大跨度组合梁斜拉桥钢梁制造工艺探讨

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摘要:随着桥梁技术的发展，为了发挥各自材料性能的优势和降低造价，在大跨度公路桥梁中越来越多地采用钢—混组合梁结构，钢梁采用工厂制造、桥位高强螺栓连接，混凝土预制桥面板通过剪力件与钢梁固接形成整体承载结构。本文结合我公司承担的某斜拉桥钢梁制造工程，简要介绍钢—混组合梁斜拉桥钢梁的制造工艺。

关键词:大跨度;钢—混组合梁桥;钢梁;制造工艺

1概述

近年来，随着我国社会经济以及桥梁技术的发展，钢－混组合结构由于具有充分利用钢梁的拉压以及混凝土的受压性能，构件采用预制利于质量控制，现场架设方便快捷等优点，在大跨度桥梁建设中越来越多的被采用。文中所述双塔双索面钢混－组合梁斜拉桥，全桥宽29.2m，跨径布图1组合梁钢梁标准节段构造示意置54+114+400+114+54=736m。主梁采用钢－混凝土组合梁，全桥钢梁共划分为77个节段，标准节段钢梁(图1)包括主纵梁、横梁、小纵梁、检修道以及剪力钉等，构件间连接均采用栓接。主纵梁梁高2.5m，顶板宽900mm、厚28mm，底板宽900～1440mm，厚50～80mm，腹板厚28mm和36mm，斜拉索下端通过钢锚箱锚固于主纵梁上。

2杆件制造工艺

2．1概述

钢梁主要杆件划分为主纵梁、横梁、小纵梁及钢锚箱，主纵梁间、横梁腹板与主梁间、小纵梁腹板与横梁间桥位连接采用栓接，钢锚箱在工厂与主纵梁腹板焊接。杆件均为H型结构，主纵梁、横梁采用专用胎架装焊的方式组立H型，小纵梁采用H型钢组立机装焊。主纵梁、横梁及小纵梁主要孔群采用后孔法，主纵梁上横梁接头、横梁上小纵梁接头采用先孔法制作。主纵梁成型后，钢锚箱单独与主纵梁装焊。剪力钉在全桥试拼时装焊。H型杆件制造的总体工艺流程:预处理→下料→坡口加工→组装→焊接→调校→制孔→纵横肋装焊→先孔法节点装焊→检测。

2．2制造重难点及控制措施

(1)主纵梁、横梁的腹板与顶底板全熔透焊缝，板厚大、质量要求高。通过焊接工艺试验确定合理的焊接参数及顺序，焊接施工时采用自动焊可有效提高焊接检测的一次合格率;(2)厚板多层多道焊，热输入高，顶底板角焊后变形较大。采取焊前设置反变形、焊中增加刚性固定的措施，可减小焊接变形，降低矫正难度;(3)工厂加工周期长，温差变化大，杆件加工长度对温度相对敏感。采用在设计温度下刻划的钢带作为基准尺，钢带随温度变化同伸同缩，消除温度对制造精度的影响;(4)杆件上孔群数量较多，且在多个方向上均有栓接连接，采用先孔与后孔法相结合的方式，利用高精度的钻模可保证制孔精度;(5)钢锚箱结构复杂、焊接要求高且空间狭小。对锚箱计算机精确放样、下料后精加工边缘保证零件加工精度，制定合理的装焊顺序保证锚箱定位精度和焊接质量。

