佛山平胜大桥钢箱梁制作技术.doc

佛山平胜大桥钢箱梁制作技术庄世忠张秉摘要：简要介绍了佛山平胜大桥钢箱梁制作中采用的分体式锚箱制作、钢箱梁的平位预拼装方法、钢箱梁的转向装船、结合段的制造等 新技术，开辟了钢箱梁制作加工工艺的新思路关键词：自锚式；平位起拱；分体式锚箱；梁段转向1工程概况佛山平胜大桥为（39.46+5X 40+350+30+29.60） m跨径的自锚式悬索桥，主桥长680.2m,其中主跨为350m范围内为加劲钢箱梁主梁断面为双向十车道两幅对称布置，为目前世界上最大跨径的自锚式悬索梁该桥主体结构材料采1 I iTTbix.lift1…用 GB/T1 591-1994《低合e 马申 t - j 'u金高强度结构》的Q345-C -1} r if 20 知 L 11 电20 j(W :钢全桥钢箱梁用钢约1.1万t,主跨形式及钢加劲梁b=1 HOL •讪竺 欧 h *比雀边卜标濡愉童:~ fi? t "X MW*断面形式见图1jl_關l l.评岭知^]-左塔b —Ji? 兀p U ■任环―-士址亠用杆胃亠鞘2结构特点及制作难点ang 岸；6 •蘇中 Ft 17 -细卜堆上•龜壶用平胜大桥为双幅自锚式悬索桥，钢箱梁单幅桥面宽为20.5m;每幅两侧各有风嘴人行道4m（桥面外侧）和检修道1.6m （桥面内侧）；梁中心高度3.50m,两幅桥中央隔离带3.05m钢箱梁处于R=11500m的圆弧竖曲线上，横桥向设2%单向排水坡。

横向设置整体插入式横隔板，标准间距 3.0m吊杆标准间距为12m,吊杆锚箱焊在钢箱梁腹板外侧且锚腹板从箱外延 伸到斜底板的全宽每节标准段的腹板外侧设有一对锚箱， 全桥共有 54对每幅钢箱梁划分为7种31个梁段，标准梁段长12m，单个标 准梁段质量约180t,梁段间连接全部采用焊接结构钢箱梁两端部与 混凝土梁之间采用混合梁的连接形式1） 钢箱梁顶板板厚为20、16mm两种；底板板厚为14，16, 20， 28mm共4种；所采用钢板厚度大大超过常规钢箱梁的顶底板厚度，因此控制焊接变形及焊接收缩量成为本桥制造首先要面临挑战2） 横隔板设计为整体插入式，不同于其他桥梁打搭接或对接形式，这意味着横隔板上的槽口要与顶底板、腹板、斜底板的 63根全部U形闭口肋相吻合，这对本桥的板单元制造、箱体整体组装的精 度提出更高的要求3） 锚箱部位熔透焊缝密集且施焊空间狭小，因此焊接工艺的编制、焊接质量的控制又成为一个新的课题4） 本桥350m的跨度为世界上同类桥型中最大跨径，因此预拼 装线形的控制、合龙段的组装工艺没有成熟的经验可以借鉴5） 本桥结合段与标准梁段相比结构更为复杂，且端隔板采用80mm厚钢板，厚板的焊接以及结合段整体制造精度的控制是制造的 一个难点。

6） 主梁为全焊结构，溶透焊缝多，实体式纵隔板与腹板、顶底板都采用U形加劲板，有效控制制造过程中的组装误差和焊接变形，保证箱口的几何尺寸，保证梁段间的连接也是制造的关键3制造工艺要点及措施3.1预留焊缝收缩量针对本桥顶底板采用中厚板且类型较多的特点， 专门进行必要的 焊接试验，通过实验确定了不同板厚之间对接的焊接收缩量， 在制造 时预留合理的收缩量，达到控制制造精度的目的1） 下料时顶底板、腹板长度、宽度方向预留工艺切割量2） 阻焊成板单元后再划线二次切割，划线时长度方向预留 0.05%的 收缩量，宽度方向按板厚不同分别预留 1〜2.5m m焊接收缩量这样 将形成十字接头，实现角焊缝的平位焊接，改善焊接位置，提高工效， 保证焊接质量3.2横隔板精度控制由于横隔板设计为插入式，在试制时， 横隔板槽口配切量大，质 量不易保证，工艺上采取将箱内横隔板分块制作，插入底板、斜底板 的闭口肋间，上端焊到顶板上3.3吊索锚箱制造锚箱单元为主要由承锚板、大承力板、外承力板、侧面板和内外 衬板等焊接而成的栅格结构，是传递索力的关键部件全桥共 54对108 个由于锚箱空间狭小，零件较多，角度各异，给其组焊带来了极大 困难，且主焊缝为熔透角焊缝，质量要求高，焊接变形大，必须强化 焊缝质量的控制。

