桥梁钢结构箱梁施工技术分析

赵有亮

（中铁二十二局集团第一工程有限公司，黑龙江 哈尔滨 150000）

0 引言

钢结构桥梁与传统混凝土桥梁相比，不但运用简便灵活，同时具有结构不易变形、强度大、运行稳定性高等优势，目前已被应用于各类大桥工程施工中。根据广东佛山谢叠大桥钢箱梁施工实际情况，对钢箱梁制作、安装的施工全过程的各个环节进行详尽论述，用实践证明了该工程技术的可行性。

1 工程概况

谢叠大桥位于广东省佛山市南海区海八路（桂丹路）上，现场交通较为便利。该桥1993年2月开工，1994年9月完工，2004年在既有桥梁两侧各拼宽一座桥梁。桥梁全长868.0m，原中间主桥为2×68m 预应力钢筋混凝土T 构箱梁和预应力T 梁（挂梁），主桥为带挂梁的T 形刚构。现将跨佛山水道T 构拆除重建为钢混组合连续梁。新建钢混组合梁桥拟采用2 台95t 龙门吊同步吊装施工，总重量约1526t。

组合梁跨径组合为2×68m，横桥向分4 片箱梁，梁端箱梁中心处梁高2.5m，中支点箱梁中心处梁高4.5m，桥面宽21.5m，翼缘板悬臂宽1.0m，顶板厚度为16～32mm；箱室底宽2m，箱室间隔3.83m，箱梁底板厚度28～48mm，腹板厚度为12mm 及16mm，底板加劲肋采用I 字形加劲肋，厚16mm，高24cm。桥面采用PBL 剪力键，铺设钢筋网及18cm 厚C40 钢纤维混凝土。

钢结构的箱型梁均采用工厂制造，现场使用2 台95t 龙门吊同步吊装，底板、腹板间栓接连接，顶板间焊接连接。

在钢箱梁加工与制作过程中，严格实行全方位品质控制和监督管理，以保证钢箱梁制作与装配的产品质量，不留隐患。

2 钢箱梁制作及安装

2.1 技术准备

在对设计图纸和技术文件工艺性审查的基础上，开展工艺讨论和决定制作方案，继而完成设计图纸转化、工艺流程制定、工装方案设计等系列工作。钢箱梁的制作与检测根据《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650—2020）及相关规范的要求实施。钢箱梁制作和使用的量具、仪器、仪表等应当经由国家二级以上的计量机构检测合格后，方可采用。使用前，检测由厂内和工地的试验人员进行复检，以保证钢箱梁制作、安装的准确度。钢箱梁在加工制作过程中，对重要零件、板单元和钢箱梁节段分阶段加以检测、验收，并提供加工和检验记录，以便追踪和查考。

2.1.1 施工图绘制

图纸设计以设计图为基础，并以标准设计方法为指导，具体内容涉及各种单元图纸、总装图以及配套的设计资料表等。

2.1.2 焊接工艺文件编制

焊接工艺试验方案应根据谢叠大桥钢箱梁工程设计图纸和《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650—2020）等标准和规范要求制定。首先，充分考虑钢箱梁结构的连接形式及板厚组合，并结合具体焊接方法（如气体保护焊、埋弧自动焊等），编制焊接工艺试验文件。其次，进行焊接试验，试验通过后，根据试验结果，编制焊接工艺文件。再次，将焊接工艺文件报监理、总包审核通过。最后，进行专家评审，作为佛山谢叠大桥钢箱梁制作的焊接技术基础。

2.1.3 方案评审

在钢箱梁制作之前，技术人员编制钢箱梁厂内制作方案及现场吊装施工方案，并报监理、总包审核后，进行专家会审。钢箱梁厂内制作方案及现场吊装施工方案主要内容涉及∶工程概况、编制依据、施工部署、施工计划、制作重点与难度、工艺流程、焊接工艺、涂装工艺、高强栓施拧工艺、运输方案、吊装方案、质量保障措施、安全保障措施、应急预案等。钢箱梁厂内制作方案及现场吊装施工方案通过专家评审后，作为佛山谢叠大桥钢箱梁制作的技术基础。

