韓國(guó)釜山鋼橋加工制作施工工藝

魏炳寧

(上海振華重工(集團(tuán))股份公司，上海 200125)

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韓國(guó)釜山鋼橋加工制作施工工藝

魏炳寧

(上海振華重工(集團(tuán))股份公司，上海 200125)

摘要：釜山鋼橋因其規(guī)模和強(qiáng)度要求產(chǎn)生了諸如樣條曲線結(jié)構(gòu)、梁段制作工藝質(zhì)量控制、現(xiàn)場(chǎng)組裝精度等難題。通過(guò)胎架控制變形，以及擬合樣條曲線數(shù)據(jù)，控制焊接變形和焊接應(yīng)力，保證鉆孔精度，采用分組鋼印編號(hào)等施工工藝，成功解決了一系列施工難題，積累了非標(biāo)鋼橋施工的寶貴經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：鋼橋制造；箱梁組裝；組裝精度；變形控制；施工工藝

中圖分類號(hào)：U448.23

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0引言

釜山鋼橋是由圓弧、樣條曲線連接而成的曲面線形鋼橋，在橫向上是樣條曲線。上下翼板、加強(qiáng)筋、腹板箱梁立體單元在制作時(shí)需順應(yīng)這種曲率，保證橋面設(shè)計(jì)是線形的，同時(shí)還需保證一定的縱向坡度，這兩者是施工圖轉(zhuǎn)化為工程實(shí)際過(guò)程中的難題。

釜山鋼橋的7個(gè)橋梁段在縱向均具有一定拱度和坡度(最大8‰)。除NB9橋梁段，其他6段橫向具有一定彎度，這將導(dǎo)致梁段上下翼板的筋板、左右腹板下料時(shí)均具有一定弧度，上下翼板單元在制作時(shí)也具有相應(yīng)的弧度。梁段成型焊接時(shí)，變形對(duì)弧度有較大的影響，梁段弧度的精度將影響橋梁整體的成型質(zhì)量，如何進(jìn)行整體質(zhì)量控制是另一大難題。

7個(gè)橋梁段共由200多個(gè)部件、5 000多塊連接板、10萬(wàn)多個(gè)螺栓連接而成。施工中，要求散件發(fā)運(yùn)，并要保證發(fā)運(yùn)前的預(yù)組裝狀態(tài)與現(xiàn)場(chǎng)安裝狀態(tài)是一致的。NB9橋梁段為復(fù)雜的三維立體結(jié)構(gòu)，由144個(gè)部件和2 612個(gè)連接板連接而成，在保證預(yù)組裝精度的情況下，還要保證施工的安全和進(jìn)度，這又是一大工藝難題。

針對(duì)以上3個(gè)施工難點(diǎn)，本文制定了有針對(duì)性的施工方案。

1釜山鋼橋結(jié)構(gòu)

圖1　雙箱梁雙軌鋼橋

圖2　變截面箱梁式拱橋

2施工方案

2.1　上下翼板腹板單元曲線線形的控制

由于主橋面具有一定的拱度、坡度，橫向具有一定彎度，上下翼板及其筋板具有立體彎曲線形，因此為保證制作精度，應(yīng)采取如下的措施。

(1)具有曲線形的零件采用數(shù)控切割下料。

(2)根據(jù)曲線形坐標(biāo)數(shù)據(jù)，搭制胎架，從而控制板單元和梁分段曲線性。經(jīng)過(guò)對(duì)圖紙分析，利用極限值法，將給出的2條曲線取盡可能多的等分點(diǎn)，保證復(fù)合后與原空間曲線盡可能相似。最終提供1萬(wàn)多組曲線等分點(diǎn)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是保證控制板單元曲線形的關(guān)鍵。

