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摘要：作为一种先进、科学的成桥安装方法，钢箱梁全断面焊接采用了陶质衬垫二氧化碳自动焊单面焊双面成形技术，确保了桥梁的建造周期，焊接质量可靠，成桥的线形及建造质量均符合规范标准，为连续梁桥建设提供了新的技术思路。本文以某市桥跨机场高速公路部分钢箱梁全断面焊接成桥为例，对钢箱梁成桥全断面焊接技术展开探究。
关键词：连续梁桥；钢箱梁；全断面焊接技术
在社会经济及科学技术快速发展的大背景下，我国加大了钢箱梁连续梁桥的修建力度，极大程度上促进了交通行业的发展。但是，由于技术及资质等因素的显著，有些施工企业未能选取科学、恰当的梁桥焊接技术，不但降低了成桥安装精度，而且对桥梁的受力造成了不利影响，进而导致安全事故的发生。在此种形势下，为充分确保钢箱梁连续梁桥的稳定性及安全性，就需要对钢箱梁全段面焊接施工技术展开合理应用。
1.钢箱梁成桥全断面焊接施工前的准备工作
在开展连续梁桥的钢箱梁成桥全断面施工之前，应当做好以下准备工作。
（1）施工材料及设备的准备：施工人员首先需将临时工作平台搭设好，购置所需的焊接材料，并加大复验力度。随后，以施工进度要求及工程总量为依据，将焊接电源（容量：200kVA）安置在每一吊梁焊接的作业面。同时，将焊接、配电以及排尘通风等设备安装并调试妥当[1]。
（2）组织及人员准备：从事此次施工的所有焊工，除了需要具备焊工合格证以外，还需对自己承担工作的工艺要求十分了解，严格遵循各项规章制度，严禁出现越项上岗及无证上岗的情况。
（3）施工现场准备：以线形要求为依据，将梁段微调到位；在开展梁段对接环缝焊接操作之前，需采用钢丝砂轮等手工机械将焊缝及两侧各50mm的油污及锈迹等清除干净，并将陶质衬垫面贴上。对钢结构节段接头的焊口情况进行仔细检查，一旦发现与要求不符，则需采取相应的矫正及修补措施。此外，将陶质衬垫面粘贴在端口时，需纵向铲磨焊缝的余高，距离端口的宽度至少为60mm，施焊面的宽则需确保在90mm以上，为陶质衬垫的粘贴及探伤提供方便[2]。
（4）其他相关注意事项：在连续梁桥上开展焊接操作时，应当严格做好防风雨等保护措施，将照明、除尘及通风等设施安置在箱内。当空气湿度在80%以上时，需做好除湿工作。
2.钢箱梁成桥全断面焊接工艺分析
钢箱梁内部构件对接焊缝以及环形焊缝均采取陶质衬垫焊焊接工艺，而为确保施工的效率及质量，工地接头焊接则需采取半自动焊及二氧化碳保护焊等高效焊接工艺；对于嵌补段，采取的焊接工艺主要为二氧化碳保护焊或手工焊。
2.1焊接流程
连续梁桥钢箱梁的工地焊接流程具体如图1所示。
图1 连续梁桥钢箱梁的工地焊接流程
2.2焊接顺序
对于桥位环缝焊接，应当进行对称施焊，也即将桥的中心线作为对称线，同时朝着两边相同的方向对腹板、底板及顶板的对接焊缝进行施焊，随后对嵌补段焊缝进行施焊。需注意的是，在施焊腹板的对接焊缝过程中，应当采取从小到上的顺序[3]。此外，如果梁桥的线形存在比较大的偏差，则可采取将焊接顺序临时调整的方法，来达到减小偏差的目的。
2.3焊接工艺
（1）对接环缝的装配与焊接工艺流程
以云南小磨高速公路改扩建工程小勐养段为例，其第五联钢箱梁总长为118.5米，一共分为59节梁段，为3跨双悬臂连续钢箱梁，其主体结构钢板及次结构钢板分别采用型号为Q345q-D与Q235B的钢材。此连续梁桥采取的是工地全断面焊接连接成桥技术，其中，钢箱梁全断面焊接包括梁段环缝对接（指的是底板、面板、外侧板、中腹板及内侧腹板等的对接焊缝）与嵌补段对接（包括T形、U形及板条肋嵌补段）。在开展对接环缝的焊接操作时，施工人员首先应当根据设定好的间距来对两个梁段进行装配与调整，确保梁段之间的高差及焊缝间隙，然后借助大型的定位马板点焊进行固定。其次，将梁段地接壳板存在的错变量矫平以后，借助火焰进行校正，并安装定位马板点固。其三，对焊缝口及焊缝背面的陶质衬垫进行清磨，用二氧化碳自动焊打底施焊以后，再填充施焊。最后采用埋弧自动焊展开表面施焊操作。全桥共有58条环缝，待结束环缝焊接后，则开展结构嵌补段焊接作业。其中，桥环焊缝的施工工艺流程如图2所示。
图2 桥环焊缝的施工工艺流程
（2）合拢段的焊接
