小半徑小斷面圓形鋼箱梁建造技術(shù)

李宗民

(中鐵寶橋集團(tuán)有限公司，陜西寶雞 721006)

隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施投入的進(jìn)一步加大，小型市政橋梁越來(lái)越多，形式也多種多樣。在城市繁華地段的十字路口等交通樞紐處，建造圓形鋼箱梁過(guò)街天橋不失為一種較理想的選擇。過(guò)街天橋作為城市建筑物，除了要滿足使用性能外，更重要的還應(yīng)該美觀，而圓形天橋既美觀又有利于疏導(dǎo)各向人流，但有一定的建造難度，高質(zhì)量的設(shè)計(jì)和制造、架設(shè)方案尤為關(guān)鍵。本文將結(jié)合某市政橋梁的制造、架設(shè)情況來(lái)介紹該類鋼箱梁的建造技術(shù)。

1 工程概況

某人形天橋?yàn)榘霃?8 m的全焊箱形封閉圓形結(jié)構(gòu)，其斷面為雙室箱形，箱形總寬2.8 m，兩側(cè)設(shè)有寬0.75 m的翼緣。橋面總寬4.3 m，箱形高度1 m，下蓋板寬度2.84 m。每個(gè)箱室內(nèi)設(shè)有橫隔板、縱肋、豎助，箱形上、下蓋板板厚分別為16 mm，20 mm，腹板板厚為16 mm;翼緣上蓋板與箱形共用，另外設(shè)有翼緣隔板和板厚10 mm的斜蓋板和端封板;在橋面兩邊還設(shè)有U形路緣石。鋼箱梁斷面見(jiàn)圖1。每孔橋跨中需按二次拋物線設(shè)35 mm上拱度。鋼箱梁采用Q235-B鋼材，全橋鋼箱梁總重約230 t。

圖1 鋼箱梁斷面圖（單位：m）

2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及制造難點(diǎn)

1)因該橋?yàn)樾“霃綀A形結(jié)構(gòu)，其上下蓋板、腹板、縱肋等之間的圓形匹配有一定的難度，尤其是腹板、縱肋需按一定的圓形勻順組裝;且梁段接口精度要求較高，包括上下蓋板、腹板、縱肋等組裝位置必須嚴(yán)格控制，否則將難以達(dá)到梁段間的組焊要求。試裝或安裝時(shí)一旦出現(xiàn)相鄰梁段接口圓弧不匹配將難以處理。2)翼緣上蓋板、斜蓋板與箱段的匹配有一定的難度，且有大量的仰焊焊縫，焊接質(zhì)量不易保證，加之現(xiàn)場(chǎng)施工條件較差，現(xiàn)場(chǎng)組焊作業(yè)需較長(zhǎng)時(shí)間。3)該橋箱內(nèi)空間狹小，箱高1 m，單室箱寬1.4 m。梁段焊接工作量很大，尤其是上蓋板與腹板、隔板、縱肋的焊縫，施焊難度較大。4)為了保證鋼箱梁安裝組焊的要求，箱段制作合龍段，比理論加長(zhǎng)200 mm。該合龍段在現(xiàn)場(chǎng)安裝合龍時(shí)，根據(jù)實(shí)際量測(cè)結(jié)果配切而成。

3 鋼箱梁制造工藝設(shè)計(jì)

為了保證鋼箱梁制造質(zhì)量，減少工地作業(yè)量，同時(shí)滿足運(yùn)輸要求，在征得設(shè)計(jì)者及業(yè)主同意后，除梁段橫向分成三塊外，縱向分成12段制作，運(yùn)至工地吊裝就位后焊接成橋。分段后每段鋼箱梁長(zhǎng)約10 m、重約20 t。

