高坎浑河大桥钢箱梁制造
2017-12-04
1 箱梁结构概述
高坎浑河大桥主桥桥型为主跨180m的四跨连续独塔自锚式钢箱梁悬索桥，总长456m。钢箱梁采用整体式带挑臂扁平箱形断面。箱梁顶宽42.54m，底宽32.2m，标准梁高4.0m，标准梁段长度为9m。全桥钢箱梁共划分为A1～A14、B～J、K1～K3、L、M，共计28种类型、55个梁段。每一个梁段由顶板单元、底板单元、斜底板单元、横隔板单元、纵隔板单元、挑臂等组成。钢箱梁主体结构采用Q345D和Q345E钢材。
钢箱梁横截面图
2 箱梁的制造工艺
钢箱梁制造分三个阶段：即板单元制造、梁段制造、桥上连接。根据钢箱梁的结构特点，综合考虑运输条件因素，确定板单元在工厂车间内制造，以便发挥设备优势，保证板单元的质量。梁段制造在桥位附近拼装场完成。桥上梁段间焊接及栓接在梁段吊装到顶推平台上就位后完成。钢箱梁制造采用“板单元制造→板单元运输→多梁段连续匹配组焊及预拼装→涂装→梁段运输→在桥端平台上完成梁段整体焊接→拖拉就位→桥上环扣焊接及栓接→环缝补涂→最终涂装”的程序。
2.1 板单元制造
在板单元制造中，按照顶板单元→底板单元→横隔板单元→挑臂单元→腹板单元的顺序进行施工。每种板单元按照下料→矫正→组装→焊接→修整的顺序进行。
2.2 梁段制造
在梁段制造中，按照底板、斜底板→横纵隔板→锚腹板→顶板→挑臂块体→组焊临时吊耳、临时连接件、附属结构的顺序进行施工。组装以胎架为外胎，以横隔板为内胎，重点控制桥梁的线形、钢箱梁几何形状和尺寸精度、相邻接口的精确匹配。受运输条件限制，每个梁段沿横桥向划分成5段制造。5段在总拼胎架上匹配成型整体下胎涂装后分别由运输车运至拼装平台。
梁段拼装重点控制桥梁的线形、锚箱位置精度、钢箱梁几何形状和尺寸精度、相邻接口的精确匹配等。为减少占用总装胎架时间，缩短总装周期，同时减少横向焊接收缩量，顶板和底板单元在上胎前先在板块拼装胎架上两两拼成板块。
2.2.1 顶底板单元接宽组焊
在顶底板单元参与梁段组装前，先在专用胎架上将两块顶板单元（或底板单元）拼焊成一个吊装板块。为减少焊接变形和火焰修整量，在板单元拼接焊缝处向上预留焊接反变形量（根据实际情况进行调整），以保证板单元的平面度。
组装前检查每块板单元上的定位基线。横向定位时板单元宽度方向预留焊接收缩量。纵向对齐U肋组装基线和坡口定位端，控制板单元定位端的直线度，同时严格控制顶底板单元上的同位置横隔板上接板错位量小于0.5mm。
2.2.2 组焊底板单元
将中间底板单元置于胎架上，在无日照影响的条件下使用经纬仪使其横、纵基线与胎架上的基线精确对齐，靠近横基线端底板与胎架牙板点焊固定，确保底板横纵向位置不会滑动。
2.2.3 组焊边底板
依次对称组焊两侧底板单元及斜底板单元，焊接时严格执行《焊接工艺规程》，对称施焊。
2.2.4 组焊中央直腹板、中间横隔板、内侧直腹板单元
以底板的横、纵基线为基准，按顺序先组装中央直腹板和中横隔板，并焊接其与底板的焊缝；然后再依次组装内侧直腹板单元，并用经纬仪检查各单元的端部角度和直线度，焊接时要从梁段中间向两侧对称施焊。
2.2.5 组焊边横隔板、外侧直腹板单元
以底板的横、纵基线为基准，按顺序先组装边横隔板及外侧直腹板单元，并焊接其与底板的焊缝；并用经纬仪检查各单元的端部角度和直线度，焊接时从梁段中间向两侧对称施焊。
2.2.6 组焊中间顶板单元
精确定位并组装中间顶板单元，保证梁段中心高度及桥面横坡。首先焊接顶板纵向对接焊缝，再焊接横隔板与顶板焊缝，并预留焊缝收缩量，以保证梁高。
2.2.7 组焊边顶板、挑臂板单元
依次组装边顶板、挑臂板单元，施焊各顶板间纵向对接焊缝及隔板与顶板焊缝，焊接须按顺序进行以减少梁段变形。
2.2.8 组装临时吊耳、临时连接件、桥面系、预留预埋等附属设施
待梁段预拼装合格后，根据梁段的制造长度，配切预留端坡口。组焊桥面附属件及工地临时匹配件和临时吊耳，然后解体下胎。在无腹板的块体上加临时支撑，增强刚度，保证在运输过程中梁段块体不发生变形。
2.2.9 桥位组拼
钢梁场运输钢箱梁块段→提升站提升钢箱梁块段→拼装平台上拼装焊接钢箱梁成整体节段→利用墩顶拖拉系统沿滑道将拼装完成钢箱梁节段拉至设计位置→起顶钢箱梁、抽出滑块，落梁至设计高程后现场抄垫，将待架箱梁与已拼装钢梁对接环焊→依次类推将整个钢箱梁架设拼装完成。
2.3 制造要点
钢箱梁焊接顺序：为保证钢箱梁的外形和几何尺寸，防止产生过大的内应力，钢箱梁焊接须分步进行，并遵循先内后外、先下后上、由中心向两边的施焊原则。优先选用COB2B焊方法，同时全面采用陶质衬垫单面焊双面成型的焊接工艺。
组装时基线至基线或吊点至吊点的距离要准确预留各项余量，确保梁段的长度和相邻吊点间距精度。相邻吊装段间两吊点纵距=理论尺寸+焊接收缩量+工艺间隙。
板单元组装定位：为控制钢箱梁的组装精度，减小温差影响，桥梁中心线处底板单元、顶板单元、锚腹板单元的定位组装均须在无日照影响时进行。
顶（底）板单元、横隔板单元、锚腹板单元的组装定位除与基线对准外，还应用激光经纬仪检测，重点控制纵向直线度和端口与中心线垂直度，严格控制吊点纵、横向中心距。
3 结束语
本文以沈阳四环高坎浑河大桥为例论述了钢箱梁的制作工艺，钢箱梁的制造在整个桥梁建设中是非常重要的，其制造精度直接影响到梁段的几何尺寸和相邻梁段箱口间的匹配精度这对将来整个桥梁的空间线型的起着控制作用。这就要求我们在施工中要具有高度的责任感，和对科学技术的严谨态度，不断在技术上总结经验，不断创新，相信科学技术，依靠科学技术，使我们的施工技术不断向前发展。