合拢段与标准段的组焊工艺大致相同，只是前者需在箱段组焊制造的两端各留出配切余量，同时在这端接口的腹板、隔板与箱体间的焊缝预留出一定长度，为相邻梁段的匹配提供便利。此外，为防止平行四边形误差的发生，在控制箱梁宽度的方向时，就需在同一温度、测点下，用钢尺对两端箱口以及相连的另一梁段箱口的尺寸进行检测，并确保两者相匹配。而在控制箱梁长度方向时，需对合拢口的距离进行准确测量，并在相同条件下进行吊装合拢，尽量一次便合拢成功。以云南龙江特大桥为例，桥型为双塔单跨钢箱梁悬索桥主跨为1196米，桥面宽33.5米，全桥总长2471米，桥面距谷底高度280米，保山岸索塔169.7米，腾冲岸索塔高129.7米，为目前亚洲山区跨径最大钢箱梁悬索桥，在工地全断面焊接过程中，要经过3次合拢，分别是次边跨、边跨和以及跨中。为充分保证成桥的线形以及合拢段二次切割的精度，施工人员应尽量使用同一把钢卷尺以及同一只钢带，分别对钢箱梁合拢段截面的中纵腹板与边纵腹板，面板与底板等5个测量点进展开连续20个小时以及40个小时的观测，并以实际测得的温度及其他各项测量数据为依据，将梁段长度随着温度变化而变化的曲线图绘制出来，进而对某个预定温度及预定时刻的合拢段长度进行精确确定。将全断面焊接收缩量以及合拢段长度受到切割周期中温度变化的影响考虑在内，进一步确定合拢段实际的切割值。一旦将合拢段吊装到位，即可对梁段展开定位安装操作，并保证在日出之前将边纵腹板以及中纵腹板的焊接工作完成，使其能够完全承受日照产生的应力。龙江特大桥跨中钢箱梁于凌晨顺利合拢，其对接缝的间隙控制在4至13mm的范围内。
3.钢箱梁成桥全断面焊接质量的控制措施
3.1焊接精度的有效控制
由于连续梁桥有着比较多的梁段，且难以控制梁段之间对接焊缝的收缩量，因此，为确保钢箱梁成桥的总长度符合要求，做好梁段工地焊接精度的控制就非常重要。
（1）工地接头装焊的精度控制措施：将所有钢箱梁吊装成桥，且桥轴线的长度及标高等经检测合格以后，就需要从梁桥的正中间朝两岸逐条环缝展开焊接施工。在实际施工过程中，需对以下控制点的精度进行重点控制：①对环缝相邻梁段的间距进行调整，通过微调的方式控制环缝梁段间距的误差在0.5mm以内，并用专用的马板将相邻的梁段固定好，以进行定位。②将梁段接口钢板的对接平整度调整在1mm以内。针对存在较大错变量的板边，应当先借助火焰进行校平，然后用马板进行点固[4]。
（2）钢箱梁对接焊缝收缩量的控制措施：在焊接钢箱梁的对接环缝之前，应当在钢箱梁的底板、面板以及上下游两边焊缝300mm的地方，将距离标记刻上，并对对接环缝的间隙进行测量。待结束焊接操作以后，对标记进行检测，并将环缝壳板焊接的收缩量测量出来。考虑到工地焊接一般在白天进行，钢箱梁会在很大程度上受到日照及温度的影响[5]。如果梁段间的对接焊缝太小，那么就会对焊接的透溶行产生影响；而间隙太大时则会加大焊接的收缩量。因此，施工人员在上午对环缝进行装配时，应当取间隙的正公差，并将定位马板的数量适当增加，以促进环缝刚性的加大。在实际施工过程中，可对焊缝收缩量的结果展开多次监测，将梁段对接环缝的焊接间隙及其与焊接以后收缩量之间的关系找出。
（3）工地焊接总长的精度控制措施：为有效控制钢箱梁总长的精度，需对各施工工序的精度进行控制。首先，设定梁段对接焊缝的间隙，在钢箱梁没有余量下料的情况下，将间隙设定在4至8mm的范围内，并在施工现场展开跟踪测量，及时进行修正。
3.2焊接焊缝质量的有效控制
对于钢箱梁工地焊接焊缝，应采取以下质量控制措施：①在阴雨天及一天的早晚，做好施工现场的防潮工作；尽可能不要在雨天焊接桥面；②考虑到钢箱梁内通风比较差，温度高且无法及时排除焊接的烟雾，因而需采取一定的通风、消雾措施，在创造出良好劳动条件的基础上，充分确保焊接质量；③在施焊以前，应当以焊接工艺评定中的工艺参数为依据，先在试板上展开试焊操作，待符合标准之后，才可正式进行施焊。④为确保成桥的线形以及桥梁总长的精度，需监控焊接全程，一旦出现异常情况，及时将焊接的间隙及顺序调整；⑤结束构件的焊接作业以后，不可采取强制性的冷却措施，如高压吹风、浇水等，应当让其自然冷却。
4.结语
综上所述，钢箱梁全断面焊接施工存在比较大的难度，对精度及质量均提出了较高的要求。因此，施工人员应当质制定针对性的工艺规程，采用科学有效的措施，将高空和野外作业对焊接质量的影响有效解决，在确保钢箱梁焊接精度及质量的基础上，充分促进连续梁桥运行经济性及安全性的提高。
参考文献
[1]杨永,许维俊.连续梁桥钢箱梁成桥全断面焊接[J].港工技术与管理,2014,13(06):35-37.
[2]朱斌,彭大鹏,魏乐永,等.大跨径钢连续梁桥设计需重点考虑的问题[J].公路,2015,20(07):161-168.
[3]曾颖,钟生长,周立明,等.斜拉桥钢箱梁成桥全断面焊接技术的研究与应用[J].船海工程,2012,15(06):18-19.
[4]张仙禄,陆锦龄.大型桥梁钢箱梁工地现场焊接技术与质量控制[J].低碳世界,2014,9(05) :289-290.
[5]韩涛.连续梁桥钢箱梁成桥全断面焊接技术施工[J].工程技术,2016,19(04):120-121.
论文作者:陈凌霄
论文发表刊物:《防护工程》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/24
标签：断面论文; 腹板论文; 精度论文; 工地论文; 间隙论文; 衬垫论文; 措施论文; 《防护工程》2017年第7期论文;