2.2 材料

2.2.1 材料保证

为了保障钢箱梁工程所用的各种材料的品质，对使用的钢材做出如下规定：材料供应商应当经过各方共同确认；供应商须保证按项目进度规定供应钢材，以确保钢箱梁生产的顺利进行。该项目钢结构钢材选用Q355C 型钢，化学成分、力学性能指标必须符合《低合金高强度结构钢》（GB/T 1591—2018）的相关规定，并按照工程建设规定以正火状态供应。

2.2.2 材料复验及管理

钢箱梁制作所用钢材材质必须满足设计要求和现有国家标准的规范要求。该桥制造使用的钢材主要材质为Q355C。钢材到厂后，除有钢厂的出厂质量证明书外，需按钢材复验标准，通知监理旁站进行抽检复验。按同一厂家、同一材质、同一板厚、同一出厂状态每10 个炉（批）号抽检一组，每组不大于60t，每个检验批抽验一组试件。材料检测合格后，由质量检验人员在原材质保证书上加盖合格公章，并编上序列号，作为领料依据。将不合格材料反馈给供应商，及时换料。

2.3 主要工艺

2.3.1 预处理及号料

对新购进的钢材，按照有关规范规定，做好材质审核并录入各批次钢材的炉批号和钢材型号编码，以备查验。经审核为无效的材质，不得使用。钢材在下材切割之前，做好矫平预加工处理，钢材矫平后不得产生褶皱、起翘等影响品质的现象，表面不得有明显的叠痕和其他破损，必要时做好局部修复及抛光整平。号料首先去除钢材表层的氧化皮等污垢，其次做好车间底漆预处理，一般车间的底漆干膜厚20～30μm。最后检验钢材的牌号、尺寸、材质，证实无误后，方可号料。号料上已画的切割曲线应正确清晰。钢材必须在预处理自动线上，经过赶平、抛丸除锈、预涂车间底漆后，再行使用。

2.3.2 放样及下料

第一，采用先进的三维设计软件对全桥梁段进行三维建模，并结合以往的施工经验，对钢箱梁各零件进行准确放样，绘制零件详图，作为绘制下料套料图及数控编程的依据。

第二，箱梁的顶板、底板、腹板、横隔板单元等采用数控切割机下料。编程时，要根据零件形状、复杂程度、尺寸大小、精度要求等规定切入点、退出点、切割方向和切割顺序，并应加入补偿量，以消除切割热变形的影响。

第三，通过机械方法切割的边缘应光洁，无裂痕或参差不齐；切割面硬度不得超过HV350；切割面不得有裂纹等危害性缺陷。

第四，钢箱梁主要构件的内部应力取向与一般钢材轧压方式相同。

第五，为了检验程序的准确性，对批量使用数控切割机下料的产品首件，必须经过严格检查证明为符合规定后，方可继续下料。

第六，为提高加工精度及生产效率，该桥拼接板孔全部采用激光下料，下料精度为0.5mm。

2.3.3 机加工

为了提高该桥零件制作精度，保障装配质量和焊缝质量，对一些特殊工件（如坡口）需进行机械加工，即采用刨（铣）边的机械加工方法满足施工需要。边缘需加工处理的部分，下料时会留出加工余量。

2.3.4 板单元制造

第一，板单元制造在施工平台上进行，组装前必须根据施工图纸核实零件编号及尺寸，检查无误后方可组装。在组装之前，必须彻底清除所有浮锈和污垢；焊缝端部设置起弧板、熄弧板，起弧板、熄弧板的材料和坡口与板单元焊接件一致；由于焊接收缩，板单元焊接后产生横向和纵向变形，严重影响板单元平面度，为了控制焊接变形和减小残余应力，采用反变形胎架进行船位焊接。

第二，板单元组装的尺寸偏差必须符合《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650—2020）及该桥制造验收规则的规定。

2.3.5 梁段制造

第一，钢箱梁节段拼装全部在拼装厂房内的拼装胎架上完成。钢箱梁制作采用多节段连续匹配制作与预拼装同时完成的“长线法”拼装方案。拼装胎架线形制作及钢箱梁节段拼装都以预先设置好的测量控制网为基准，以确保钢箱梁拼装线形及接口精度。节段预拼装检验合格并打砂、涂装后放置到存梁场待运。

