交通运输论文大桥钢箱梁制作方向论文范文
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【摘要】借鉴我国钢箱梁制作特点,简述辽河特大桥钢箱梁的板单元制作工艺流程、整体拼装方法及测量、检测过程.
【关键词】钢箱梁,制作工艺,总拼,测量,控制
钢箱梁，又叫钢板箱形梁，是大跨径桥梁常用的结构形式，如常见的斜拉桥、悬索桥。随着我国经济的飞速发展和交通枢纽的完善,其桥梁跨度也越来越大,制作也越加精密，例如润扬长江公路大桥、苏通大桥、上海长江大桥、杭州湾跨海大桥、辽河特大桥等十几座大跨度桥梁，其钢箱梁的制作与安装日益成熟。本文从制作角度简析辽河特大桥钢箱梁的主要板单元制作工艺和总拼技术。
辽宁省滨海公路辽河特大桥为主跨62.3m+152.7m+436m+152.7m+62.3m双塔双索面钢箱梁斜拉桥，见图1所示。主梁为单箱多室扁平流线形封闭钢箱梁，其桥面板为正交异性板结构，钢箱梁主要尺寸为钢箱梁高3m，含风嘴全宽34.994m。斜拉索在钢箱梁梁端采用钢锚箱锚固，在索塔端采用钢锚梁锚固。
图1桥型布置图cm
1钢箱梁板单元制作
1.1板单元划分
根据供料、运输及批量生产等因素，尽可能将板单元尺寸作大，以减少其种类和数量及现场拼接工作量，辽河特大桥钢箱梁主要划分为以下几种板单元：顶板单元、底板单元、横隔板单元、纵隔板单元、腹板单元、风嘴单元等，见图2所示。各板单元其制作工艺和要求不同,主要根据板单元的结构形式及焊接特点决定。
图2主要板单元示意图
1.2板单元关键工艺及控制项
板单元制造按照“钢板赶平及预处理→数控精确下料→零件加工（含U形肋制造）→胎型组装→反变形焊接→局部修整”的顺序进行。其关键工艺有以下两点：
a.板单元制作关键工艺：1）钢板预处理工艺；2）精确下料工艺；3）板单元无码组装工艺；4)先孔法工艺。
b.板单元焊接关键工艺：1）陶质衬垫CO2气体保护焊单面焊双面成型工艺；2）U形肋板单元药芯焊丝工艺；3）板单元和钢箱梁整体焊接的合理顺序
根据钢箱梁构件的性能和特点，在钢箱梁制造过程中，有两个质量控制点。
1）几何尺寸精度控制：
2）焊接质量控制:
2钢箱梁总拼组装
1．反装法
反装法为桥面板朝下、底板朝上的组装方法。首先组装钢桥的面板，然后依次组装横隔板、纵隔板、外腹板，最后组装底板。该组装方法与桥面板连接的角焊缝处于平位置施焊，然后旋转180°在平位置施焊与底板连接的角焊缝。大型钢箱梁需要大吨位的起吊设备和转胎具，操作较困难。
2．正装法
与反装法相反，正装法是先组装底板、斜底板然后依次组装横隔板、纵隔板、外腹板、风嘴，最后组装面板，该方法的优点是不需要组装的钢箱梁翻转180°，同时使98％以上焊缝处于平位置施焊，正装法是现在钢箱梁组装中常采用的方法。
考虑辽河特大桥拼装场地、设备等实际情况，采用的为正装法，如图3、4、5所示：
图3组装底板单元
图4组装横、纵隔板与腹板单元
图5组装顶板单元
按每次生产节段的数量，钢箱梁制造和组装中还可分为长线法和短线法两种。
1)短线法
所谓短线法是指单个梁段分开制造，然后再将几个钢箱梁按顺序进行预拼装，如虎门大桥就是按短线法制造的。
2）长线法
长线法是指钢箱梁制造时，在胎架上设置了不同的牙板高度，使牙板顶面的线形符合设计给定的预拼装线形，在牙板上组装钢箱梁，使得钢箱梁制造和预拼装可以一次完成。
长线法的主要优点是减少了移梁进行预拼装的时间，可以缩短制造周期，江阴大桥、南京二桥、南京三桥、润扬大桥及苏通大桥等大桥都是按长线法制造的，辽河特大桥钢箱梁也是采用的长线法。
为了便于生产的周期安排和质量控制,便于一次完成钢箱梁制造和预拼装。目前钢箱梁制造一般采用正装长线法。在正装长线法中一般按轮次进行组装,每一轮次不少于5个节段。根据钢箱梁的架设方案及需梁计划,把全桥的钢箱梁分了几个轮次,上一轮次的误差可以到下一轮次进行调整,避免积累误差,从而保证了全桥质量。为了提高钢箱梁制作精度,一般对顶板单元、底板单元的长度方向在车间预留二次切头量,在钢箱梁总拼现场组装完成后再进行配切,在配切时需要考虑到全桥线性长度、焊接收缩量、纵向轴向压缩量和预拱度的影响。
3钢箱梁总拼测量控制
整体拼装一般为露天作业，环境温度对拼装尺寸影响较大。为控制钢箱梁组装精度，减小温度对板单元定位的影响，定位底（顶）板单元及锚腹板单元的定位组装应在日出前(5:00~7:30)、阴天或晚上进行，避免日照和高温对钢箱梁制造尺寸的影响。钢箱梁尺寸设计基准温度为15℃。对于靠标志塔上标志线来定位的横向尺寸，均要根据环境温度与设计基准温度的温差来进行适当调整，补偿的数值根据钢材的线膨胀系数1.2×10-2mm/m·℃来计算。梁段组装定位所用测量器具必须经具有相应等级的计量单位检定合格后方可使用，所有器具均要有计量标识。测量过程中，应按修正值对测量数据进行修正。用盘尺进行测量、定位时，应根据盘尺合格证要求用弹簧秤加力测量。
常用的测量仪器有经纬仪和水准仪两种,为了有效控制钢箱梁制造的几何尺寸精度、桥梁线形和桥梁的累计长度，确保钢箱梁的制造质量达到验收标准的要求，要根据精密仪器的使用要求定期对仪器进行校验，确保精密仪器的准确度和灵敏度。
测量顺序：两拼组装测量底板、斜底板组装定位测量（见图6所示）横隔板、纵隔板组装定位测量第一次调整锚腹板定位顶板单元组装定位第二次调整锚腹板精确定位梁段成型后的检测测量梁段完成后要对桥梁中心线、线形、坡度、梁长进行检测测量梁段间焊接间隙的配切
要求组装误差都应在制造验收规范内,符合《公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）》、《铁路钢桥制造规范（TB10212-98）》等国家标准.
图6底板组装定位测量
4辽河大桥钢箱梁制作技术难点
横隔板全部采用横对接形式，单面V型坡口、焊接双面成型，焊接变形较难控制，成型较差，后期需要大量的矫正工作，完成三轮28个梁段生产，将横对接横隔板改为T形对接，横隔板对接焊接的质量和效率均有所提高，焊后修整工时也大大减少。
5结束语
虽然我国钢结构桥梁发展了才十几年,但其制造工艺和技术日趋完善。辽河大桥按照正装长线法制造总结和改进过去的经验，经过四个轮次的生产和拼装，钢箱梁制作精度全部达到了规范要求和验收标准。随着我国进一步扩大改革开放和交通基础建设,全面推广新技术、新工艺，国内的钢结构桥梁事业将达到新的高度。
