張 亞 娟

(中鐵寶橋集團(tuán)有限公司，陜西 寶雞 721006)

城市立交曲線形鋼箱梁制造關(guān)鍵技術(shù)

張 亞 娟

(中鐵寶橋集團(tuán)有限公司，陜西 寶雞 721006)

以呼和浩特市南二環(huán)快速路工程中一段具有代表性的鋼箱梁為例，對(duì)曲線形鋼箱梁制造的特點(diǎn)及難點(diǎn)進(jìn)行了介紹，并闡述了鋼箱梁塊體的扭曲線形及板單元一次性切割等工藝制造技術(shù)，可為同類工程施工提供參考。

鋼箱梁，曲線，制造，工藝

1 工程概況

呼和浩特市南二環(huán)遠(yuǎn)經(jīng)二路互通式立交工程是呼和浩特市城市道路路網(wǎng)建設(shè)中的重要部分。項(xiàng)目的建成不僅能夠改善呼和浩特市區(qū)的內(nèi)部交通網(wǎng)絡(luò)，方便市區(qū)的交通聯(lián)系，同時(shí)還能起到提高車輛行駛安全和舒適性以及滿足周邊地區(qū)開(kāi)發(fā)的作用，主要為途徑區(qū)內(nèi)的地方交通和沿線到達(dá)出發(fā)的交通服務(wù)。

工程設(shè)主線及匝道，路線較為復(fù)雜，主線及匝道輔線上均有采用鋼箱梁。由于項(xiàng)目地處于北方寒冷區(qū)域，鋼箱梁主要材料采用Q345qE鋼。下面以其中一條具有平曲線和豎曲線共同構(gòu)成的空間三維曲線線形的匝道為例進(jìn)行闡述曲線形匝道鋼箱梁的制造技術(shù)。鋼箱梁斷面如圖1所示。

2 工程制造難點(diǎn)

曲線形鋼箱梁橋軸中心線是由平曲線和豎曲線共同構(gòu)成的空間三維曲線。結(jié)合生產(chǎn)制造實(shí)際總結(jié)制造難點(diǎn)如下：

1)由于鋼箱梁線形不僅有平面曲線線形，其縱橋向設(shè)有豎曲線及橫橋向也有坡度變化，腹板的長(zhǎng)邊形狀上還需考慮疊加豎曲線和拱度的參數(shù)。需要逐個(gè)計(jì)算放樣確定。

2)該鋼箱梁線形具有空間曲線線形和橫橋向1.5%～4.5%的坡度變化，所以鋼箱梁節(jié)段扭曲的比較厲害。這對(duì)頂板上U形肋的加工、鋼箱梁箱口尺寸精度的控制、組裝線形精度控制及焊接變形控制造成很大的困難。

3 工程制造關(guān)鍵技術(shù)

本制造技術(shù)主要闡述頂?shù)赘拱搴笄?、扭曲曲線梁制作及曲線梁節(jié)段焊接變形控制等關(guān)鍵技術(shù)。匝道橋?yàn)楸阌谶\(yùn)輸多采用工廠內(nèi)制成小塊體，運(yùn)輸至橋位再拼焊成整體的制作工藝。為保證該橋鋼箱梁制造質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，鋼箱梁制造采用“零件→板單元→塊體單元→預(yù)拼裝→涂裝→橋位焊接”的生產(chǎn)方式。

根據(jù)該橋設(shè)計(jì)特點(diǎn)、運(yùn)輸條件及架設(shè)方案等因素，將鋼箱梁進(jìn)行長(zhǎng)度分段、寬度分塊制造。根據(jù)運(yùn)輸界限進(jìn)行橫向分塊小于3.5 m(橫向分塊見(jiàn)圖2)，考慮受力等因素鋼箱梁縱向分段(縱向分塊長(zhǎng)度均小于13 m，見(jiàn)圖3)。橫、縱向分塊均滿足經(jīng)濟(jì)公路運(yùn)輸要求。