(3)焊接單元筋板采用對(duì)稱焊接方法，可以有效降低焊接變形對(duì)曲線成型的影響。

2.2　箱梁分段制作

2.2.1箱梁分段組裝

(1)板單元制作：在線性胎架上，用卡馬將板固定在線性胎架上。測(cè)量、檢查各控制點(diǎn)線性數(shù)據(jù)，根據(jù)圖紙上俯視圖中的平面曲線和前視圖中的拱度曲線，劃出各筋板、腹板、橫隔板的裝配位置線，檢查無(wú)誤后將筋板裝配到位，采用對(duì)稱焊接完成筋板與翼板焊接。在固定卡馬不拆除的情況下，采用火焰加熱消除焊接應(yīng)力，降低焊接應(yīng)力、變形對(duì)板單元線性的影響[2]。

(2)分別將隔板、上翼板裝配到位并點(diǎn)焊固定。復(fù)查上、下翼板曲線形控制點(diǎn)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)檢查無(wú)誤后采用如下順序焊接：向內(nèi)側(cè)拱板單元與隔板焊縫→隔板與腹板焊縫→向內(nèi)側(cè)拱板單元與腹板焊縫→向外側(cè)拱板單元與隔板焊縫→向外側(cè)拱板單元與腹板焊縫。

2.2.2焊后檢驗(yàn)

箱梁分段焊接完成并火焰矯正后，利用激光、全站儀等檢測(cè)儀器檢測(cè)各控制點(diǎn)線性數(shù)據(jù)，若各項(xiàng)目數(shù)據(jù)符合設(shè)計(jì)或規(guī)范偏差要求，則梁段外形尺寸檢驗(yàn)判定合格。如果數(shù)據(jù)偏差超出要求，應(yīng)在固定卡馬不拆除的情況下，采用火焰加熱進(jìn)行矯正和消應(yīng)力處理，直至線性數(shù)據(jù)滿足理論要求。箱梁外形尺寸檢驗(yàn)合格后，依據(jù)設(shè)計(jì)要求及相關(guān)規(guī)范，對(duì)焊縫進(jìn)行外觀檢查。外觀檢查合格后才能對(duì)焊縫進(jìn)行內(nèi)部質(zhì)量檢查，直至所有都合格為止[3]。

2.2.3制造中鉆孔精度控制

在鋼橋裝配過(guò)程中，鋼橋部件的制造精度是能否成功組裝的關(guān)鍵。制造精度不僅直接影響到鋼橋的現(xiàn)場(chǎng)安裝架設(shè)，還影響到鋼橋的安全使用。由于各梁分段均采用連接板法蘭連接，鉆孔的精度將嚴(yán)重影響最終的裝配精度。

鉆孔精度與所采用的工藝方法密切相關(guān)，還需結(jié)合各自工廠設(shè)備進(jìn)行。螺栓孔的加工可采用如下幾種工藝方法進(jìn)行：

(1)數(shù)控鉆孔加工制作工藝模板，在工藝模板上安裝耐磨鉆套。

(2)箱梁腹板、翼板、筋板在板單元制作前采用耐磨工藝板、空心磁力鉆將一半的螺栓孔加工完成。

(3)連接板一半的螺栓孔采用耐磨工藝板、空心磁力鉆將螺栓孔加工完成,另外一半螺栓孔在預(yù)組裝時(shí)匹配加工。

(4)在箱梁分段預(yù)組裝完成后，利用工藝螺栓將連接板連接在箱梁分段上，再利用耐磨工藝板一半螺栓孔、空心磁力鉆配鉆加工連接板另外一半螺栓孔。

通過(guò)以上鉆孔順序和制作方法，既避免了大量數(shù)控鉆機(jī)投入帶來(lái)施工成本的增加，也保證了螺栓孔的加工精度，減少了對(duì)后續(xù)預(yù)組裝精度的影響和累積誤差。

2.3　箱梁預(yù)組裝和編號(hào)系統(tǒng)

2.3.1箱梁預(yù)組裝

(1)拼裝順序：為保證橋梁段眾多部件的拼裝精度，其基本拼裝原則為：關(guān)聯(lián)尺寸較多的部件先拼裝，關(guān)聯(lián)尺寸單一的部件后拼裝。例如NB9橋梁段在進(jìn)行水平橋面的拼裝時(shí)，首先拼裝具有3個(gè)關(guān)聯(lián)尺寸的水平梁，然后拼裝有2個(gè)關(guān)聯(lián)尺寸的橫梁，最后拼裝只有單一關(guān)聯(lián)尺寸的縱梁。

