鋼箱梁節(jié)段橋位焊接環(huán)口匹配與焊接順序

上海市基礎(chǔ)工程集團有限公司 上海 200002

1 工程概述

杭州市沿江公路運河二通道橋橋梁工程主橋采用下承式鋼箱拱橋，跨徑布置為252 m+106 m＝358 m。箱梁采用扁平鋼箱梁，梁高3.5 m，標準節(jié)段（圖1）寬度34 m，主跨雙片拱空間索面雙吊桿區(qū)域為適應(yīng)梁上吊點的分布進行了局部加寬，由34 m漸變至43 m。全橋鋼箱梁設(shè)計時共劃分為35 個梁段，標準梁段長10.5 m，頂板設(shè)有雙面2%橫坡，底板水平。所有梁段連接均采用焊接形式。

圖1 標準梁段橫斷面

2 現(xiàn)場施工情況

2.1 節(jié)段的再劃分

杭州市沿江公路運河二通道橋主橋施工區(qū)域位于未開挖河道，現(xiàn)場地勢平坦、開闊，整個施工過程全部在陸地上進行，同時由于受陸路運輸構(gòu)件尺寸不能過大的制約，全橋鋼箱梁節(jié)段進了了重新劃分，原則上將設(shè)計節(jié)段一分為四，鋼箱梁吊裝節(jié)段增加至145 小節(jié)段，標準段尺寸為17 m×5.25 m×3.5 m。（安裝時，將145 片劃分成14 個輪次進行吊裝，每個輪次由9～15 個吊裝節(jié)段組成。）

2.2 吊裝方式的選擇

主橋安裝采用支架法施工：先在地面上搭設(shè)支架系統(tǒng)，再按輪次連續(xù)吊裝節(jié)段。每輪次施工時所有吊裝定位的節(jié)段先采用馬板定位，然后再進行整體焊接。

節(jié)段數(shù)量的大量增加，現(xiàn)場焊接會出現(xiàn)大量的橫向環(huán)縫、縱向拼縫，這勢必增大了現(xiàn)場焊接施工的難度。為了保證現(xiàn)場的焊接質(zhì)量、成橋線形滿足設(shè)計要求，施工現(xiàn)場針對焊接環(huán)口匹配、焊接順序進行了重點的控制。

3 焊接環(huán)口匹配[1-4]

梁段吊裝定位后，焊接環(huán)口的匹配直接影響到焊縫間隙、板間錯臺等焊接關(guān)鍵因素。所以一個好的環(huán)口匹配，將會是整個橋位焊接質(zhì)量的良好保證。

3.1 焊接環(huán)口初匹配

通過吊機以及千斤頂?shù)仍O(shè)備調(diào)整箱梁姿態(tài)，使其軸線、標高、里程等線形參數(shù)滿足監(jiān)控指令，同時相鄰梁段間環(huán)口焊縫間隙、板間錯臺也應(yīng)滿足施焊條件。

其具體調(diào)整程序為：

（a）調(diào)整梁段姿態(tài)，使頂板中心線區(qū)域與已安裝完成梁段基本平齊，并測量定位橋軸線；

（b）調(diào)整梁段高度，使頂板、底板平齊，同時測量吊裝梁段的前后控制點標高、里程數(shù)據(jù)，使其滿足監(jiān)控指令要求；

（c）檢查梁段環(huán)縫隙是否接近預(yù)拼狀況，焊縫間隙應(yīng)控制在不大于15 mm。此時如若出現(xiàn)線形數(shù)據(jù)與環(huán)口焊縫間隙矛盾的現(xiàn)象，需要綜合考慮，同時兼顧線兩者，進行適當?shù)墓唇?。仍無法同時滿足時，則需要適當?shù)貙Φ跹b梁段進行配切，以保證線形及焊接質(zhì)量；

（d）定位、匹配完成后，復(fù)測梁段線形，合格后進行定位馬板施工。

環(huán)口初匹配的線形應(yīng)控制在±5 mm內(nèi)，要求板的錯臺不大于15 mm，焊縫間隙應(yīng)控制在8～15 mm。

3.2 焊接環(huán)口精確匹配

由于梁段在存放、運輸過程中可能會造成局部變形，從而造成在梁段初步匹配后環(huán)口仍無法完全齊平的情況。所以在環(huán)口焊接之前仍需進行精確匹配，此部分的工作內(nèi)容主要是調(diào)整環(huán)口兩側(cè)板間錯臺，使錯臺量不大于3 mm。

精確匹配可采用千斤頂壓平環(huán)口并配合使用馬板固定的方法進行。精確匹配應(yīng)遵循先硬約束后軟約束的順序進行調(diào)整，首先保證腹板與頂、底板交界處的錯臺要求，再調(diào)整底板、頂板的環(huán)口，最后調(diào)整封嘴位置的環(huán)口滿足錯臺量的要求。

3.3 固結(jié)

匹配完成后，進行梁段固結(jié)。固結(jié)時必須配備足量的馬板，馬板的厚度14 mm，置放馬板的間距在500～800 mm之間，具體設(shè)置根據(jù)接口實際情況而定，但最大不超過800 mm，以確保環(huán)口雙邊構(gòu)件板的剛度（圖2）。

圖2 固結(jié)示意

4 橋位焊接順序

由于本橋采用了每輪次整體焊接的施工方式，所以同一時間存在有多種位置、多種形式的焊縫具備進行焊接的條件。那么如何選擇箱梁焊縫焊接順序就顯得尤為重要。不合理的焊接順序可能會造成焊接時產(chǎn)生的焊接應(yīng)力難以釋放，從而對焊縫質(zhì)量乃至整個橋梁的使用壽命都產(chǎn)生影響，同時不對稱的焊接也會使吊裝定位的橋軸線產(chǎn)生偏移。

4.1 總體焊接順序

本工程采用的焊接順序為：焊接以每個輪次為單位進行（焊接施工落后吊裝工作一個輪次），每個節(jié)段焊接次序為中間向兩端對稱焊接。焊接時遵循“先內(nèi)后外”“先底后頂”“先縱后環(huán)”的原則進行。

分解為具體的部位先后順序為（圖3）：橫隔板與腹板焊縫焊接；腹板對接縫焊接；底板縱向?qū)涌p焊接；頂板縱向?qū)涌p焊接；底板環(huán)向?qū)涌p焊接；頂板環(huán)向?qū)涌p焊接；U形肋嵌補件的焊接。

圖3 1/2斷面

4.2 特殊輪次焊接順序

第一、二輪次為拱、梁結(jié)合部位，為了保證拱腳的完成性，此輪次的梁段劃分作了相應(yīng)的調(diào)整（圖4）。設(shè)置了順橋向達長20 m的拱腳合段，同時該節(jié)段也為整個箱梁吊裝線形控制的基準段。

圖4 第一輪次焊接順序

特殊輪次的焊接順序仍遵循總的焊接順序原則。

5 結(jié)語

在鋼箱梁橋位焊接施工中，合理的焊接工藝固然是保證焊接質(zhì)量的根本措施，但是同時做好焊接環(huán)口的匹配工作、制定出合理的現(xiàn)場焊接順序同樣也是保證現(xiàn)場焊接質(zhì)量、控制成橋線形的重要手段。目前沿江公路運河二通道橋橋位焊接焊縫以及橋梁線形都處于受控狀態(tài)。