3.1 頂、底、腹板后切工藝

根據(jù)鋼箱梁分段分塊方案，梁段塊體單元主要由頂板單元、底板單元、隔板單元及腹板組成。零件除隔板和腹板兩長(zhǎng)邊需采用數(shù)控切割機(jī)預(yù)先下料外，頂板和底板均采用定尺的鋼板預(yù)處理后直接參與組裝制造板單元的制造方法，待塊體箱梁組裝焊接完成后再切割頂?shù)装逯苓吋案拱宓亩踢叀＞唧w工藝要點(diǎn)如下所述：

1)將預(yù)處理過(guò)的鋼板放置在平臺(tái)上劃出組裝基準(zhǔn)線。以基準(zhǔn)線為基準(zhǔn)在頂?shù)装迳蟿澇龈舭?、腹板、加勁肋的組裝位置線；以基準(zhǔn)線為基準(zhǔn)在腹板上劃出隔板及加勁肋的組裝位置線。

2)在平臺(tái)上按組裝線組裝加勁板，完成板單元的組裝。

3)在專用設(shè)計(jì)制作的焊接反變形胎架上采用“反變形”技術(shù)焊接頂?shù)装鍐卧系募觿爬?，控制板單元的焊接變形。矯正板單元翹曲變形以滿足對(duì)接時(shí)平面度的要求，并以縱基線為基準(zhǔn)修正橫基線，對(duì)板單元進(jìn)行標(biāo)識(shí)、存放。

4)采用“倒裝法”進(jìn)行組裝，將頂板單元鋪于平臺(tái)上，先組裝側(cè)隔板單元，再組裝腹板、底板單元，考慮到轉(zhuǎn)運(yùn)及吊裝對(duì)塊體單元幾何精度影響，對(duì)此類型結(jié)構(gòu)需進(jìn)行加固。

5)施焊頂板、底板、腹板、隔板之間的焊縫，制作完成塊體。

6)探傷合格后全面修整塊體單元的變形及基準(zhǔn)線后，以基線為基準(zhǔn)，每隔500 mm確定一處切割點(diǎn)，將各點(diǎn)連線即可劃出一條曲線切割線。采用小車沿曲線切割線焰切頂、底板周邊及其坡口。

此一次性切割工藝相較傳統(tǒng)先下料的工藝具有的優(yōu)點(diǎn)為：僅切割一次減少了切割工作量，下料工藝預(yù)留量大小不用考慮及后切完成后梁段端口外觀質(zhì)量高等優(yōu)勢(shì)。

3.2 扭曲曲線梁段塊體制作工藝

在梁段頂面布置8個(gè)測(cè)量監(jiān)控點(diǎn)，用于塊體組裝檢測(cè)。由于曲線梁橋位匹配精度要求高，而橋面橫坡緩和漸變。在立體模型上精確布置出各測(cè)量點(diǎn)，放樣出各測(cè)量點(diǎn)相對(duì)頂板單元縱橫基線交點(diǎn)的平面坐標(biāo)。制作時(shí)設(shè)置水準(zhǔn)儀及全站儀精確布置及測(cè)量監(jiān)控各測(cè)點(diǎn)。

扭曲曲線形鋼箱梁制作的工藝要點(diǎn)如下：

1)準(zhǔn)確的計(jì)算放樣腹板長(zhǎng)邊的線形是扭曲梁段組裝精度控制的保證。

2)在腹板單元的制造時(shí)，需要將腹板上縱向的加勁肋在組裝塊體完成后再組裝焊接，便于梁段塊體線形的控制及調(diào)整。

3)頂板單元上U形肋的剛性較大，彎曲和扭曲均不容易操作。所以一個(gè)節(jié)段長(zhǎng)度內(nèi)線形矢高不大于20 mm時(shí)將U形肋按直線形制作，同時(shí)隔板下料需考慮U肋槽口的變化；在一個(gè)節(jié)段長(zhǎng)度內(nèi)線形矢高較大時(shí)采取U形肋對(duì)接的方法完成線形變化。頂板單元組焊完成后需要熱矯出扭曲的變化趨勢(shì)。底板單元上為板條肋按板肋線形組裝即可，同樣需矯出扭曲的變化趨勢(shì)。同時(shí)頂板和底板上設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)檢測(cè)頂板和底板單元的扭曲變形達(dá)到要求。