3.1 箱段制造

3.1.1 單元件制作

1)上、下蓋板:為了省料，先接荒料后數(shù)控下料切出曲線。長(zhǎng)度方向預(yù)留1‰收縮量;下蓋板寬度公差0 mm～+3 mm，上蓋板寬度公差－1 mm～+2 mm。切割含下蓋板切割兩短邊焊接坡口。上蓋板兩端預(yù)留20 mm二次切頭量，組焊成箱形后劃線用小車切割，并切出坡口。2)腹板:為了起拱的需要，腹板須根據(jù)工藝要求劃線起拱，采用小車精切，并精切兩短邊及坡口，寬度公差:兩端500 mm范圍內(nèi)0 mm～+1 mm，中間部位－1 mm～+2 mm。長(zhǎng)向預(yù)留1‰收縮量。如果兩端寬度公差不能保證，可采取局部修磨的方式解決。3)橫隔板及豎肋采用數(shù)控精切下料，對(duì)豎肋兩短邊進(jìn)行加工，長(zhǎng)度公差0 mm～+1 mm。4)縱肋:為了使箱口對(duì)接焊縫和縱肋對(duì)接焊縫錯(cuò)開(kāi)，且便于箱口處上、下蓋板現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接縫施焊，箱口部位設(shè)置400 mm長(zhǎng)的縱肋嵌補(bǔ)段，箱段兩端縱肋各縮短200 mm。采用門切機(jī)精切下料，兩端加工半V型坡口，長(zhǎng)度不留收縮量?？v肋嵌補(bǔ)段下料長(zhǎng)450 mm，一端加工半V型坡口，另一端待試裝時(shí)量配加工半V型坡口。

3.1.2 箱段整體組焊

1)在地平臺(tái)上設(shè)置拱度墊，分別鋪上上、下蓋板并按線組裝縱肋成上、下蓋板單元。平位焊接:在設(shè)置拱度墊的平臺(tái)上進(jìn)行修整，重點(diǎn)控制平面度和曲線度。2)箱段在簡(jiǎn)易胎型上正位組裝，根據(jù)工藝拱度值設(shè)置拱度墊。先鋪下蓋板單元，以縱橫基準(zhǔn)線為基準(zhǔn)，按線組裝橫隔板、腹板、豎肋等;對(duì)腹板必須保證圓曲線，必要時(shí)進(jìn)行強(qiáng)制對(duì)位，組焊完并修整合格后組裝上蓋板單元。組裝時(shí)應(yīng)保證箱口尺寸。箱段焊接時(shí)，兩端200 mm范圍內(nèi)蓋、腹板角焊縫暫時(shí)不焊，待試裝時(shí)調(diào)整至箱口匹配后進(jìn)行定位焊接。

3.2 翼緣制作

翼緣在廠內(nèi)制作單件，在工地拼裝場(chǎng)組裝到箱段上。1)廠內(nèi)單元件制作:翼緣上、斜蓋板按每4 m左右一段，數(shù)控下料，長(zhǎng)向預(yù)留3 mm收縮量;翼緣隔板采用數(shù)控下料;翼緣端封板按每4 m左右一段門切機(jī)精切下料。同時(shí)，翼緣段在每個(gè)梁段接口設(shè)置500 mm～600 mm的嵌補(bǔ)段。2)現(xiàn)場(chǎng)組裝:箱段上劃線組裝翼緣隔板、翼線上蓋板及斜蓋板、端封板形成梁段整體，待鋼箱梁架設(shè)之后，先焊接鋼箱梁接口焊縫后再組焊翼緣嵌補(bǔ)段。

3.3 橋面路緣石制造

考慮到該件整體制造有一定難度，按3 m左右分段制作成焊接件。即斷面分成三塊板制作，其中水平板采用數(shù)控精切下料。采用簡(jiǎn)易拼胎組裝成整體。

3.4 廠內(nèi)試裝

為了節(jié)省工地安裝時(shí)間，箱段在廠內(nèi)分成兩次進(jìn)行試裝。每次試裝七段，其中第一次試裝后留兩端段，參加第二次試裝。箱口間預(yù)留3 mm縫隙，墊出拱度，調(diào)整至箱口匹配后定位焊端部預(yù)留的蓋、腹板主角焊縫，并組焊箱口匹配件;根據(jù)箱口處的上、下蓋板縱肋間距配制縱肋嵌補(bǔ)段;做好匹配件、嵌補(bǔ)段等位置標(biāo)志，以利工地安裝。