2．3主纵梁及钢锚箱制造

(1)钢板预处理。钢板预处理采用滚板矫平后抛丸除锈，喷涂车间底漆后进行制造，杆件检测合格后二次除锈涂装的工艺，经滚平的钢板可有效减低钢板轧制过程中的残余应力，减少焊接变形。经两次除锈，更有利于保证涂装质量。(2)放样。主纵梁顶、底、腹板、纵横加劲板及横梁节点板均为矩形板件，梁长按5L/10000、梁高按每侧熔透焊2～3mm预留焊接收缩量，主纵梁按设计给定值预留压缩量。钢锚箱由于索面为空间结构(图2)，采用计算机放样保证承压板、承锚板等与索面的相对关系，零件预留3～5mm精加工余量。(3)H型杆件组焊及矫正。顶、底、腹板焊缝区域打磨，刻划腹板定位线后在H型钢专用组装台架上采用卧拼工艺首先铺设腹板，按线装配顶、底板，检测合格后定位焊。组装的H型杆件在船型胎架上按规定的焊接顺序及参数焊接主焊缝，焊接时辅以刚性固定控制焊接角变形。焊接检测合格后，采用火焰矫正焊接变形。(4)纵横加劲肋及节点板装焊。焊道打磨后采用钢带刻划腹板板中定位线、纵横加劲肋定位线。装配时严格控制加劲肋装配定位精度及垂直度，焊接角焊缝并形成框架结构并矫正。构件翻身，采用钢带刻划横梁短接头定位参考线并装配节点板，暂不焊接。(5)钢锚箱装焊。钢锚箱是斜拉索在主梁上的锚固点，是重要的受力结构，其定位精度、焊接质量关系着结构的安全。在主纵梁腹板上刻划钢锚箱定位线，划线时以拉索中心线和顶板锚管孔中心线为基准，主要结构线有拉索中心线、锚点定位线、与纵梁腹板连接承压板定位线)、承锚板上加劲定位线。装配钢锚箱时先安装与主纵梁腹板连接的承压板，然后以承压板为基准安装承锚板，安装完成后，顶紧面接触率合格后方可定位焊(图3a)。承压板、承锚板与主纵梁的焊缝检测合格后，以退装方式完成其余加劲板的焊接(图3b)。为降低焊接残余应力，对承压板、承锚板与主纵梁腹板的焊缝进行超声波冲击。(6)横梁短接头节点板焊接。杆件矫正后重新复核横梁短接头节点板间距，合格后先焊接节点板与腹板焊缝，再焊接与顶底板的角焊缝。(7)制孔。将矫正完成的杆件吊装至已抄平的划线钻孔平台，修正杆件各定位线，采用钢带配合以锚点位置为定位基准点进行杆件初定位与精定位，划线完毕后采用定位模板将杆件顶底板和腹板孔群定位孔钻出，最后用孔群钻孔模板对合杆件定位孔依次进行孔群钻孔。由于板件厚度加大，需特别关注孔壁垂直度。

2．4其它杆件制造

横梁制造与主纵梁工艺类似，H型焊接成型后采用翼缘矫正机对顶底板角变形进行机械矫正，腹板孔群定位线以顶板为基准。小纵梁采用H型钢组立、焊接、矫正流水线制造，数控三维钻床制孔。拼接板采用数控平面钻与钻模配合制孔。

2．5合拢段制造

主纵梁、小纵梁在中跨设合拢段，梁长加长200mm制造，合拢口侧孔群暂不加工，待全桥合拢前连续观测取得稳定数据后按需要长度切割、制孔。

3预拼装

本桥杆件在厂内按设计线型分轮次进行了全桥无应力预拼装，每轮次预拼不小于五个节段，每轮预拼完成后预留一节段用于下轮试拼装直至全桥预拼完成。节段间的空间位置通过胎架模拟设计线形和相应地标点配合确定。预拼装时主要完成的工作有:主纵梁节段间、主纵梁与横梁间、横梁与小纵梁间连接板组装;主纵梁腹板纵肋配钻孔;按施工规范要求的各拼装尺寸、过孔率检测;工地测控点布置;杆件唯一标识码处理;剪力钉装焊。

4结语

通过制造前的工艺研究和优化，施工过程中对制造工艺的严格执行，本桥组合梁钢梁的制作质量较好的满足了施工规范及设计要求，保证了现场安装的顺利进行。

参考文献

［1］史淑艳．大跨度钢混结合梁钢梁制作技术［J］．金属加工:热加工，2015(16)．

［2］JTG/TF50－2011公路桥涵施工技术规范［S］

作者:冯波 陈伟 康望君 单位:中交二航局结构工程有限公司