中国水利水电第十一工程局有限公司 河南 郑州 450001
【摘要】本文一开始通过初步的介绍对城市高架桥钢箱桥简介进行了相应的描述，然后根据高架桥钢箱桥钢箱梁制造工艺总则以及主要施工技术做了阐述，最后详细的分析了钢箱桥质量控制措施以及要点。
【关键词】城市高架桥；钢箱梁制作；安装施工技术
一、前言
随着经济的发展和城市道路的不断完善，对城市高架桥钢箱梁制作安装施工技术的要求也越来越高，那么我们该如何控制好城市高架桥钢箱梁制作施工技术的应用，这是当下所要解决的一大难题。
二、城市高架桥钢箱桥简介
钢箱梁，也称为钢板箱型梁，主要应用于跨度比较大的道路桥梁上，钢箱梁多见于跨度比较大的缆索支持桥梁，其主梁的跨度高达上百米，甚至上千米。钢箱梁在制造和安装的时候，一般分成若干个梁段。钢箱梁在通常情况下由腹板、底板、顶板、纵隔板、横隔板和加劲肋等组成，其中钢箱梁的顶板多是由纵向加劲肋和盖板所形成的桥面板。这些材料通过焊接的方式进行连接。钢箱梁的外形特点主要在于横截面呈现宽幅和扁平的形态，而且高和宽的比例接近1:10。在进行安装方案的选择上，应当根据具体的工程特点，合理的选择适合工程特点的安装方案。
三、钢箱梁制造工艺总则
1、根据钢箱梁结构形式、并考虑运输、吊装能力以及生产车间场地和设备配置等综合因素，确定本项目钢箱梁分成若干节段进行制造的工艺原则：分段制造采用正拼制造法，通过胎架及地样线控制梁段组装预拼装线形与设计成桥线形一致；钢箱梁制造采用横向匹配、纵向测量控制的方法；钢箱梁制作过程中面板单元、底板单元、腹板单元长度方向均两边留余量，梁段匹配制造完成后，根据桥梁线形、匹配数据切割余量。合拢段的面板、底板、腹板长度方向各留余量，待工地架设时根据实际测量长度进行切割。隔板U肋槽口下料时宽度加大4mm。装饰板与腹板之间留一段嵌补现场装焊，挑臂分段间留一档装饰板现场装焊。为减少焊接变形，T肋单元可以制作成工形结构后，沿腹板中心切开。制定合理的焊接工艺，减少结构变形。
2、钢箱梁制作的重、难点。梁段组装预拼线型与全桥成桥线型一致性；大尺寸桥面板的制造精度及线形控制；钢箱梁熔透焊缝多，焊接变形及焊接质量的控制；钢箱梁断面尺寸大，连接关系多，梁段间对接时的接口尺寸的匹配。
3、工艺应对措施
制定合理的焊接工艺，减少结构变形造成的误差；设计合理的胎架和工装，保证结构尺寸的一致性；制定合理的装配工艺，保证结构的组装精度。
4、钢箱梁单元件的制造工艺流程
（一）、悬臂、腹板竖肋T型部件制造
零件复查：检查来料（零件号、外形尺寸、对角线、坡口、材质）。腹板和翼板组装：组装时保证腹板与翼板的垂直度。焊接：严格按照《焊接工艺规程》中的焊接方法和焊接规范施焊。矫正：火焰矫正温度控制在600℃～800℃，严禁过烧、锤击和水冷。标记、标识。
（二）、面板上T型纵肋制造
零件复查：检查来料（零件号、外形尺寸、对角线、坡口、材质）。吊装腹板上胎架定位并组装翼缘板：按施工图要求组装H形构件，并保证其垂直度。H形构件焊接：在船形位置焊接胎架上进采用自动焊小车进行焊接。翼缘矫正：采用H型钢矫正机矫正翼缘角变形。划线切割成T肋：按图纸要求划线，并用半自动切割机将H形构件切割成T形构件，切割时分段切割，留几段不切割，冷却后，再完全切开。防止T肋在切割时产生扭曲变形。
