摘要：扭曲面箱梁，线型复杂，加工制作难度大。本文以荆门双喜大道B1匝道钢箱梁为例，探讨了箱梁反造的方法和优势。根据 B1匝道结构特点，利用Excel和计算机辅助软件 Auto CAD进行计算放样绘图，零件采用数控切割下料，采用反造法组装来完成钢箱梁节段的制造，既提高了弧形底板的装配精度，又降低了焊接难度。
关键词：匝道钢箱梁；扭曲面；反造法组装
1、工程概况
B匝道为双喜大道左转进入象山大道的专用左转立交匝道，分为B1和B2两部分，本文主要介绍B1匝道钢箱梁的制作工艺。B1匝道全长128.4米，箱梁横截面高为1420 mm，梁顶宽为6434mm。B1匝道钢结构的主要构件材质为Q345C，结构工程量约为1200吨。工程地点位于湖北省荆门市象山大道漳河花园。
2、工程特点
B1匝道的钢箱梁有如下特点：
（1）在沿里程方向，钢梁不仅仅有纵向坡度，还具有横向坡度，在支墩与支墩之间还具有预拱度。
（2）钢箱梁的主要构件的焊接形式为全焊透焊接，焊接质量要求高，焊接施工工作量大；且由于本工程为市政整治工程，对完工钢箱梁的外观要求较高
（3）长跨度钢箱梁，由于制作场地、起重及运输条件的限制，需要对钢箱梁进行分段制作。
3、反造法的特点和优势
反造法是指钢箱梁的节段制作是采用主梁顶板在下，底板在上的方式，即先反态装焊并上胎顶板单元件，再反态装焊内部横向、纵向隔板，再装焊腹板，完工将上述状态的节段整体翻转，装焊在底板单元件上。这样装配顺序，可以使腹板、横隔板与顶板连接的角焊缝由仰焊位置变为平焊施工，上述相关焊缝施工完成后，将节段翻转180°，腹板、横隔板与底板连接的角焊缝仍然平位置施焊。与传统的制作工艺相比，反造法将原仰焊位置转换为平位焊接，不仅提高了焊接质量，也减轻了焊工的作业强度，提高了效率、缩短了工期、降低了成本。同时，B1匝道使用反造法，底部两侧的圆弧板无需使用支撑固定在胎架上；圆弧板上胎时，使用内部横隔板的线型来控制圆弧板的精度，因此在制作过程中要注意严格控制内部横隔板的安装精度。
4、钢箱梁反造的制作方法
4.1胎架放样
沿里程增加方向，钢箱梁的制作线型为设计成桥线型与起拱线型的叠加，二者的叠加计算可以通过Excel的计算来实现。
在选取胎架高度数据点时，仅需知道在强结构位置即隔板位置的胎架数据即可。此时可通过Excel，使用函数功能，计算每块隔板位置的顶板标高数值。
4.2钢箱梁节段划分
钢梁的节段划分主要考虑如下几个方面的因素：（1）工厂内部制作场地的硬件设施；（2）由工厂运输至安装现场的运输条件限制；（3）现场安装条件的限制。综合考虑构上述三个因素，B1匝道钢箱梁沿长度方向需划分为11个环形段，每个环形段沿宽度方向需划分为左右2个节段。整个箱梁共分为22个节段，各节段编号依次为A1、B1、……、K1，A2、B2、……、K2。
4.3底板圆弧放样及加工
4.3.1底板圆弧放样、下料
单件底部圆弧板的角度为70°，因此在套料时，可将4件底部圆弧板组合再一起套料。在CAD软件中，通过命令计算处此部分标准圆的圆弧长，即为下料4件底部圆弧板所需的板材的宽度。
4.3.2圆弧底板的加工
（1）划线。在板材上画出组合标准圆的宽度线；画出每件底部圆弧板的宽度分界线；画出横隔板位置线；
（2）使用卷板机对板材进行加工，在加工过程中不断检查弧度。
（3）组合圆弧板加工合格后，通过半自动割刀沿事先画好的分界线进行切割，对于线型不合格的底部圆弧板，需要再次使用卷板机或者火工进行校正。
4.4板单元制作
4.4.1顶、底板单元制作
将切割好的顶板板材按堪画好的地样轮廓线在胎架上进行定位。同事将地样线中的隔板线、T肋线定位基准线返至顶板上，对相应位置进行打磨并安装T肋。
