摘要：随着中国交通事业的发展，桥梁设计等级逐步提高，桥梁的跨径也大幅增加，钢结构具有强度高、塑性和韧性好、重量轻、施工周期短的优点，在桥梁中广泛使用。而双索面斜拉桥作为一种拉索体系，比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。本文以鄱阳湖二桥为例，重点阐述了杆件制造工艺、焊接工艺、工厂试拼装工艺，强调制造过程中的尺寸精度控制和焊接变形控制措施。
关键词：桥梁；斜拉桥；试拼装；焊接
1 工程概况
鄱阳湖二桥是鄱阳湖上的第二座公路大桥，全长5589米，其中主桥为长度（68.6+116.4+420+116.4+68.6）=790m的钢—砼组合梁双塔五跨空间双索面斜拉桥，桥面为整体断面，除主塔段不设风嘴全宽28米外，其余段设风嘴全宽32米。
鄱阳湖二桥桥型布置图如图所示。
图1 鄱阳湖二桥桥型布置图
主梁采用分离“工”字型钢纵梁、横梁、小纵梁、压重小纵梁通过节点板及10.9s级摩擦型高强螺栓连接形成钢构架，构架上架设预制桥面板，现浇低收缩混凝土湿接缝，与钢梁上的焊钉形成整体，组成组合梁体系，两个纵梁间距为26.0m，中间采用横梁连接。钢梁之间设置三道小纵梁，间距分别为6m、7m、7m、6m。
主梁标准横断面如图所示。
图2 主梁标准横断面
2 钢梁结构特点、工艺难点
1）纵梁为工形杆件，主体结构由厚板组成，腹板与顶板、底板之间在均为全熔透角焊缝，且腹板上焊接有多道纵横向的加劲板，如何控制焊接变形，保证纵梁纵横向孔位精度为本次制造的难点。
2）锚拉板单板与边主梁熔透焊接，其上开槽与锚管焊接连接，锚管也作为传力结构，虽然结构零件不多，但单板刚度小，且焊接要求高，如何控制好锚拉板的安装角度，保证焊接质量为钢梁制造的重点及难点。
3）横梁长约25米，桥面设置横坡2%，在考虑钢横梁由于自重下挠的基础上，如何考虑焊接顺序，保证横向坡度的精度为横梁制造的难点。
4）钢梁构件之间为栓接结构，多数杆件上均设置纵横向的连接接头，如何通过工艺方法，工装手段来保证钢梁的孔位精度为本桥制造的关键点及难点。
5）每种钢锚梁的锚板角度均不相同，且焊缝均为熔透焊，在狭小的焊接空间中有多个组成零件。如何制定合理的零件制造工序、焊接工艺及焊接顺序，保证钢锚梁的焊接质量，控制焊后整体尺寸为钢锚梁制造的关键点。
3 总体制造方案
根据本桥钢梁结构特点，充分考虑制作、运输等因素，总体思路如下：工厂进行钢梁杆件制造（板→单元件→杆件）、试拼装和涂装，采用船舶运输的方式按照架梁顺序交付至鄱阳湖二桥桥址钢梁存放区域，钢梁工地架设，高栓施拧完成后摩擦面油漆涂装及最后一道面漆涂装，收尾等全部工作。
3.1杆件制造要点
1、钢板预处理
钢板进厂复验合格后，方可投入生产。下料前先对钢板的材质、炉批号进行移植，再经通过矫平消除钢板的轧制变形（尤其是局部硬弯）和内应力，从而减小制造中的变形。
2、下料
异形板采用数控精密切割，方形长板采用多头切割。放样时按工艺图纸要求预留加工余量、焊接收缩补偿量、总拼配切余量等。杆件主板长度预留焊接收缩量应根据杆件截面、长度、焊缝类型等因素进行适当预留，一般可按杆件长度的0.4～0.6‰+8mm计（一般应在15～25mm之间）。
3、拼焊、钻孔
工厂钢梁杆件制造拟采用后孔法和部分先孔法相结合的方案进行本桥钢梁制造。对于采用先孔法制造的构件，在首批杆件制造时将结合工厂类似工程经验摸索杆件的焊接收缩量，将各类构件收缩量确定后，方可批量生产。杆件工厂制造方案如下：
1）纵梁：
纵梁采用全后孔法。杆件拼装、焊接、调校完毕，在划线平台上整体划线，在专用定位孔制孔胎架上制定位孔，检验定位孔尺寸，确认无误后采用定位孔定位布模钻出顶、底、腹板孔群。
2）横梁：
横梁采用主杆件后孔，小纵梁接头板先孔的方案。杆件拼装、焊接、调校完毕，在划线平台上整体划线，在专用定位孔制孔胎架上制定位孔，检验定位孔尺寸，确认无误后采用定位孔定位布模钻出顶、底、腹板孔群；划线对线安装小纵梁接头板。
3）钢锚梁：
钢锚梁各关键板件均铣边处理，提高零件的精度。钢锚梁主体结构组拼焊接完成后，逐步安装焊接锚箱上加劲板至锚箱安装完成。
3.2 工厂试拼装工艺要点
钢梁构件在工厂试拼场地进行试装时，发现构件尺寸有误不符时，即可在试拼场地进行尺寸修正和调整，避免架设时在高空调整，减少高空作业的难度和加快架设安装速度，确保全桥钢梁顺利架设。
1) 构件尺寸误差产生的原因
①制造的误差（制造质量的差异）；
②拼装过程中产生的误差（孔位间隙不一）；
③结构计算的误差（模拟的精度、建立杆件拼装空间差异的影响）。
2) 试拼装的目的
①检验工厂制造工艺和工装的正确性，经检验合格后方可正式批量投产。
②检验各杆件的几何尺寸精度
◆杆件各向孔群的孔位精度；
◆杆件接头的匹配精度，梁高、梁宽的匹配公差配合；
◆检测杆件的几何尺寸。
③钢梁的整体几何尺寸和精度