（三）、主体部分面底板及腹板单元件制造流程
零件复查：检查来料（零件号、外形尺寸、对角线、坡口、材质）。面底板划线：依据单元件制造图的要求绘制单元件纵横基准线、结构装配线及端口检查线等。纵肋组装：组装主体部分面、底纵肋为U肋。纵肋因长度太长，容易产生挠度不直，这时应先矫正，矫正后，再进行组装。组装时对线组装，并用检查卡板检查各U肋间距，特别要检查端口及横隔板处的组装精度。检查合格后，点焊固定U肋，然后上反变形胎架，准备与底板进行焊接。
5、焊缝返修
经无损检测确定焊缝内部存在超标缺陷时因进行返修，返修应符合下列规定：应根据无损检测确定缺陷位置、深度，用砂轮打磨或碳弧气刨清除缺陷，在清除缺陷时应刨出利于返修焊的坡口，并用砂轮磨掉坡口表面的氧化皮，露出金属光泽。缺陷为裂纹时，碳弧气刨应在裂纹两端钻止裂孔并清除裂纹及其两端各50mm长的焊缝。
焊补时应在坡口内引弧，熄弧时应填满弧坑；多层焊的焊层之间接头应错开，焊缝长度应不小于100mm；当焊缝长度超过500mm时，应采用分段退焊法。
返修部位应连续焊成。如中断焊接时，应采取后热、保温措施，防止产生裂纹。再次焊接前宜用磁粉或渗透探伤方法检查，确认无裂纹后方可继续补焊。焊缝修补的预热温度应比相同条件下正常焊接的预热温度高，并应根据工程节点的实际情况确定是否需要采用超低氢型焊条焊接或进行焊后消氢处理。焊缝正、反面各作为一个部位，同一部位返修不宜超过两次。对两次返修后仍不合格的部位应重新制订返修方案，经工程技术负责人审批并报监理工程师认可后方可执行。
四、主要施工技术
1、钢箱梁吊装方案的选择
吊装此类构件一般常用双机抬吊，但由于吊装现场场地狭窄，交通拥挤，只允许单机作业。考虑到地面及周围环境的因素，决定采用&##3汽车起重机进行单机吊装作业。
2、钢箱梁的分段分块及接头设计
钢箱梁的纵向分段横向分块，既要充分考虑起重机的性能及吊装现场的情况，又要符合设计图及有关规范的要求，因此纵向分段接头（简称分段接头）一般在离桥墩3-6m的位置上，分段长度一般在20-30m之间；横向分块的接头（简称分块接头）一般在离中腹板150-200mm的位置上，分块宽度一般在5-6.8m之间。钢箱梁最大构件尺寸为30mX6.8X1.4m，单件质量一般在60-100t。
3、钢箱梁倒装法制作和无余量精度控制
为确保钢箱梁的吊装进度和组焊质量，采用倒装法和无余量精度控制法进行钢箱梁制作。
倒装法制作组装钢箱梁的主要程序：计算机放样、下料、切割;在胎具上组焊顶板;在顶板上组焊纵肋;中腹板组装;横隔组装;侧腹板组装;底板组装;翼缘组装;模拟预拼装;校正;涂装
无余量精度控制法即是将焊缝收缩量、变形量事先予以综合考虑，并在零件尺寸、板件尺寸、节段尺寸预放收缩变形量，并制定详细的工艺来进行控制。制作完毕后对复杂节段进行模拟预拼装。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
4、钢箱梁安装支顶架的设置
高架桥钢箱梁其桥墩间跨度一般在30-50m之间，因此吊装钢箱梁时需在纵向接头处设置支顶架（其设计和计算过程略），用来支承钢箱梁。在每个支顶架的上部设置3个300-500kn的千斤顶升降装置，用以调整钢箱梁的高低及角度。此支顶架同时也是钢箱梁分段接头的组对及焊接操作平台，使用方便、操作安全。