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4.4.2隔板单元制作
隔板单元件中，隔板的精度最为重要，隔板由数控下料完成。再以隔板的纵、横基线为基准，划出所有加劲肋的位置线。为控制隔板单元件制作过程中的自由边焊接变形，在焊接时，隔板板边与胎架需用码板固定，焊接时严格按焊接工艺的要求，对称施焊。
4.5单元件的组装
顶板单元件胎上装配完成后，即可按照“隔板单元件→腹板→底板单元件→底板圆弧板”的顺序，依次进行节段的装配作业。
需要注意的是，在装配过程中，需要利用水平仪、激光经纬仪等精密仪器按要求检测胎架、顶板、横隔板、腹板、底板的精度情况，及时发现偏差并校正，从而确保钢箱梁的整体尺寸、线形等满足设计及施工质量要求。
4.6梁段组装检查要点：
节段整体预拼装重点检查：纵向线形、节段扭曲、钢箱梁长度、节段间端口匹配、坡口间隙等。
纵向线形检查：检查箱梁各节段纵向中心线之间的偏差；检查腹板对应横隔板处的理论标高与实际标高的差值。
钢箱梁长度检查：检查主要结构间的距离长度来确定全桥长度是否存在偏差。
坡口间隙检查：节段合拢口的焊接间隙必须严格控制。装配定位时，需使用卡码进行固定以确保焊接间隙满足要求。
4.7焊接作业施工重点
4.7.1 T肋制作
T肋再制作时，采用将两根T肋用“H“型钢的防止制作完成后，再将H型钢切割为两件T肋的方式进行制作。这样不仅提高了T肋的制作效率，另一方面可以有效控制由于焊接而产生的焊接变形。
4.7.2支座垫板处的隔板焊接
支座垫板处的隔板及桥墩的支撑隔板采用的是24mm的厚板，需要熔透焊接。但由于此处施工空间狭小，为了便于施工，需要开设施工工艺孔，施工完成后回封。
4.7.3圆弧与底板和边腹板连接
钢箱梁采取倒装的形式，底板圆弧板与底板的焊缝为平位焊缝。为了提高施工效率，并保证焊接质量和焊缝外观，可以采取二氧焊打底、埋弧焊填充盖面的方式进行焊接。焊接时，人员在底板上进行作业，陶瓷衬垫贴于钢箱梁内部。
圆弧板与边腹板的焊缝为横位焊缝，只能采取半自动二氧化碳气体保护焊。此时考虑的主要因素为外露焊缝的美观因素。因此，将陶瓷衬垫贴于钢箱梁外部，人员在钢梁内部进行圆弧板与边腹板的焊接作业。
4.7.4薄厚板对接
桥墩处支座垫板处的箱梁底板是24mm厚板，与其对接的板材，板厚为16mm。对接时，24mm板材坡口处应开设有开成1：8的过渡，焊接采用采用二氧化碳气体保护焊打底，埋弧焊填充、盖面的焊接方式。
4.7.5焊缝表面打磨处理
为确保钢箱梁的外观美观，钢箱梁外露面焊缝应打磨处理。要求如下：焊缝与母材过渡处磨光、除焊缝余高应满足要求、焊接飞溅应去除等。注意在打磨过程中，打磨方向需与焊缝的受力方向一致。
5、结语
利用Excel和计算机辅助软件Auto CAD 进行计算放样绘图；数控编程并对重要板材进行切割；采用卷板、切割、校正等多重工序对底部圆弧板等复杂的组件进行了下料和检验；采用反造法，降低了钢箱梁的制造难度，提高了构件装配精度，提高了焊接工作效率。
通过以上方法、技术的运用，钢箱梁安装时节段接口的尺寸、焊缝间隙和全桥的整体线型及外观得到了保证。同时为后续类似项目采用反造法提供了借鉴实例。
参考文献：
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论文作者:柳宗举,康望君
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/28
标签：圆弧论文; 隔板论文; 底板论文; 匝道论文; 腹板论文; 横隔论文; 顶板论文; 《基层建设》2018年第8期论文;