山东省路桥集团有限公司 山东济南 250000
摘要：详细介绍了钢箱梁的加工制造方法，并结合长深高速高青至广饶段庞家互通钢箱梁工程实例，描述了钢箱梁的制造过程，并重点论述了工艺补充量的设置、板单元制造工艺、多梁段连续匹配组焊和预拼装工艺。
关键词：钢箱梁；制作与加工；节段；新技术
1 钢箱梁制造的发展概述
我国从20世纪末建设的虎门珠江大桥、西陵长江大桥、厦门海沧大桥和江阴长江大桥开始，至今已有几十座大桥均采用钢箱梁。在吸取国外经验和其他行业先进技术的基础上，研究了一整套钢箱梁制造工艺方案。
（1）合理的划分板单元件及陶瓷衬垫单面焊双面成型技术的引入，极大地提高了钢箱梁的焊接质量，并改善了焊接作业环境。（2）结合钢箱梁结构特点，开发了板单元件组装、节段连续匹配组装、以及焊接变形综合控制技术等。确保了钢箱梁的几何精度，缩短了制造周期，降低了成本。（3）采用切割和制孔数控化作业，组装和焊接自动化。
2 主线桥钢桥结构简介
2.1 纵向节段划分及结构顶标高设定
根据设计说明，此主线桥钢桥为整体全焊接结构，沿桥长方向（纵向）必须划分成若干制作段，才能避免因超重超长造成无法运输和安装。
主线钢桥拟以中间墩柱中心为准，墩顶梁段长以每个跨长的四分之一为基本尺寸取墩顶左、右梁段长度之和，并考虑接口焊缝布置，避免出现环形焊缝。
2.2 节段构造
梁体采用整体式主梁形式，桥梁横桥向为3个单室钢-混凝土组合箱梁结构。箱梁为开口截面形式，箱梁间距4.2m。钢箱梁梁高为1.55m，全宽为2.7m。开口截面钢箱梁每个腹板对应的上翼缘宽600mm，厚28mm；箱梁底板为24mm厚，两道腹板不等高，以满足桥梁横坡要求。钢主梁之间设置横向联系梁，联系梁梁高800mm。
所有节段中，底、腹板间均需全焊透。
2.3 特殊节段构造
墩顶节段墩顶区域填充C40混凝土，横隔板为单向加劲，加劲侧为距离中间或边支座较近一侧。施工时，要采取临时支撑，防止钢板变形。
3 工程内容及相关安排
3.1 工程内容
主线桥钢箱梁制作的工程内容：钢箱梁制作及组装区场地规划建设，钢箱梁及其他材料的采购、卸货、验收；钢箱梁单元件制作（含工厂涂装和零配件）；钢箱梁节段制作、预拼装、涂装、验收、保管，按设计要求进行钢箱梁吊、拼装及就位工作；负责钢箱梁焊接连接和最终涂装。
3.2 工作安排
（1）钢箱梁段采用现场拼装，根据现场监理和甲方的施工要求和设计要求确定具体制作分片尺寸大小；做好现场拼装的各种施工措施及质量、安全、环境保证措施。
（2）负责将预拼合格的钢箱梁运送至现场，吊至桥位后，按设计及施工监控要求的线型要求进行线型调整。
（3）安装就位后进行其节段间拼装、横向联系梁焊接和全桥钢箱梁最终涂装。
（4）根据工程量，按业主、甲方总体施工进度及质量要求配备现场人员、施工机具；各种措施到位。
4 钢箱梁制造工艺方案概述
4.1 制造工艺方案概述
钢箱梁制作是复杂的系统工程。从大的分项来说其工艺流程如下：材料表面处理→下料→单元件制作→调直→梁段整体总装→梁段焊接→梁段匹配→梁段涂装→钢箱梁桥上焊接→工地涂装。
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4.1.1 单元件制作部署
所有底板单元、T梁单元（腹板单元）、横隔板单元、横向联系梁单元的下料加工均在工厂完成，全部工序在车间内进行，确保工期和质量，避免风、雨温度、湿度对工期和质量影响。
4.1.2 钢箱梁节段组装部署
因该钢箱梁截面尺寸过大，无法全截面节段通过公路运输，根据该桥的地理位置和运输状况，我们采用在工厂全桥胎架匹配制作各单室钢箱梁，进行全截面匹配节段组装制作的方式。减少了运输环节中装运卸可能对钢箱梁的外力损伤和受力变形，有利于保证产品外观质量。
4.1.3 桥位施工部署