横向分块接头组对的主要施工程序为：定位和焊接短工字钢;安放活动传力方框;安放液压千斤顶系统;调试接头组对装置;“顶升”液压千斤顶!检查组对情况;“顶升”到位;检测顶板及底板的对接间隙及错边量;调整对接间隙及错边量;固定;焊接。
5、钢箱梁的焊接
由于钢箱梁安装焊接量大，质量要求高，故采用CO2气体保护焊和埋弧焊工艺进行焊接作业。焊接前将坡口周围的油污、涂料、铁锈等有害物清理干净。并打磨到露出金属光泽。
对接焊缝端部按规定设置引板，并在引板上起、熄弧，确保焊缝端部质量。对接焊缝背面贴陶瓷衬垫，采用这种焊接工艺可以达到单面焊双面成形，提高了焊缝的外观质量。焊接时严格执行焊接工艺参数，并采用对称、同步和等速焊接。
焊接按照如下顺序进行：定位焊;横隔板、纵向肋板焊接;腹板的对接焊接;顶板和底板的对接焊缝同步等速焊接;检查焊缝的外观质量；无损探伤。
由于采用合理的焊接方法，减少了焊接应力和焊接变形。焊接完毕后，经无损探伤检测，焊缝一次合格率100%。
6、钢箱梁安装前后的测量
测量是控制吊装、组对和焊接质量的重要手段。施工现场环境复杂，测量工作量大，精度要求高，是钢箱梁安装的另一难点。
钢箱梁安装前的测量，用全站仪测量出桥墩顶部及支顶架顶部钢箱梁就位控制点的坐标，并做好标记。用水准仪测量出各控制点的标高，并用垫块将控制点处的标高调整到设计标高。根据各控制点的坐标放出钢箱梁的就位控制线，对于钢箱梁吊装的起始端还应放出钢箱梁就位的端部控制线。
钢箱梁安装中的测量，检查吊装就位的钢箱梁是否与就位控制点和控制线相符。用全站仪复核吊装就位的钢箱梁坐标是否与设计图相符。用水准仪复核吊装就位的钢箱梁标高是否与设计标高相符。钢箱梁安装焊接后的测量其测量方法与步骤与安装过程中的测量相同。通过对两者测量结果的比较，可以找出问题，并制定相应的处理措施。
7、注意事项
由于钢箱梁吊装区域处于交通繁忙路段，吊装前需派专人与交警共同做好交通疏导，保证构件吊装及车辆和行人的安全。吊装前对汽车起重机及钢箱梁运输车的停位位置进行精确计算和测量，确保吊装时汽车起重机回转半径和起重量在额定范围内。汽车起重机松钩前必须认真检查钢箱梁就位的准确度和钢箱梁的稳定性。钢箱梁第一块安装后必须在同一天安装与之对应的第二块，尽快使汽车起重机松钩。钢箱梁进出口处应设置送风和排风装置，确保箱内焊接烟雾的排出和通风良好。钢箱梁内部构件组对及焊接时应有两个以上的施工人员在场。
8、施工布置原则
施工总体思路为：在确保总工期的前提下，以突出质量和安全两个重点，并以施工技术难点为中心内容进行全面配置。千方百计扩展工作面，尽量采用平行流水作业法和先进方法施工，整体推进总体施工计划进度。
施工布置原则为：按合同要求，结合本工程项目施工特点，针对施工中突出的难点，以形成生产能力、提高质量为中心，以施工前期生产技术准备为重点进行施工总体布署。做到各阶段的施工分工明晰、物流顺畅、经济合理。以确保工期为核心，以保证质量，安全生产为目标，充分发挥我公司技术资源和设备资源的优势，最大限度地利用现有资源进行安排。以项目部为中心，加强统一指挥，做好各阶段工程的施工工序衔接的协调，确保各项资源畅通无阻。结合国、内外钢箱梁的制造经验，应用成熟工艺，积极推广先进的施工方法。积极、稳妥、求实的理念对工程各部位、各工艺、各工序进行全方位、全过程的工程质量管理、进度控制。实施动态管理，减少干扰，确保各项目标按期实现。钢箱梁制造执行本桥图纸、招标文件、技术规范及其所引用的相关规程、规范要求进行施工。
