南京五桥敞口钢箱梁制造工艺研究

陈 平

(南京市公共工程建设中心，江苏 南京 210019)

1 工程概况

南京五桥跨江主桥设计为跨径(80+218+2×600+218+80)m的纵向钻石型塔中央双索面三塔组合梁斜拉桥，主梁采用扁平流线型钢混组合梁结构，由敞口钢箱梁和粗骨料活性粉末混凝土桥面板两部分组成。钢箱梁为单箱三室结构，中间箱内设置斜拉索锚箱，标准宽度35.6 m，梁高3.6 m，标准梁段长度14.6 m[1]。根据组合梁的拼装工艺进行单元件划分，如图1所示。敞口钢箱梁总体工艺方案采用“零件→板单元→节段→预拼装”的工艺流程。

2 零件及板单元制造工艺

2.1 零件制造方法

钢板预处理后，根据零件形状和大小确定下料方法见表1。

表1 零件及下料方法

2.2 单元件制造工艺

2.2.1底板单元制造工艺

底板单元分平底板和斜底板单元，由面板和纵肋组成，要点：1)U肋采用双面坡口成型机加工两焊接边及坡口，在数控折弯机上两边对胎折弯成型；采用二次切边工艺，确保板单元外轮廓尺寸；2)采用平台划线或激光数控划线工艺，保证纵肋组装精度；3)采用自动定位组装设备组装，保证U肋、板肋组装尺寸、重点控制隔板位置和两端组装尺寸；4)采用“平位反变形焊接”方法，利用门式多电极自动焊接设备对称并同时施焊同一U肋两条焊缝，并防止扭曲变形。

2.2.2锚箱单元制造工艺

主梁锚箱单元由腹板、承压板、锚垫板、支撑板及加劲板等组成。为保证锚箱承力板与中腹板焊接后的探伤距离要求，承力板锚孔下料时，锚孔预留一部分后切，待探伤结束后再手工切除预留量并打磨，见图2。

2.2.3中腹板单元制造工艺

中腹板单元由锚箱、中腹板、加劲板、翼缘板、隔板接头板等组成，要点：1)严格控制零件下料尺寸，腹板对接坡口采用机加工坡口，保证焊接质量；2)用于锚腹板单元划线的平台必须符合要求，如加工精度、平面度、布线精度等都必须符合有关规定；3)中腹板单元在专用组装平台上进行组装，保证板肋高度方向、定位尺寸和与腹板垂直度，保证隔板接头板纵向间距尺寸以及其与腹板垂直度，组装时预留合理焊接收缩量；4)锚箱组装时，重点保证锚箱组装角度，控制好焊接参数。

2.2.4中隔板单元制造工艺

中隔板单元由中隔板、加劲板、翼缘板、剪力钉组成，精度直接影响箱梁断面尺寸精度，要点：1)严格控制零件下料尺寸，隔板板厚较薄，预留合理的焊接收缩量；2)用于隔板单元划线的平台要求同中腹板单元，并在专用组装平台上进行组装。

3 敞口钢箱梁总拼

包括节段制造和预拼装，采用同步施工工艺，在总拼胎架上按监控线形起拱，按4+1个节段实施。

3.1 组装胎架设计

1)采用“三纵一横法”控制单元组装位置精度(重点控制锚箱精度)，即在胎架上设置纵、横基线和水平基准点，控制梁段位置及高度。胎架外设置独立三道纵基线、一处水平基点，形成测量网，随时对胎架和标高线形进行检测。三道纵基线分别设置在两侧边腹板和梁段中心位置，横基线位于靠近复位梁段一侧横隔板位置[2](见图3)。

2)胎架基础须有足够的承载力，确保使用过程中不发生沉降，要有足够的刚度，避免使用过程中变形。

3)每轮梁段下胎后，应重新检测胎架，确认合格后方可进行下一轮。

3.2 节段制造工艺

采用“正装法”，以胎架为外胎，以横隔板为内胎，各板单元按纵、横基线就位，步骤及工艺如下:

1)总拼胎架准备。胎架设撑板，总拼前对撑板标高线形进行检测。

2)定位中间平底板单元。先将中间平底板两拼单元置于胎架上，使其横、纵基线在无日照影响条件下与胎架上基线精确对正，使用测量塔对纵基线进行检查，合格后将其与胎架固定。

3)以中间测量塔及中间底板单元横基线为基准组焊其余平底板单元，预留焊接收缩量；以中间测量塔及平底板横基线为基准组焊两侧斜底板单元，预留焊接收缩量；以胎架上的定位线及平底板单元纵横基准线为基准组焊中隔板单元，保证隔板与底板垂直度，定位后隔板两侧用斜撑撑牢后再焊接。

4)组焊锚腹板单元。以中间测量塔纵基线及平底板横基线为基准组装，再焊接。控制项点：a.组装时，相邻节段之间采用工艺拼装板栓接，保证节段间中腹板整体定位精度和匀顺对接，重点控制锚点纵横向间距尺寸、锚点标高；b.测量整个中间箱体结构尺寸，保证锚点三维空间角度、标高、纵横向间距尺寸等符合要求。

5)以底板横纵基线及锚腹板单元横隔板接头为基准组焊两侧边隔板单元，按中间向两侧对称施焊；以边侧两对测量塔及中间箱体为基准组焊边腹板单元，注意控制边腹板单元位置精度及横向总宽间距；以边腹板单元的基线为基准组焊挑臂，采用边测量塔检测，注意控制挑臂位置精度及间距，保证隔板之间的对正。

3.3 节段预拼装工艺

可实现梁段接口的精确匹配，修正梁段的相关尺寸，避免在桥位高空调整，减少高空作业难度和加快吊装速度。

1)在总拼胎架上按节段连续匹配的监控线形起拱，通过调整胎架撑板高差实现；通过“三纵一横法”测量网，控制各节段的匹配关系满足监控线形要求。2)总拼完成后，从两边向中间对称解除梁底板与胎架之间的弹性马板，节段间临时马固，防止节段间轴线偏离。3)修整节段间接口匹配，重点控制错边量；测量梁段顶面标高线形，满足要求后成对焊接环口匹配件，利用实物样板加工中腹板一端孔群并栓接拼接板。4)划出节段间的梁段复位线，标识梁段号、方向和桥位监控点等。预拼装合格后依次下胎。

4 测量

1)板单元加工检测：零件下料尺寸检测、零件划线精度检测、零件加工精度检测、板单元组拼精度检测等，需满足规范及制造规则精度要求。2)总拼测量。在总拼胎架上，依次完成各板单元的组拼，对每个单元定位精度跟踪检测，保证最终组拼要求。a.胎架检测：检测每轮总拼组装胎型制作精度，是否满足线形要求，检测斜底板与平底板的支撑板顶面角度是否满足图纸要求。b.基础板定位检测：检测主梁基础板单元(即与胎型接触的板单元)的纵横基准线与胎型基准线的对正精度，并检测基础板平面度定位精度。c.总装过程尺寸检测：利用测量塔按纵横基准线和基础板单元上组装位置线检测组装位置精度；每件组装时采用线锤法检测其定位精度；形成箱型时检测箱口尺寸及对角线精度；利用水准仪检测主梁预拼装线形是否满足监控拱度线形。d.若不符合公差要求，需进行修整或重新定位调整。

5 结语

敞口钢箱梁合理的单元件划分与制造流程，是完成高精度制造的基础；通过对单元件制造、节段总装及测量等全过程工序进行重点分析，研究确定完整的工艺流程和控制要点，解决了钢箱梁和混凝土预制桥面板高精度叠合的需求，为同类型的工厂化作业提供重要借鉴。