大节段波形钢腹板制作技术

郭在清

（焦作市公路事业发展中心，河南 焦作 454000）

现阶段，大部分跨黄河桥梁引桥均采用T型梁体作为上部结构，随着桥梁技术的不断革新，引桥跨径的逐渐变大，其自身结构、受力特点等因素的约束也渐渐显露出来。面对50m～70m跨径距离的设计方案，T梁已不再适用。相较于传统的T梁，波形钢腹板梁则是利用波形钢腹板特有的褶皱效应有效提高了预应力效率，减少了预应力钢束和混凝土的用量，减轻了上部结构自重及施工成本，是该跨径段最佳的梁型选择。

一、工程概况

孟州黄河特大桥全长3007m，其中防护堤内北引桥及南引桥上部结构均由50m装配式波形钢腹板梁构成，全桥共计120片。该工程全幅设6片波形钢腹板组合梁，单片梁两侧腹板位置均由波形板构成，其板厚度为9mm和10mm，钢板材质为Q345qD，加工波形型号为BCSW1200型，单个波形1200mm，合计单侧组合长度48.9m。

波形钢腹板梁采用厂内整体预制，大型架桥机整孔架设工艺。其中波形钢板在工厂内进行多道工序的集中加工，待厂内各项控制指标检测合格后，方能运输至梁厂，进行下一步的钢筋绑扎、波形板安装、混凝土浇筑等施工工序。

二、波形钢腹板成型技术的改进

项目原设计分段单跨单片波形钢腹板主梁分为9段，标准节段长度4.8m。项目部从成品质量及加工厂生产能力考虑，对其进行优化处理。

由于现场波形板之间设计采用螺栓进行连接，其存在工程量大、连接效果差等问题，对波形钢腹板梁的成品质量存在影响，若能减少栓接数量，以技术较为成熟的焊接代替，则能提高成品梁的质量。

在满足力学性能要求的前提下，适当减小波形板厚度也可以减少波形钢腹板梁的自重，减少用钢量，从成本、加工、运输和安装等方向节约生产费用。

三、大节段波形钢腹板制作技术

1.细化翻模

在板材切割前，先充分研究分析设计图纸，做好施工前的技术准备工作。明确各波形板单元的加工尺寸，通过软件进行翻模处理、数控软件精密排版，做到合理利用采购的钢板和钢筋，减少废弃料，并为后续材料数字化处理提供准确数据。

2.材料验收

材料到场后，按照国家相关规范要求的检验方法及频次对原材料进行进场检验，需要出具检测报告的，委托第三方检测单位检测，合格后方可投入使用。

3.钢板整平

在钢板原材验收合格后，现场检测单片钢板的平整度、直线度等物理指标，确保钢板的平面度、直线度达到结构的加工要求，不合格应进行整平处理。

4.切割下料

待钢板原材检测合格后，方可进行正式的加工阶段。加工厂内运用先进的数控火焰等离子切割机，按前期对板材设计规划进行高精度切割。切割过程中，要充分考虑后期波形板压模成型所产生的变量，确保在后期焊接整体成型后，其尺寸与设计要求误差较小，减少后期二次加工的工作量。

5.坡口加工

利用行车吊运钢板放至坡口平台，先利用半自动火焰切割机通过火焰倒割法进行坡口加工（按设计剖口增加1mm以上斜面），然后翻转钢板，再利用铣边机进行正割法铣边坡口，达到设计坡口断面要求。

6.波形钢腹板压制成型

钢板切割加工完成后，则要进行整个波形板制作工程中最为重要的一步，波形板的压制成型。波形钢腹板成型方式主要分为模压法及冲压法，该项目根据施工标准及成型质量比选，决定选用模压法作为波形板的成型方式。为了加快波形板的压制速度和质量，实现连续压模，该项目摒弃了传统的单排油缸普通压模发，采用多排油缸无牵引式连续模压法施工，加工厂引进行业内领先的模压机，以及与该工程配套的1200波形的模具，大大加强了模压效率高，成型效果好，从源头减少了节段内的腹板竖向对接焊缝。

7.首次抛丸预处理

为了保证波形板后续焊接成型的质量，在波形板压制成型后，使用喷砂抛丸机对钢板进行初步的除锈处理。

8.构件组拼焊接

小节段波形板模压成型后，板与板之间、各零部件在专用组立工装上组拼成型，进入焊接工艺环节，将单节长度在5m～6m间的波形板组拼成长度为16.8m的大节段波形钢腹板。其中，板与板之间的焊接主要采用加工厂引进的全自动埋弧焊设备进行组焊，这种设备是一种焊接全过程由其相应的控制系统和执行机构自动完成的装置。采用埋弧焊，现场可以使用高达2000A的大电流进行焊接，从而达到相当高的熔敷率。其次，埋弧焊又是一种高电流密度焊接法，具有深熔的特点，一次熔透深度可达20mm。因此，对于焊接数量较多、焊接质量要求较高的波形板焊接，埋弧焊是十分理想的焊接方法。其余工作量较小部分多是采用人工焊接及部分异性处采用焊接机器人进行辅助焊接。

9.大节段板单元焊缝检测

待焊接步骤结束后，波形板已初步成型，现场则要开始进行焊缝质量的自检工作。其中，板与板之间埋弧焊的检测尤为重要，现场使用超声波检测仪和射线探伤机，检测板单元焊缝。其中，超声波检测需要对焊缝进行100%检测，射线探伤检测需要抽取10%的焊缝进行检测，确保板单元焊接质量的合格率达到要求。对于纵向边缘的角焊缝，则采用磁粉检测进行质量确认。

10.钢板的校正精割打孔及应力消除

波形板焊接完成并检测合格后，对产品尺寸进行矫正，并切除钢板加工余量，随后进行螺栓孔钻孔施工。对于板单元在加工中所存在的应力，厂内采用较为先进的振动时效进行去除，这样可以快速的去除板单元中的应力，并可以在第一时间得出结果。

11.大节段板单元整体抛丸

波形板基本加工完成后，在进行表面涂装前还需执行一次全面的表面整体抛丸工序，起到除油、除锈的作用，达到喷涂前的Sa2.5级除锈等级及Rz40-70微米粗糙度要求，即时进行表面涂装工序。

12.喷涂工作

抛丸完成后，板单元表面需进行底漆、中漆以及面漆三层涂装的喷涂工作。该工序均采用高压无气自动化喷涂设备完成各道防腐涂层，保证了漆膜更加致密，厚度更均匀，确保干膜厚度及附着力等参数达到规范要求。为确保喷涂工作的密闭性，保证厂内工作人员的身体健康，喷涂工序在指定位置进行集中作业，安排专人全程监管。

13.成品预拼及存储

涂装完成后，在车间内对产品进行预拼，确保产品发至现场后能够顺利安装。在保证成品波形钢腹板满足现场要求后，在加工厂指定位置集中存放，避免波形板运送前受到外界破坏。

四、结语

通过对大节段波形钢腹板制作技术的不断改进和加工过程中质量控制的逐渐加深，该项目将原设计的每节段4.8m波形板改进为长度16.8m大节段波形板，有效减少了栓接数量，以焊接代替栓接，改善了波形板的一体性，提高了成型波形板的质量，也为现场波形钢腹板梁的厂内预制提供方便，缩短工期，具有广阔的推广前景。