(2)拼裝方法：就目前的技術(shù)條件，有水平分散拼裝和立體整體拼裝2種方式的選擇。水平分散拼裝的特點(diǎn)是工期短，均為地面作業(yè)，安全隱患少；立體整體拼裝的特點(diǎn)是拼裝過(guò)程與總裝狀態(tài)較吻合，但需要大量的工裝件，存在較多的高空作業(yè)，安全隱患多，技術(shù)難度大，工期較長(zhǎng)。比較后選擇水平分散拼裝作為最終的拼裝方法。

(3)拼裝精度的控制：

①線型的控制：由于線型復(fù)雜，拼裝節(jié)段較多，為保證拼裝精度，采用在地面繪制標(biāo)準(zhǔn)樣線的形式，以此為依據(jù)來(lái)控制拼裝精度。

②累計(jì)誤差的控制：為減小多節(jié)段拼裝帶來(lái)的累計(jì)誤差，余量的修割和尺寸的測(cè)量均以同一基準(zhǔn)進(jìn)行。

溫度對(duì)尺寸的影響：由于橋梁結(jié)構(gòu)尺寸較大，韓國(guó)現(xiàn)場(chǎng)常年平均溫度較低，基地拼裝溫度較高，從而導(dǎo)致溫差帶來(lái)較大的尺寸變化，故在拼裝時(shí)整體長(zhǎng)度尺寸需減去溫差帶來(lái)的誤差。

2.3.2編號(hào)系統(tǒng)

由于發(fā)運(yùn)部件和連接板非常多，為保證現(xiàn)場(chǎng)總裝狀態(tài)與拼裝狀態(tài)的一致性，對(duì)于每個(gè)不同位置的發(fā)運(yùn)部件和連接板給予一個(gè)唯一的編號(hào)，此編號(hào)以

鋼印的形式打印于發(fā)運(yùn)部件和連接板上。基地發(fā)運(yùn)前連接板裝配和現(xiàn)場(chǎng)總裝均以此編號(hào)為依據(jù)來(lái)確定部件和連接板的安裝位置和方位。

2.3.3連接板發(fā)運(yùn)方法

對(duì)于如此眾多的連接板，為降低現(xiàn)場(chǎng)總裝的難度，每塊連接板在發(fā)運(yùn)前均根據(jù)編號(hào)系統(tǒng)裝配于相應(yīng)的部件上，可降低現(xiàn)場(chǎng)工作強(qiáng)度，提高施工效率。

3結(jié)語(yǔ)

通過(guò)研究釜山鋼橋的裝配焊接、運(yùn)輸及現(xiàn)場(chǎng)組裝，針對(duì)釜山鋼橋出現(xiàn)的技術(shù)難點(diǎn)，例如，線型的控制，焊接變形對(duì)線型影響控制，螺栓孔加工綜合制作考慮，安裝強(qiáng)度和制作精度控制等，形成了一套相對(duì)成熟的非標(biāo)準(zhǔn)線性鋼橋施工制作工藝和大批量散件組裝、運(yùn)輸工藝，并積累了大量寶貴的經(jīng)驗(yàn)。釜山鋼橋梁段的成功制作，不僅為國(guó)內(nèi)外普通鋼橋施工提供比較完善的施工操作手段，而且對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)鋼橋的制作提供了一套行之有效的工藝方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]張志建,楊傳峰.三維曲線線型鋼箱梁施工方法[J]. 公路交通技術(shù),2015(4)：106-110，115.

[2]郜戰(zhàn)良.淺談?lì)A(yù)制箱梁裂紋質(zhì)量控制[J].中華民居,2011 (11)：428-429.

[3]黃濤.武漢二環(huán)線漢口段高架橋鋼箱梁制作技術(shù)[J]. 鋼結(jié)構(gòu),2011(2)：44-48.

作者簡(jiǎn)介：魏炳寧(1981—)，男，工程師，從事石油平臺(tái)及鋼橋的制造工作。

收稿日期：2015-09-02