4)組裝塊體梁段時(shí)以腹板長(zhǎng)邊及隔板為內(nèi)胎調(diào)整線形與頂?shù)装褰M裝，必要時(shí)需要增加支撐。組裝完成后全面矯正各項(xiàng)線形及嚴(yán)格控制好箱口尺寸。

3.3 焊接變形控制技術(shù)

1)鋼板對(duì)接焊縫的焊接。

鋼板對(duì)接采用埋弧自動(dòng)焊平位雙面焊接。從坡口形式、坡口大小、焊接順序以及預(yù)設(shè)反變形和預(yù)留焊接收縮量等各種方法控制焊接變形。在焊接過(guò)程中采用兩面交替焊接，以減少焊后變形及焊接殘余應(yīng)力。為了保證焊縫端部的質(zhì)量，避免出現(xiàn)焊接缺陷，焊接時(shí)焊縫端部安裝同材質(zhì)、同厚度、同坡口的引弧板和熄弧板，焊接完成后切除引板，將焊縫端部打磨平整。

2)底板與板肋的焊接及頂板與U肋的焊接。

在專用的反變形焊接胎架上用CO2焊機(jī)配合焊接智能小車，在船位施焊板肋焊縫，確保板肋與底板的垂直度。在焊接中嚴(yán)格控制焊接方向和焊接順序以盡量減小焊接變形。所有焊縫焊接時(shí)都保持焊接方向一致，根據(jù)板肋數(shù)量以及焊縫焊接時(shí)產(chǎn)生側(cè)向彎曲的傾向安排合理的焊接順序，以減小扭曲變形和側(cè)彎。

3)塊體焊接。

焊接過(guò)程中構(gòu)件翻身，使焊縫處于有利焊接作業(yè)位置。必要時(shí)在箱口和內(nèi)部適當(dāng)位置增加臨時(shí)支撐，增加結(jié)構(gòu)的整體剛度，減小由于焊縫收縮引起的幾何尺寸變化。

4 結(jié)語(yǔ)

本曲線形匝道橋鋼箱梁制作技術(shù)適應(yīng)性強(qiáng)，可適用于各種曲線形的匝道橋鋼箱梁的制作，不需要很大場(chǎng)地及對(duì)設(shè)備要求也不高。本制造技術(shù)在提高曲線梁制作質(zhì)量的同時(shí)，降低了制作成本，縮短了制作周期，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] TB 10212—2009，鐵路鋼橋制造規(guī)范[S].

[2] JTG/T F50—2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 呼和浩特市快速路工程鋼箱梁施工圖設(shè)計(jì)文件[Z].

[4] 呼和浩特市快速路工程鋼箱梁制造工藝方案[Z].

[5] 呼和浩特市快速路工程鋼箱梁制造驗(yàn)收規(guī)則[Z].

Critical curve-style steel box girder manufacture technology of urban overpass

Zhang Yajuan

(ChinaRailwayBaojiBridgeGroupCo.,Ltd,Baoji721006,China)

Taking one representative steel box beam of Nanerhuan fast expressway engineering in Huhhot as an example, the paper introduces curve-style steel box beam manufacture features and difficulties, and describes distortion and disposable cutting technologies, which has provided some guidance for similar engineering construction.

steel box girder, curve, manufacture, technology

1009-6825(2015)07-0173-02

2014-12-22

張亞娟(1980- )，女，工程師

U445.47

A