

3.1 零部件的下料加工

3.1.1 支座垫板机加工

支座垫板要求上下两面加工，一面刨成平面，一面刨成与钢箱梁底板紧密贴合的斜面，先加工平面，以平面为基准加工另一面的斜面。

3.1.2 人孔加强圈成型加工

横隔板人孔加强圈采用多头切割机下料，下料后用折弯机压制成型后割制对接坡口，待装配。

3.1.3 T肋加工

T肋由多头火焰切割机抽条调校后，在专用生产线上组装焊接，加工时控制T肋的制作精度。

3.1.4 U肋的加工

该桥底板、顶板U形肋断面形式相同，板厚为8mm，工艺如下：下料两长边留出加工量→机加工两长边且加工坡口→在画线平台上划线→在折弯机上压制成型→校验→验收→对U肋除锈喷涂底漆（焊接坡口处不喷涂），待装配。U肋弯制处不得有裂纹。

3.2 板单元制造

钢箱梁板单元制造：

（1）检查材料的外形尺寸及对角线、坡口等，底板和顶板宽度留+1mm的收缩余量，长度留30mm的余量，最后一节长度留100mm的余量，利用平台划出板块体纵横基准线及U肋的基准位置线及端口检查线。

（2）在平台上按线组装U肋，特别要控制端口及隔板处的组装精度。

（3）设计制作板单元反变形胎架，在胎架上采用“反变形”技术控制板单元的焊接变形，板单元在反变形胎架上采用机械卡紧固定，避免对板材的损伤，施焊时重点控制工艺参数、保证焊接外观成型及内在质量，焊后按要求检查探伤。

（4）以纵基准线修正横基线，以基线划底板单元横隔板组装位置线。

（5）在切割控制胎具上对腹板单元切割出坡口。

（6）对板单元进行报检、标识、存放。

3.3 横隔板单元制造

横隔板采用数控下料，组装人孔加强圈，报检标识、存放。

3.4 钢箱梁组装流程

胎架平台铺设→底板拼装→中间腹板组装→横隔板组装→两边腹板组装→横隔板与腹板底板焊接→无损检测→加劲肋组装→顶板组装→顶板与腹板、横隔板焊接→变形调校→无损检测→成品验收

（1）钢箱梁组装采用“正装法”，先铺底板于胎架上，再安装腹板，最后装面板。

（2）搭设预拼装胎架，胎架立杆在地面上用膨胀螺栓固定牢靠，根据起拱度在胎架横梁用水准仪调整拼装到横梁上的模板，保证钢桥拱度，模板顶面采用机加工刨平；将箱梁底板按基准线及拱度固定在模板上，每节梁各底板按要求拼装在胎架上，且与胎架模板固定牢靠，各底板间用马板固定，依据端面基准线作出底板长度方向的中心线；以端面基准线和长度方向中心线划出腹板、边竖板、隔板等零部件位置线。

（3）以端部基准线为基准，立内隔板及腹板，将腹板与内隔板点固，且间隙<0.5mm，腹板与底板间的组装间隙△≤1mm。

（4）腹板装后再装配、点焊腹板外侧内隔板及其它工艺隔板、支撑板。

（5）检验腹板与底板的吻合度，腹板及隔板的垂直度，各零件的位置尺寸，主梁内部采用CO2焊接，施焊人员对称分布，由中心向两端施焊，焊接采用多层多道焊，防止出现扭曲和弯曲现象。

（6）顶板按照拼装底板的方法进行划线和组装，且与腹板长度方向错口200mm，将顶板与腹板点焊牢固，组装焊接完毕转下道工序。

（7）钢箱梁焊接前，应在梁的两端头设置T形引弧板及引出板，引弧板及引出板长度应大于或等于150mm，宽度应大于或等于100mm，焊缝引出长度应大于或等于60mm。引弧板及引出板应用气割切除，严禁锤击去除。为了防止焊接变形，焊接时应注意焊接方法、焊接顺序，对焊接变形较大者应采取消除焊接残余应力和焊接变形的工艺措施。施焊完毕，标记梁段号，梁段拼装顺序与吊装顺序相同。

（8）焊后检验：焊缝无损探伤执行《公路桥涵施工技术规范》：超声波探伤：Ⅰ级，探伤部位：全长；Ⅱ级焊缝，探伤比例100%，探伤部位：两端1100mm，中部1000mm。射线探伤：每片梁的下翼缘板及腹板各任抽一条对接焊缝进行射线探伤，对下翼缘板拍片2张，对腹板，焊缝两端及中部各拍片1张，缝射线探伤检验标准按《金属熔化焊焊接接头照相》GB3323-2005执行。磁粉探伤：贴角焊缝：100%磁粉，Ⅱ级合格，探伤部位：两端1100mm，执行标准为JB/T6061-2007。

（9）检查合格后，钢箱梁梁段余量切割，应先划线定位，采用半自动切割机切割余量。

3.5 钢箱梁整体预组装

整体预拼装是出厂前进行整体模拟拼装，将制作好的分片构件在胎架上进行整体组装，对各接头进行调整，拼装采用支墩，按照组装基准线，依次拼装，拱度、尺寸等各项检查符合要求后分块修正工地安装坡口，梁段拆节转防腐。

3.6 喷涂及图层厚度检测

按照合同及图纸要求对钢箱梁分节进行防腐处理，厂内所有构件涂装时桥位焊缝两侧预留50mm不涂装；采用磁性测厚仪检测干膜厚度，按《色漆和清漆漆膜厚度的测定》GB/T13452.2规定进行。测量厚度时，以构件为测量单元，大构件以10㎡为一个测量单元，每个测量单元至少取三处基准面，每个基准面测量5个点，取算术平均值，涂层厚度应符合规定要求。

4 总结

本文系统分析介绍了钢箱梁的制作流程，并重点采用单元件反变形胎架，保证了单元件制作精度，控制了顶板单元件及底板单元件的焊接变形，采用拼装胎架，保证了整体钢桥箱梁的拱度、整体尺寸及工地拼装质量，解决了钢箱梁制作过程中变形控制及质量控制难题。

参考文献：

[1] JTG/TF50.公路桥涵施工技术规范[S].

[2] TB 10212.铁路钢桥制造规范[S].

[3] JB/T6061.无损检测焊缝磁粉检测[S].