◆检测竖向曲线和横向坡度等线形；
◆验证过孔率，钢主梁100%自由通过较设计孔径小0.75mm的试孔器，纵横梁体系的螺栓孔应100%自由通过较设计孔径小1.0mm的试孔器；
◆ 检验高强螺栓连接部位的钢板平整度、连接板的密贴度；
◆ 拼接处有无相互抵触情况；
◆ 磨光顶紧处应有75％以上的面积密贴，用0.2mm塞尺检查，其塞入面积不得超过25％；
◆不易施拧螺栓处；
◆两侧钢主梁中心距、节间长和试装节段的总长度及对角线等基本几何尺寸。
④对已钻孔杆件的制孔精度和杆件平面试拼精度进行认真检测，对各检测数据进行详细汇总和分析，为后面杆件制孔提供修正依据，以消除钢梁制孔积累误差。
⑤试装进行精匹配，进行精密定位孔的制作，来保证桥位精定位的实现。
⑥根据现场实测及时修正计算误差，为架设提供数据，对精度及时进行调整。
3）试拼装的内容
在批量生产构件前应先制作具有代表性的杆件进行试装，以检验工厂制造工艺和工装的正确性，经检验合格后方可正式投产。
根据架设顺序，钢梁的工厂试拼装选取具有代表性的5个节间的所有杆件进行试装。拼装前应绘制各部分试装图，编写详细的试拼装工艺。
图3 试拼装简图
4）试拼装的准备和要求
①试拼装前编写详细的钢梁构件试拼装工艺。
②提交试拼装的钢梁构件应是经过验收合格的产品，在构件涂装之前进行试拼装。
③各单元件制作后，应经检验合格方可试拼，且将其边缘、孔边飞刺、电焊熔渣及飞溅清除干净。
④搭设试拼装胎架，胎架应使各构件处于不受力状态下，并不准发生承载后支点下沉现象。
⑤试装用紧固螺栓必须使板层密帖，各联结点的冲钉不得少于孔眼总数的10%，螺栓不得少于孔眼总数的20%。
⑥试装内容、要求和范围、试装的检查标准等均应符合《制造规则》、图纸设计要求、《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）的相关规定。
5）试拼装方案
①大拼胎架上按线放置首节间的主梁，测量并调节好主梁中心距，相对固定。
②依次拼装横梁。用冲钉定位，普通螺栓栓接。
③依次安装小纵梁。用冲钉定位，普通螺栓栓接。
④测量、调整桁高、宽、长、对角线等尺寸，合格后划线安装风嘴。
⑤重复①~④步骤，完成后续节间的拼装。
⑥测量、调整,检查过孔率、板面接触间隙、测量桁高、宽、长、对角线等尺寸，并经报验合格。
⑦节间解体。解开节间之间所有冲钉及普通螺栓。
⑧分别将拼装好的节间杆件解体，编号、涂装、存放发运。
6）拼装精度控制要点
◆几何尺寸及线形控制
拼装在测平的台座上进行，杆件处于自由状态，按拼装图垫起各点拱度值。
拼装要循序进行，每拼装完一个单元进行检验和调整，合格后，再继续拼装下一单元，以免全部拼装完成后误差积累过大难以调整。
在胎架区域设立测量坐标系统
◆栓孔重合率控制
拼装时高强度螺栓连接部位的钢板，其平整度、连接板密贴度等均应满足图纸规定，使拼装节点板板层密贴，所用冲钉不得少于螺栓孔总数的10%，螺栓不得少于螺栓孔总数的20%，且冲钉打入应以节点中心开始向周围分布。
◆焊接质量控制
严格按节段焊接工艺规定的焊接方法、规范及顺序施焊。
◆摩擦面的保护
试装时要注意保护拼接处摩擦面不受损坏，如拼装解体后发现摩擦面受损应及时处理。
◆桥梁线形检查
◆扭曲检查
◆几何尺寸、栓孔通过率、板层间隙及有无相抵触情况和不宜施拧螺栓处检查用钢卷尺、试孔器、分别检查几何尺寸、栓孔通过率、板层间隙。
7）拼装检查测量要求
◆各杆件面的标高、长度等重要尺寸的测量，避免日照影响并纪录环境温度。
◆测量用的钢带或标准尺在使用前应与被检测工件同条件存放，使二者温度一致，并定期送计量检测部门检定。
◆测量用水准仪、经纬仪等仪表量具需经二级计量机构检定并使用统一的量具。使用前应校准，并按要求使用。
◆操作人员应经专门培训、持证上岗，并实行定人定仪的操作。
③拼装检测精度按《制造规则》执行。
④后面节间试装时，不但要考虑与前面的匹配精度和相对几何精度，还要进行整体测量，以避免误差积累。
⑤试拼的各项数据和精度要全面的提供给架设项目部。
⑥试装结果应有详细的检查记录并由工厂总工程师组织鉴定，监理工程师和设计方批准，合格后方可出厂。
4 结语
实践表明，鄱阳湖二桥主桥钢梁制造过程中，通过对单元件制造、焊接质量、焊接变形和试拼装等关键点进行精确控制，施工过程顺利，最终顺利合拢，达到了预期效果，对同类钢梁制造有很好的指导意义。
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/T F50-2011 公路桥涵施工技术规范[S].
论文作者:韦文俊
论文发表刊物:《基层建设》2019年第7期
论文发表时间:2019/6/25
标签：钢梁论文; 精度论文; 螺栓论文; 节间论文; 鄱阳湖论文; 尺寸论文; 构件论文; 《基层建设》2019年第7期论文;