3.5 涂裝工藝

所有鋼板在下料前均按工藝進(jìn)行預(yù)處理，并預(yù)涂20 μm車間漆。對(duì)箱梁成品的具體涂裝要求如下:1)箱梁外部，成箱后打砂除銹達(dá)到Sa3級(jí)(橋面除外)。利用電弧噴鋁工藝，鋁層厚度100 μm～150 μm，不涂封孔劑，待架設(shè)完后涂裝并進(jìn)行裝修。2)對(duì)箱梁內(nèi)部及其翼緣內(nèi)部、上蓋板外表面，成箱后對(duì)焊接部位進(jìn)行人工除銹達(dá)到Sa2.5級(jí)，并對(duì)整個(gè)箱體內(nèi)部、翼緣內(nèi)部涂環(huán)氧瀝青漆一道125 μm。上蓋板外表面僅對(duì)損傷部位補(bǔ)涂車間漆。

3.6 現(xiàn)場(chǎng)箱段安裝

3.6.1 箱段安裝工藝流程

箱段接口對(duì)位→橫向環(huán)縫除銹→貼陶瓷襯墊→單面焊雙面成型焊接→探傷→修整→組焊翼緣嵌補(bǔ)段→修整→組焊橋面路緣石→鏟磨→除銹→涂裝。

3.6.2 箱段安裝要點(diǎn)

每個(gè)箱梁至少設(shè)置3個(gè)臨時(shí)支撐，確保安全。將梁段用兩臺(tái)20 t汽車吊吊裝就位于臨時(shí)支撐上，用箱口對(duì)位匹配連接件使鋼箱梁達(dá)到安裝狀態(tài)，全面檢查并調(diào)整鋼箱梁接口的吻合程度、間隙尺寸及接頭坡口尺寸。采用可回收式噴丸除銹機(jī)對(duì)焊縫兩側(cè)50 mm范圍除銹后焊接。

3.7 焊接工藝實(shí)施

1)上蓋板、翼緣上蓋板橫向?qū)?采用開(kāi)單面V型坡口，加鋼襯墊，CO2氣體保護(hù)焊打底，埋弧自動(dòng)焊蓋面。2)下蓋板對(duì)接:采用單面V型坡口，背面加陶質(zhì)襯墊，CO2氣體保護(hù)焊施焊。為便于焊接，腹板開(kāi)過(guò)焊孔采用帶切口的填充成型板焊堵后磨平。3)腹板及縱肋對(duì)接:采用單面V型坡口，用CO2氣體保護(hù)焊，在立焊位置焊接，坡口的第一道打底焊前背面貼陶質(zhì)襯墊［TG-1.02(10/0.66)］(見(jiàn)圖2)。4)上蓋板與冀緣上蓋板縱向?qū)?采用開(kāi)半V型坡口，加鋼襯墊，CO2氣體保護(hù)焊焊接(見(jiàn)圖3)。5)其他翼緣件的焊接。翼緣端封板對(duì)接按立焊位置在外側(cè)焊接(見(jiàn)圖4);翼緣斜蓋板的對(duì)接焊坡口尺寸見(jiàn)圖5。均采用CO2氣體保護(hù)焊焊接。為保證翼緣上蓋板與翼緣隔板密貼，在與翼緣隔板相貼處的翼緣上蓋板上單件時(shí)用鉆床均布鉆制φ20孔6個(gè)，組裝后塞焊、磨平。

圖2 腹板及縱肋對(duì)接坡口

圖3 上蓋板縱向?qū)?/p>

圖4 翼緣端封板對(duì)接坡口

圖5 翼緣斜蓋板對(duì)接坡口

4 結(jié)語(yǔ)

圓形鋼箱梁天橋具有美觀、實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，因而被城市規(guī)劃人員、橋梁設(shè)計(jì)者和許多市民看好。該類鋼箱梁看似簡(jiǎn)單、制造卻有一定難度，本橋由于采用了合理的制造和架設(shè)方案，僅用兩個(gè)半月就順利完成了該項(xiàng)目，且制作、安裝質(zhì)量?jī)?yōu)良，可供類似鋼箱梁制造時(shí)借鑒。

［1］JTG/T F50-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］GB/T 10212-2009，鐵路鋼橋制造規(guī)范［S］.