閩江橋整體節(jié)點(diǎn)的工藝制造及質(zhì)量控制

程顯英

【摘要】 本文介紹了閩江橋桿件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及下弦桿件E8的工藝制造及其質(zhì)量控制，并分析施工制造中工藝的優(yōu)點(diǎn)和不足。

【關(guān)鍵詞】 整體節(jié)點(diǎn)；工藝制造；質(zhì)量控制

一、概述

隨著科學(xué)技術(shù)的提高，整體節(jié)點(diǎn)類型的鋼構(gòu)橋梁越來(lái)越被設(shè)計(jì)方所采用。我公司生產(chǎn)制造的閩江特大橋鋼桁（拱）梁也是其中之一。鐵路福廈線閩江特大橋鋼桁（拱）梁主桁為（99+198+99）m連續(xù)鋼桁梁柔性拱結(jié)構(gòu)，采用N型三角桁式，節(jié)間長(zhǎng)度11米，其中邊跨9個(gè)節(jié)間，中跨18個(gè)節(jié)間；桁高15米，斜腹桿傾斜53.7°，加勁弦高15米，支點(diǎn)兩側(cè)分別加勁一個(gè)和兩個(gè)節(jié)間；拱肋采用圓曲線，矢高35米，矢跨比1/4.4。主桁中心距15米，橋面寬12.6米，全長(zhǎng)398米，實(shí)際通航高度24.253米。

二、主要特點(diǎn)

閩江特大橋鋼梁選用結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的下弦桿E8，該桿件結(jié)構(gòu)具有一定的代表性。桿件所用鋼板材料為Q370qD（見(jiàn)桿件結(jié)構(gòu)圖）。

下弦桿件E8該桿件長(zhǎng)10960mm，總高4500mm，箱體內(nèi)高1060mm，內(nèi)寬840mm，總重15.31t。上、下蓋板均為δ24mm鋼板，腹板采用δ28mm和δ16mm不等厚板對(duì)接，箱體內(nèi)隔板采用δ12mm和δ20mm的鋼板，箱體外部與橫梁相連接的節(jié)點(diǎn)板為兩件δ40mm和一件δ20mm的鋼板，箱體外部與聯(lián)結(jié)系相連的板件為δ40mm、δ24mm和δ20mm的鋼板。桿件共有φ33孔473個(gè)、φ26孔216個(gè)。根據(jù)設(shè)計(jì)文件及圖紙的要求，板件的對(duì)接焊縫均要求全熔透焊接。上、下蓋板和腹板間均采用開(kāi)坡口的棱角焊縫。與橫梁連接的節(jié)點(diǎn)板、與平聯(lián)下底板連接的節(jié)點(diǎn)板和腹板間采用熔透焊縫，其余焊縫均為角焊縫。平聯(lián)節(jié)點(diǎn)板兩端部均要求打磨勻順，并要求進(jìn)行錘擊消應(yīng)。

三、工藝制造及其質(zhì)量控制

（一）下料及其板件校正

板件下料均采用等離子數(shù)控切割。下料前，先平板。并在規(guī)定位置打上材質(zhì)、爐批號(hào)的鋼印，以保證材料的可塑性。主要零部件的自由邊緣，切割后應(yīng)對(duì)焰切面雙側(cè)倒棱，倒棱半徑為1.0mm≤R≤2.0mm；節(jié)點(diǎn)板圓弧部分應(yīng)修磨平順。下料尺寸允許偏差為±2.0mm。

（二）板件對(duì)接邊及焊接坡口的加工

桿件的腹板由兩件板料對(duì)接，在對(duì)接前，需要先在板料上劃線（劃出箱型桿件的中心線）。劃線時(shí)應(yīng)注意保證對(duì)接接頭和箱型桿件的中心線垂直，且兩塊板料上的桿件的中心線在同一直線上。兩塊板料中的厚板根據(jù)設(shè)計(jì)要求側(cè)銑1：10斜面以達(dá)到不等厚板對(duì)接后勻順過(guò)渡。在此工序中，主要控制中心線和接頭的垂直度，保證其小于0.5mm。