五、钢箱桥质量控制措施以及要点
1、钢箱梁整体组装焊接要点
复核胎具各支撑点准确性，检查验收，在胎具上组装钢箱梁。钢箱梁装焊顺序：将焊制好纵向加劲肋的底板放置在胎架上，底板上划出组对腹板和隔板的装配线并考虑分配预留收缩量；采取定位焊的方式将焊好加劲肋的中室横隔板插入底板加劲肋中固定在底板上；然后组对两侧腹板，形成槽形；再将两侧室的隔板横隔板插入底板加劲肋中固定在底板上；组对钢箱梁最外两侧的腹板;进行焊接；焊接后检查焊接质量，矫正变形并检查外形尺寸；对内部需要涂漆的部位涂刷油漆；最后组对已焊接好U形肋的顶板。完成全部焊接工作。
在每段的顶板及腹板纵向端部加劲肋留出300mm，U肋留出400mm，制作时不布置纵向加劲肋和U肋，待到现场安装连接后再焊接此段的加劲肋。可使接口相互错开，以避免焊接接口在同一处。在每段接口处附近600~700mm范围内桥梁外侧腹板上标记构件标号，标记测量基准点并标示构件重心位置和起吊点。
2、质量控制措施
（一）、焊接质量
焊接工艺评定是制定焊接工艺的前提条件，根据钢箱梁的结构形式，共进行了24种接头形式的焊接试验，其中对接接头14种，熔透坡口角接焊缝5种，普通坡口角接焊缝1种，T型角接接头3种、圆柱头焊钉焊接1种；合理的接工艺规程是焊接质量的根本保证。焊接工艺规程不但确定了焊接方法、焊接设备、焊接材料、坡口形式、焊接参数，同时制定了有利于控制焊接变形的焊接顺序、焊接方向等工艺措施；根据接头形式，选用高效焊接方法。在钢箱梁制造中优先采用自动和半自动CO2。气体保护焊接，充分发挥其焊接变形小的特点，同时能稳定焊接质量，减少了人工技能差别的影响；严格执行焊工管理制度、焊材发放制度、工艺管理制度、焊缝检验制度等各种与焊接有关的规章制度，从各个方面保证焊缝质量处于受控状态。
（二）、几何尺寸精度控制
完善的工艺方案和完备的工艺装备，是保证制造精度的基本支持条件。钢箱梁制造之前，首先总结了以往钢箱梁的制作工艺和成熟经验，再针对钢箱梁结构特点和施工条件制定板件；有效的焊接变形控制措施是保证几何精度的重要手段。在钢箱梁的制作过程中，采用预留收缩量、焊接弹性马板、预置反变形、调整焊接顺序和焊接方向等措施，有效地控制了焊接变形，确保了几何精度。
六、结束语
控制好城市高架桥钢箱梁制作施工技术，要求施工人员需要继续学习，不断提升他们的技术质量，确保施工的安全，满足发展的需求，不断提高钢箱梁桥体安装测量的技能，促进城市高架桥领域的发展。
参考文献
[1]陈汉斌浅谈大保公路箱形拱桥吊装施工监控云南交通科技2012
[2]王嘉谦跨铁路上客高架桥钢箱梁施工技术施工技术2012
[3]马华茂京山桥钢箱梁顶推施工技术铁道标准设计2011
论文作者:蔡国辉
论文发表刊物:《基层建设》2015年16期
论文发表时间:2015/11/6
标签：腹板论文; 底板论文; 高架桥论文; 测量论文; 质量论文; 构件论文; 顶板论文; 《基层建设》2015年16期论文;