为了便于分块制作，将整体式外挂锚箱的承力板在外腹板外侧竖直断开，使锚箱主要部分附在外腹板上，另外，在斜底 板单元上也组焊锚箱承力板，在钢箱梁总拼时，完成分体式锚箱的承 力板焊接使之成为整体式外挂锚箱 这样简化了工艺，减少了大型工 装，节省了材料，提高了生产效率锚箱构造示意见图 2.1） 承力板、承锚板等用数 控切割机精密切割下料，承力 板的过承锚板孔一次数控切 出2） 承力板在划线平台上划 线横基准线、坡口加工线、劲 板组装线3） 机加工承力板、承锚板焊接边及坡口，重点控制承力板上的 承锚板孔的加工精度及留焊接收缩量4） 分次组焊在专用胎架上将承力板、承锚板、支承板等组装 成合件1并焊接；以提供较大焊接空间，保证熔透角焊缝的焊接；在 锚管上将四周劲板组焊成合件 2;合件1+合件2+侧面板、外侧劲板 组成锚箱单元（承力板与腹板单元的焊接完成后，再组装靠近腹板侧 的锚箱隔板）严格对线组装，重点控制外承力板边和大承力板上的 位置线的位置关系及三承力板的相互位置5） 采用焊接变形小的焊接工艺和焊接方法焊接6） 对锚箱的熔透角焊缝进行锤击处理，改善焊缝的力学性能,消除焊缝应力峰值7）对锚箱单元进行矫正修磨，重点修整承锚板平面度、支承斜底板面的同面度等。

8） 锚管下料后，采用机加工铣头及坡口并组装9） 在修正划线胎架上修正纵横基准线，并打样冲眼作标记，作 为与箱段组装的基准以基准线为准修正斜底板单元、腹板单元位置 线10） 除锈、涂油由于锚箱及外腹板在整体梁段时除锈、涂装困难，该部位今后维护保养比较困难，又是全桥关键受力部位为了 保证涂装质量，在厂内将锚箱及腹板外侧按标准要求彻底打砂清理， 然后按涂装体系的要求进行涂装注意待焊接边留宽 50mm暂不涂装3.4钢-混结合段的制造341结合段和标准段的主要区别1） 纵肋板端部与端隔板顶紧后焊接2） 端隔板厚80mm，与箱体外轮廓相同，其上有预应力钢绞线 孔3） 结合段U型加劲板上设置H型加劲板，H型加劲设置过渡 坡4） 端隔板与混凝土结合侧部分的顶板、底板、斜底板、腹板上 焊接有圆柱头剪力钉3.4.2结合段箱梁工艺方案由于施工条件、机械设备等限制，很难将约 130t的结合段吊装到主塔下横梁相应的位置安装定位， 并且对工期影响也很大，成为当 时大桥施工的瓶颈为了解决结合段的安装难题，缩短整桥的施工周 期，经多方研究，决定在主塔下横梁上设置总拼胎架，制作结合段，先期浇注混凝土，张拉锚索，待 2号梁段顶推到位后，吊装 A1梁段 进行合龙。