坡口加工方法：刨邊機(jī)加工或半自動(dòng)切割機(jī)完成。但有焊接定位要求的坡口，優(yōu)先選用機(jī)加工的方法完成，其次考慮先機(jī)加工定位邊再半自動(dòng)切割坡口的方法。切割坡口后要保證板料的板料寬度的允許偏差：±1.0mm，坡口45°（允許偏差：0-5°）。

（三）板料對(duì)接

1.板件對(duì)接一定要在平臺(tái)上進(jìn)行，以免焊接后造成板件過(guò)度扭曲。

2.在對(duì)接組拼時(shí)，以板料的中心線為基準(zhǔn)線，保證對(duì)接板的全長(zhǎng)范圍內(nèi)不直度小于2mm。檢查合格后，進(jìn)行對(duì)接焊縫的焊接。

3.焊縫打磨，保證對(duì)接焊縫余高小于2mm。

4.焊接完成后，采用熱矯的方法調(diào)校焊接變形，加熱溫度應(yīng)控制在600～800℃范圍內(nèi)，溫度降至室溫前，不得錘擊鋼板。

5.此工序中，應(yīng)保證板件旁彎控制在3mm以內(nèi)，不平度控制在每米1mm范圍內(nèi)。

（四）隔板加工

隔板是箱形桿件內(nèi)部保證弦桿寬度、高度及箱體對(duì)角線的關(guān)鍵部件。隔板周邊機(jī)加工，相同隔板可成組加工。

此工序中，隔板允許偏差：長(zhǎng)度、寬度為±0.5 mm；對(duì)角線為1.0mm。

（五）箱體的組拼、焊接和無(wú)損檢測(cè)

1.組裝順序

（1）在蓋板上劃出隔板組裝線和桿件中心線，劃線誤差小于1mm。在腹板上劃出上、下蓋板和隔板組裝線。

（2）根據(jù)劃線在下蓋板上組裝隔板和兩側(cè)腹板點(diǎn)固焊。在箱體兩端加設(shè)工藝隔板。組裝時(shí)注意下蓋板和腹板垂直度，保證其小于0.5mm。

（3）采用手工焊焊接隔板角焊縫。焊后對(duì)角焊縫周邊進(jìn)行清理、打磨，并做好內(nèi)防腐。

（4）組裝嵌入式上蓋板，并檢查蓋板組裝的平直度，合格后點(diǎn)固焊。

2.在組裝上蓋板前，需要對(duì)桿件的隱蔽工程進(jìn)行報(bào)檢，該工序控制桿件的內(nèi)防腐質(zhì)量，桿件蓋板、腹板的垂直度不大于0.5mm（端口處），端口對(duì)角線差不大于2mm。

3.焊接完成后，取下兩端頭工藝隔板，對(duì)兩端部端隔板以外部位內(nèi)側(cè)角焊縫按圖紙要求進(jìn)行手工焊。此時(shí)方可移動(dòng)桿件。

4.箱體四條主焊縫外觀檢查以及100%超聲波探傷檢查合格后，方可流入下一工序。

（六）桿件校正及劃線

1.將桿件放在平臺(tái)上，用經(jīng)緯儀來(lái)測(cè)量桿件上平面的水平度，如水平度過(guò)大說(shuō)明該桿件扭曲，需進(jìn)行校正，校正溫度應(yīng)控制在600～800℃。平臺(tái)調(diào)平允許偏差：±0.5mm；桿件調(diào)平允許偏差：±1.0mm。

2.利用經(jīng)緯儀鋼板尺劃出桿件腹板上的對(duì)位圈線（即桿件的中心線），以此線為基準(zhǔn)線，劃桿件腹板上的節(jié)點(diǎn)垂線、兩端孔群窺視孔對(duì)位線、桿件的長(zhǎng)度線及長(zhǎng)度校正線，并打樣沖眼。

此劃線工序尤為重要，如劃線出現(xiàn)錯(cuò)誤，孔自然就產(chǎn)生了錯(cuò)位。在劃線的時(shí)候可以根據(jù)等腰三角形中線與底邊垂直的定理。來(lái)劃窺視孔的中心十字線。在進(jìn)行質(zhì)量檢查時(shí)應(yīng)該檢查窺視孔中心間的間距，允許偏差不大于0.5mm。