将钢箱吊装到位后，逐节段线型调整合格后进行接口连接施工。包括对接错边量调整、接口焊接、横向联系梁单元对接焊接、板条肋的嵌补段的组焊、工地焊缝补涂装及钢箱梁外表面最后一道面漆的涂装。
4.2 关键工艺点
根据钢箱梁的结构特点、受力状况、装配要素，有以下关键工艺点在制造中必须加以严格控制。
（1）单元件几何尺寸精度控制是保证箱体组装精度的基础。
（2）横隔板是钢箱梁的内胎，横隔板单元外轮廓尺寸精度控制是钢箱梁质量的基础，直接影响着钢箱梁的外形尺寸和箱口匹配精度。
（3）钢箱梁质量控制点：
①钢箱梁总拼精度控制是保证桥位接口对接焊缝质量、大桥整体线型的关键。
②箱口尺寸精度。
③箱口匹配连接精度。
④焊接质量控制。
a.单元件间的纵向对接焊缝。
b.T梁单元、横隔板间的熔透或坡口角焊缝。
c.钢箱梁桥位横向联系单元对接焊接质量。
⑤钢箱梁防腐处理质量控制。
⑥剪力钉焊接。
5 钢箱梁制作引进的先进技术应用
5.1 数控CAM技术
（1）对形状不规则的板件在CAD制图后，经计算机编译成等程序文件，再传送给数控切割机，数控切割机在PC机的控制下，实现对板材的实样下料，即下料CAM技术，确保零件的外形尺寸。
（2）对某此后续工序为划线的零件，在数控切割时或切割后，利用该设备的划线功能，在零件上划出基准线或组装线，即划线CAM技术。
5.2 无“马”装配技术
（1）所有单元件在定位组装胎型上定位组装（卡槽定位），避免焊接马板对母材的损伤。
（2）根据零件对接、单元件焊接、箱体焊接、环缝焊接收缩的规律，并考虑弹性压缩量，设置一定的工艺补偿量，对单元件的面板实施一次无余量切割，减少单元件的二次切割和现场工作量。
5.3 焊接反变形应用技术
在反变形胎架上机械卡固定位，CO2气体保护自动焊施焊T梁单元两侧焊缝、减少焊接变形、确保焊接质量。
5.4 组拼胎架横向设拱技术
由于钢箱梁在总拼胎架上整体组焊时，只能对其底板实行弹性约束，无法实现对顶板、腹板的约束，在焊接应力的作用下，上箱口产生收缩变形，使得桥面横坡减小、桥面宽度（即两腹板间距）变小，因此在箱梁预拼装胎架横向预设一定的预拱量，来抵消整体组焊后箱梁断面的变形，确保桥面横坡和桥面宽度。
6钢箱梁预拼装
6.1钢箱梁预拼装过程
钢箱梁整体组焊完成后，测量吊点纵距后，按照L止顶板=L实测-（L理论+△焊接收缩）、L环口间距=L止顶板+S焊缝间隙配切两端坡口和安装止顶板。精确调整和测量线形、长度、端口尺寸、直线度等，检验合格后组焊工地临时连接件。另外，预拼装时要考虑焊接环形焊缝收缩量，并根据上次预拼装后的累计总长和误差，修正本次预拼装梁段的长度，不使误差积累。
6.2预拼装检查
每轮钢箱梁整体组焊完成后直接在整体组焊胎架上进行预拼装检查，检查项点有：纵向线形；吊点中心距偏差、吊点纵距累加长度；扭曲；吊装节段间端口匹配情况等。在梁段预拼前应解除所有组装临时定位的约束，使梁段处于自由状态。所有项目的检查应避免日照影响，并记录环境温度。
结语
钢箱梁加工制造是大跨度桥梁建设中非常关键的项目，国内外在制作工艺上进行了多年的研究，发展至今已较好地解决了钢箱梁制造加工中的难题，同时自动化、信息化的引入极大地推动了钢箱梁加工技术的发展。一个正确的施工工艺、完备的施工方案，对提供工程质量，加快生产进度，提供经济效益都具有十分重要的作用。
参考文献：
[1]公路桥涵施工技术规范[S].人民交通出版社，2000年10月.
[2]铁路钢桥制造规范[S].中国铁道出版社，2015年6月.
论文作者:廖莹,靖相顺
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/3/1
标签：腹板论文; 元件论文; 单元论文; 横隔论文; 精度论文; 涂装论文; 质量论文; 《基层建设》2017年第33期论文;