第二，胎架基础必须有足够的承载力，确保在使用过程中沉降≤1mm。胎架要有足够的刚度，避免在使用过程中变形。

第三，按照设计给定的钢箱梁制作线形制作胎架拼装线形，考虑钢箱梁受焊接收缩和重力的影响而发生的变形，在胎架横向设置适当的上拱度。

第四，梁段制造时，按照从下向上，从中间向两侧的顺序进行组装，具体顺序为：底板单元—横隔板单元—腹板单元—顶板单元—挑臂单元—箱间横联单元。

第五，箱间横联单元的腹板与各箱间为栓接连接。现场拼装时，采用单侧螺栓孔在板单元制造时出孔，另一侧螺栓孔在胎架上配钻的方法施工。该施工方法保证了螺栓孔的位置精度。

2.3.6 梁段匹配

第一，为确保钢箱梁架设顺利，环口螺栓孔位置对接准确，钢箱梁在拼装场要进行预拼装。若发现节段尺寸有误或螺栓孔位置不符时，可在拼装场进行修正。避免在高空调整，减少高空作业难度和加快吊装速度，消除现场施工风险。

第二，该桥底板、腹板环口处连接均为栓接连接。为保证螺栓孔位置对接准确，采用单侧螺栓孔在板单元制造时出孔，另一侧螺栓孔在梁段匹配时配钻的方法施工。

2.3.7 梁段涂装

第一，该工程涂装对象主要为钢箱梁节段。钢箱梁转运至涂装车间，按照不同区域涂装配套体系分别进行涂装。涂装工序依次为：喷砂—喷涂底漆—中间漆—第一道面漆—涂装完成后转运至存放区待发运。

第二，在整桥安装完成后，进行环缝补涂装，涂层修补，并喷涂最后一道面漆，确保全桥颜色一致。

2.3.8 现场吊装

佛山谢叠大桥老桥拆除完成后，利用95t 龙门吊施工剩下的管桩支架及调高立柱，然后利用2 台95t龙门吊同步进行钢箱梁架设工作。钢箱梁架设时，因龙门吊吊装高度受限，采用先从大桩号向小桩号架设三个箱梁节段，第四个箱梁节段最后从小桩号向大桩号方向进行架设的方案。

2.3.9 现场连接

首先，佛山谢叠大桥底板、腹板间采用栓接连接，顶板采用焊接连接，箱间横联单元的腹板与各箱间为栓接连接。

其次，在构件位置调整正确后，将冲钉和普通螺栓之外的栓孔按图纸要求的规格穿入高强度螺栓。穿入螺栓时，注意在螺栓头侧和螺母侧各配置垫圈一个，垫圈有内倒角的一侧必须朝向螺栓头和螺母支承面（均朝向板束外侧）。穿入的螺栓可用短臂扳手预紧。

最后，高强度螺栓紧固分初拧、复拧和终拧依次进行，初拧扭矩宜为终拧扭矩的50%，复拧扭矩等于初拧扭矩。紧固时，应从板件中心向四周，由中间向两端对称施拧。

2.3.10 焊接

首先，为减少焊接变形，保证钢箱梁整体尺寸，焊缝的焊接采取“先点焊、后满焊”的焊接方式。焊接时，采用对称施焊，采取翻身措施，尽量避免仰位焊；有条件的焊缝均采用双面坡口，减小焊接量，降低焊接应力。

其次，焊前，必须将待焊区域及其周围20～30mm范围内的铁锈、油污、氧化皮、底漆等有害物打磨干净，露出金属光泽，并按要求进行预热。当焊接环境湿度较大时，对不要求预热的钢板也应用火焰进行去潮气处理。

最后，所有焊缝在焊缝金属冷却后进行外观检查，不得有裂纹、未熔合、焊瘤、夹渣、未填满弧坑及漏焊等缺陷。焊缝施焊24h，经外观检验合格后，再进行无损检验。

3 结语

综上所述，钢结构箱梁作为目前一种较为领先的桥梁结构，施工效率已得到了业内的一致认可和推崇。为更好地保证钢结构箱梁的施工质量，应当严格遵循有关标准规范，做好控制措施，高效地进行钢结构箱梁各个环节施工，从而保证桥梁的整体质量。