新西蘭鐵路007項(xiàng)目273號(hào)橋斷裂控制計(jì)劃的應(yīng)用

李 靜 李 莉 陳 正

(中鐵山橋集團(tuán)有限公司，河北 秦皇島 066205)

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新西蘭鐵路007項(xiàng)目273號(hào)橋斷裂控制計(jì)劃的應(yīng)用

李 靜 李 莉 陳 正

(中鐵山橋集團(tuán)有限公司，河北 秦皇島 066205)

結(jié)合新西蘭鐵路007項(xiàng)目273號(hào)橋的生產(chǎn)制造特點(diǎn)，從母材、焊接、斷裂控制件返修焊、工藝等方面，介紹了斷裂控制計(jì)劃(FCP)在橋梁制造中的應(yīng)用，為國(guó)內(nèi)外有斷裂控制要求的橋梁制造提供參考。

FCP，F(xiàn)CM，生產(chǎn)工藝，焊接

1 名詞術(shù)語(yǔ)

斷裂臨界構(gòu)件(FCM)是指受拉構(gòu)件或彎曲構(gòu)件的受拉部分，其失效將導(dǎo)致橋梁的坍塌。FCM必須是具有斷裂臨界的構(gòu)件或構(gòu)件的組件。被焊接到FCM構(gòu)件拉伸區(qū)域的任一附件，其任一尺寸在平行于FCM的計(jì)算拉應(yīng)力的方向上超過100 mm時(shí)，也必須視為FCM；所有相連于FCM的焊縫都必須被視為斷裂臨界，必須符合斷裂控制計(jì)劃(FCP)的所有要求。

2 資質(zhì)和認(rèn)證

企業(yè)承接具有斷裂控制要求的制造項(xiàng)目必須按照AISC(美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)學(xué)會(huì))質(zhì)量證書大綱Ⅲ類、具有斷裂臨界等級(jí)的重要鋼橋規(guī)定進(jìn)行的資質(zhì)認(rèn)證，取得AISC有關(guān)鋼橋制造資質(zhì)。必須在設(shè)備、人員資格及質(zhì)量管理制度等方面符合一定要求，并熟悉掌握美標(biāo)《橋梁焊接規(guī)范》(AWS D1.5)，并將規(guī)范的有關(guān)要求體現(xiàn)在生產(chǎn)和質(zhì)量管理體系中。

3 工程概述

新西蘭鐵路007項(xiàng)目273號(hào)橋項(xiàng)目橋是山橋集團(tuán)承接的第一座有斷裂控制(FCP)要求的按美標(biāo)AWS D1.5生產(chǎn)的海外項(xiàng)目,這標(biāo)志著我公司的橋梁制造技術(shù)在國(guó)際市場(chǎng)上又提高了一個(gè)新的臺(tái)階。本橋?yàn)樗ê附Y(jié)合簡(jiǎn)支工型鋼板梁橋，由主梁、橫梁、道砟面板、邊板、抗震托架及其他附屬件組成。全橋85%的構(gòu)件為斷裂控制構(gòu)件，構(gòu)件熔透焊接要求較多，相應(yīng)的焊接和檢驗(yàn)要求非常嚴(yán)格，制造難度較大。全橋立面圖見圖1，橫斷面結(jié)構(gòu)見圖2。

4 母材要求

新西蘭273號(hào)橋材質(zhì)為A709 GR50W耐候鋼，根據(jù)合同和設(shè)計(jì)圖要求，首先明確斷裂控制件(FCM)范圍，在備料時(shí)將其明確標(biāo)識(shí)出來(lái)，便于鋼廠軋制時(shí)加以區(qū)分。本橋主梁、主梁附屬件、橫梁、道砟面板單元及其焊接附屬件均為FCM件。制定鋼板訂貨技術(shù)條件時(shí)，必須將特殊要求如軋制鋼板母材兩端取樣、細(xì)晶粒鎮(zhèn)靜鋼、鋼廠不得返修焊補(bǔ)、標(biāo)識(shí)使用低應(yīng)力鋼印等要求詳細(xì)注明。

