185m變截面鋼連續梁橋制造工藝

竇金梅

【摘 要】185m變截面鋼連續梁橋的制造和運輸均屬國內首次，采用梁段和節段并行組裝及預拼裝的工藝保證了節段和后續大節段的制造精度；反變形焊接技術、立位自動焊接技術既保證焊接質量又提高了工作效率；采用尼古拉斯平板車縱向運輸滾裝上船技術既解決了2500t大節段的裝船問題又避免使用大型浮吊的大額支出。

【關鍵詞】185m大節段；變截面鋼連續梁；立位自動焊接；梁段和節段并行制造；滾裝上船

一、工程概況

崇啟大橋主橋為102m+4×185m+102m=944m六跨鋼連續梁橋，是目前國內該種橋型的最大跨徑。全橋均處于R=25000m的圓弧豎曲線上，梁高按二次拋物線變化，主跨、次邊跨自跨中向兩端逐步由4.8m變化為9.0m，邊跨自次邊跨由9.0m逐步又變為3.5m。主橋效果圖和主橋跨度布置見圖1。

主梁采用雙幅變截面直腹板連續鋼梁，全橋梁寬33.2m。橫橋向分左右兩幅，全橋共12個大節段，最大起吊節段長度185m，最大起吊節段重量2500t左右，全橋重約2.1萬噸。

二、鋼梁制造難點

①185m大節段橋面寬16.0米，長寬比185/16=11.56，不同于普通鋼梁，大節段底板二次拋物線形、扭曲變形、旁彎、制造線形及梁段接口的連接精度的控制是難點和關鍵項點。

②在國內連續梁結構中，185m大節段整體制造、裝船、運輸尚屬首次，沒有現成的經驗可以借鑒，如何解決好大節段的整體裝船、運輸問題是本項目的一大難點。

三、連續鋼梁制造的整體工藝

針對該橋的結構特點和制造難點，結合工程的實際，該橋采取的制造整體工藝為：單元制造-橋面塊體制造-梁段和節段并行組裝和預拼裝-涂裝-大節段制造-裝船運輸。

四、單元制造

單元生產均在專用胎架上完成，焊前預設反變形保證單元組焊后的線型和平面度，大大減少焊后的矯正量。

五、橋面塊體制造

橋面塊體采用反造的方式，在車間內整輪連續匹配制造。相鄰梁段橋面板U肋之間用工藝拼接板連接，以保證環縫栓孔連接精確度。設置復位段以保證相鄰輪次塊體線形。

六、梁段、節段組裝制造

鋼梁分六大輪（12小輪）制造，最大輪次長度為185m，單幅拼裝16個梁段。梁段、節段的組裝制造采取了梁段、節段組焊和預拼裝并行完成的工藝（參見圖2和圖3）。組裝流程如下：

1胎架制作通過胎架橫梁高度變化提供整輪梁段底板初步曲線線型，通過設置胎架牙板精確調整胎架線型，胎架還需要滿足一定的強度和剛度要求。

2在無日照影響的條件下按縱橫基線精確定位接寬的底板單元，使底板與胎架牙板密貼。將要拼接為節段的梁段間預留焊接間隙和焊接收縮量，其余梁段間預留工藝間隙，檢測無誤后，拼為節段的梁段間底板環口進行焊接。

3組焊橫隔板單元。隔板就是梁段的內胎，隔板單元縱橫定位及其與底板的夾角精度控制是關鍵，隔板定位組裝參見圖3。

4組裝腹板單元。腹板定位時預留橫隔板與腹板的焊接收縮量、節段內梁段之間腹板焊接收縮量。先焊接組成節段的梁段間腹板環口主對接焊縫，再焊接底板與腹板之間的焊縫。腹板焊接在國內首次使用了立位自動焊接技術（參見圖3）。

5組焊橋面塊體。定位橋面塊體時重點控制腹板接板與腹板對接精度，以及橋面塊體與下部結構的橫、縱向位置精度。先焊接組成節段的梁段之間環口焊縫、U肋拼接板高強螺栓初擰、終擰，再施焊橋面塊體與腹板之間的橫向焊縫及箱內部分結構焊。

6解除底板縱向碼板，預拼裝線型調整（預拼裝參見圖2），核查梁高、梁長等結構尺寸、扭曲、旁彎，節段間接口匹配，梁段至支座的距離，整輪節段線型等。

檢查合格后解除部分胎架支架，對留下的胎架的牙板進行加強，增設縱向牙板，保證節段下胎和場內運輸的安全。

七、大節段制造

結合大節段制造和后續場內運輸及發運的體系轉換，首先對地基進行了加固，局部進行了打樁加強。

大節段制造的關鍵工藝：

1節段出胎完成涂裝后再轉運到大節段拼接區，進行大節段環縫拼接。在大節段組拼時增加一個復位節段，復位段參與到下一輪次的組拼，保證鋼梁線型的連續匹配，參見圖4。

2連續不間斷24小時觀察記錄環境溫度、鋼梁頂板和底板位置溫度變化，繪制溫度變化曲線，掌握鋼梁溫度變化與環境溫度之間的關系。節段精確定位測量均避免溫度和太陽光的影響，再現預拼裝的狀態。

3節段之間環口焊接時預留焊接收縮量，嚴格執行焊接工藝，控制焊接變形。

4橋位環口處栓接孔采用先后孔結合的工藝。大節段端口腹板采用一側先孔、另外一側大節段焊接完成后配孔的工藝制孔，保證橋位大節段的有效連接。

八、大節段的裝船運輸

進行大節段裝船運輸試驗為正式裝船奠定了堅實的基礎。

大節段整體檢驗合格后對運輸支撐部位支架進行加強，割除其他位置多余支架，準備下胎。

尼古拉斯平板車拆裝便捷，統一控制、行走平穩，采用該車場內轉運大節段和縱向運輸滾裝上船一次性解決了2500t大節段的下胎、場內轉運和裝船問題。運輸船裝卸載水壓配合梁段平穩滾裝上船。該方法不需使用大型浮吊為公司節省大量成本，大節段裝船運輸參見圖4。

大節段上船后完成了四點支撐體系轉換。加強大節段與船體的有效連接保證船體安全航行。

結束語

大節段橋位的高精度安裝證明了185m大節段場內制造的工藝可行，工裝可靠。該橋的制造可供同類型橋梁的生產制造所借鑒。

參考文獻：

[1]鐵路鋼橋制造規范.北京：中國鐵道出版社，2009.

[2]公路橋涵施工技術規范.北京：人民交通出版社，2011.