根据桥位现场的起重能力及尽量减少桥位高空作业量的原则， 在桥架上制作总拼胎架，并根据理论位置对胎架布置桥轴线作为板单元 组装对线基准；并且对钢箱梁的总拼工艺进行及时调整， 在汕头将顶 底板制作为两大片，并且将二十余吨厚度为80mm的端隔板也分作2 块，在主塔下横梁上的总拼胎架进行结合段总拼， 减少了高空工作量 确保制造质量，保证了业主对工期的要求结合段钢箱梁桥位总拼装见图3.3.5钢箱梁连续总拼与预拼装一次完成的平位起拱技术在本桥主梁制造中，采用 了平位垫拱的工艺，放弃了传 统的总拼完成后移梁、垫拱、安装匹配件的方法1） 根据理论拱度计算出钢箱梁段连接处上下焊缝处的间隙差值 （假设为t）2） 根据间隙差配制不同的调整垫片厚度分别为 tl、t2（tl-t2二t）,其 中ti为接口上端匹配件之间的调整垫片厚度；t2为下端匹配件间的调 整垫片厚度3）在相邻两钢箱梁段对应位置安装匹配件， 同时加设调整垫片, 以垫片的厚度差保证上下接口处的间隙差， 即由垫片的厚度控制梁段 的拱度由于梁段间拱度调整与其他梁段不相约束，两梁段预拼合格后拆 去一段，空位可连续进行下一次预拼装板块的铺设， 留下一段参与其 余梁段预拼装，最大限度的加快了梁段制作和周转率。

使各工序连续 作业，保证梁段生产良性的周转平胜桥总拼与预拼装一次成形的平位起拱的工艺技术，突破了常规的垫梁起拱作法，并在保证梁段制造 质量和前提下就能很好地解决生产进度问题， 只要两个梁段匹配件组 焊完成，前面的梁段可以立即吊离总拼胎架， 同时马上修整胎架进行 下一轮的钢箱梁总拼工作，度的提咼按一轮总拼 7节梁段的进度计算，可以节 省5〜7d的时间（表1）叶划先产邊.褰样生产HL哀】甲噩糕忖划議产堰度相真晒生产堆底对比总拼与平位起拱预拼装过程见图4.3.6大范围采用各种形状的陶质衬垫单面焊双面成型工艺对各种形成的焊缝，如顶板、底板、斜底板单元的纵向对接焊缝,横隔板对接焊缝桥位箱段接口环形焊缝等采用陶质衬垫单面焊双面 成型工艺，确保焊缝质量、提高生产效率3.7钢箱梁段的转向技术钢箱梁段在我公司汕头基地制作通过海路运输运输船长 50m宽13.5m,而汕头装船码头长30m宽30m,梁段由180t门吊不能直 接装船，必须转向90°后方能装船通过设置圆形轨道、水上浮吊、 转向盘等几种方案的比较，选择经济实惠，投资少，方法灵活的转向、 盘来进行钢箱梁段的方向此方案充分利用转车盘的原理和仅有的 180t门吊设备特点，仅 花费2000余元就完成全桥60段钢箱梁的转向，转向盘简便好用，高 效，提高了装船效率，一船两段钢箱梁仅用两个小时就完成，有力地 保障了桥位架梁需要。

4结语1） 通过实验确定合理的焊接收缩量，在下料时精确预留，提高 钢材利用率，避免了焊接收缩对钢箱梁整体几何尺寸的影响2） 通过对整体插入式横隔板的制造，积累了一定数据，为以后 类似产品的制作提供了经验3） 采用平位垫拱技术，有效地提高了生产效率，节省了费用， 同时也为生产提供了另外一种思路4）钢-混结合段采用在桥位主塔横梁上总拼，减少大件运输、吊 装的时间，省去了对大型吊装设备的需求，节省了费用；同时减少高 空作业量，避免了大件吊装过程中的安全隐患平胜桥钢箱梁的制造工艺技术，在制造时突破了传统的预拼装技 术等，保证了产品质量，提高了生产效率，节约了制造成本目前平胜大桥早已通车，施工质量达到制造规范要求平胜大桥的制作工艺 和思路对于提高我国钢箱梁现代制造工艺水平可起到积极作用参考文献[1] JGJ041-2000 公路桥涵施工技术规范 [S][2] TB10212-98 铁路钢桥制造规范[S][3] GB50202-2002 钢结构工程施工及难受规范 [S]。