（七）桿件鉆孔

1.將劃好線的桿件放在鉆孔平臺(tái)上，將整體覆蓋式樣板覆蓋到桿件上，使樣板上的窺視孔與腹板上劃好的窺視孔中心十字線相對(duì)，對(duì)線誤差小于0.5mm。

2.檢查各處窺視孔的對(duì)位，合格后在桿件的上蓋板和兩塊腹板上鉆出各個(gè)孔群的定位孔。不等厚對(duì)接產(chǎn)生的高差可利用整體樣板上的調(diào)整螺栓來(lái)進(jìn)行調(diào)整。而窺視孔在桿件長(zhǎng)度方向上的位置可用千斤頂來(lái)進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊苿?dòng)（整體樣板上設(shè)有專門的千斤頂位）。

3.定位孔鉆完后，將整體樣板撤掉，根據(jù)已鉆的定位孔用相應(yīng)的小樣板來(lái)鉆孔群中的其余各孔。

4.此時(shí)桿件的三面均已鉆完孔，下蓋板兩端的孔群可利用過(guò)孔胎膜以及腹板上孔群來(lái)進(jìn)行鉆孔。

（八）與橫梁連接的節(jié)點(diǎn)板和與平聯(lián)連接的節(jié)點(diǎn)板的拼焊、鉆孔

1.與橫梁連接的節(jié)點(diǎn)板和與平聯(lián)連接的節(jié)點(diǎn)板均采用先孔法，即先根據(jù)圖紙將板件上的孔群鉆出，后根據(jù)劃線法或定位胎膜進(jìn)行拼裝、焊接。

2.在桿件上按圖紙要求劃出與平聯(lián)連接的節(jié)點(diǎn)板的拼裝線，按拼裝線組拼平聯(lián)節(jié)點(diǎn)板并焊接。

3.在桿件上按圖紙要求劃出與橫梁連接的節(jié)點(diǎn)板的拼裝線。因?yàn)榕c橫梁連接的節(jié)點(diǎn)板兩塊間距為540mm，考慮到后孔法的話鉆孔不方便，故采用先孔法。但這兩塊板件與腹板間的焊縫均為留2mm鈍邊，全熔透的角焊縫，焊接變形很大。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，該熔透焊縫完成后可令板件往里收縮3-5mm，因此在焊接定位前，先留出適量的收縮量來(lái)保證孔群的整體位置，之后再根據(jù)定位胎膜安裝與橫梁蓋板相連的節(jié)點(diǎn)板。

4.焊接完成后，檢查與橫梁連接的節(jié)點(diǎn)板和與平聯(lián)連接的節(jié)點(diǎn)板與腹板間的相對(duì)位置及垂直度，如焊接變形大于3mm，則需要對(duì)板件進(jìn)行校正。

（九）根據(jù)設(shè)計(jì)文件，對(duì)與平聯(lián)連接的節(jié)點(diǎn)板的圓角處進(jìn)行打磨以及錘擊消應(yīng)

四、結(jié)束語(yǔ)

1.該橋桿件經(jīng)檢測(cè)全部達(dá)到《閩江大橋鋼梁制造規(guī)則》的要求。

2.對(duì)于這種整體節(jié)點(diǎn)的大型桿件，采用先劃窺視孔十字線，后用整體覆蓋式樣板鉆定位孔，再用小樣板鉆其余孔的方法，該方法既保證了孔的精度，也節(jié)約了時(shí)間，比較實(shí)用。

3.由于該整體樣板在吊裝過(guò)程中不可避免的要與桿件或其它物件進(jìn)行碰撞，從而影響了樣板的精確度，因此每隔一段時(shí)間要對(duì)樣板進(jìn)行尺寸檢查，合格后方可再次使用。

4.與橫梁連接的節(jié)點(diǎn)板采用的先孔法，因熔透焊縫的收縮量不是很好控制，而且該板件的焊接長(zhǎng)度僅有板件整體長(zhǎng)度的一半，極其容易使板件產(chǎn)生傾斜，不容易保證孔群精度。如采用后孔法，根據(jù)過(guò)孔胎膜進(jìn)行鉆孔比較能保證板件上孔群的精度。

參考文獻(xiàn)：

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