5 焊接基本要求

凡參加新西蘭橋焊接的焊工，應(yīng)持有按AWS D1.5要求考試合格的焊工資格證書且只能從事證書中認(rèn)定范圍內(nèi)的工作。焊接檢查員必須具有焊接檢驗(yàn)師CWI資格。經(jīng)外觀檢查合格的焊縫方能進(jìn)行無(wú)損檢驗(yàn)，無(wú)損檢驗(yàn)應(yīng)在焊接24 h后進(jìn)行，返修焊的無(wú)損檢驗(yàn)應(yīng)在焊接48 h后進(jìn)行。根據(jù)AWS D1.5的要求并結(jié)合本橋工藝制造方案進(jìn)行焊接工藝評(píng)定(PQR)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)工藝評(píng)定報(bào)告(PQR)編制的新西蘭273號(hào)橋焊接工藝指導(dǎo)書(WPS)目錄見表1。

6 斷裂控制件(FCM)返修焊

關(guān)于斷裂件FCM的鋼板缺陷和焊縫缺陷的修磨或返修焊，需與基本制造WPS區(qū)別，必須編制返修焊工藝規(guī)程Repair-WPS，焊縫修磨和返修焊按照《新西蘭橋返修焊工藝規(guī)程》的規(guī)定執(zhí)行。

返修焊分為非關(guān)鍵性修補(bǔ)和關(guān)鍵性修補(bǔ)，返修過程中，鋼板的打磨深度不得超過厚度的30%，返修完成后，鋼板厚度不得減少超過0.25 mm。返修焊縫清除缺陷后，都需要進(jìn)行MT探傷檢查。

非關(guān)鍵性修補(bǔ)屬于常規(guī)性的修補(bǔ)，不需要報(bào)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)。對(duì)焊縫尺寸不足、咬邊、缺肉的補(bǔ)焊；母材表面缺陷深度大于0.25 mm的補(bǔ)焊(缺陷深度≤0.25 mm的不需要處理)；鋼板切割邊上深度不大于10 mm的凹槽屬于非關(guān)鍵性修補(bǔ)。

除以上描述的非關(guān)鍵性修補(bǔ)以外，均屬于關(guān)鍵性修補(bǔ)。如：焊縫內(nèi)部缺陷、裂紋的返修，切割邊上深度大于10 mm的凹槽等。所有關(guān)鍵修補(bǔ)(包括母材及焊縫)，必須在修補(bǔ)開始之前得到監(jiān)理工程師的批準(zhǔn)，并用文件指出不連續(xù)類型及修補(bǔ)范圍等細(xì)節(jié)。

表1 WPS列表

7 特殊工藝要求

斷裂控制件(FCM)的鋼材不得進(jìn)行冷彎。橫梁上蓋板為壓彎構(gòu)件(見圖3)，設(shè)計(jì)專用壓型胎，采用機(jī)械壓力和局部有限加熱的方法進(jìn)行壓彎制作，加熱溫度不大于600 ℃。鋼材在壓彎區(qū)域需進(jìn)行加熱處理后用胎型壓彎，加熱最好采用電加熱帶加熱可使鋼板溫度基本一致。但因設(shè)備原因本橋采用火焰加熱。具體加熱溫度在規(guī)范中并未明確規(guī)定，根據(jù)鋼材對(duì)溫度變化特性，加熱到200 ℃左右。邊板為非斷裂控制桿件，可以冷壓型。

斷裂控制件(FCM)不得進(jìn)行冷矯正(校直、彎曲、起拱)。桿件組焊后不可進(jìn)行冷矯正，可使用火焰矯正或者火焰配合機(jī)械矯正，但火焰修整溫度不得超過650 ℃。因?yàn)樾拚麥囟鹊南拗菩鑳?yōu)化工藝，編制變形控制工藝規(guī)程，盡量減少修正量。主梁、橫梁等斷裂控制件不允許冷彎。已經(jīng)彎曲和變形的板件在裝配和焊接以前，使用加熱予以矯正。

8 結(jié)語(yǔ)

斷裂控制計(jì)劃(FCP)在美國(guó)焊接標(biāo)準(zhǔn)AWS D1.5中第12章自成一章，規(guī)范中關(guān)于FCM構(gòu)件的要求高于非FCM構(gòu)件。執(zhí)行的重點(diǎn)在于加工工藝，焊接質(zhì)量等方面。本文結(jié)合新西蘭鐵路007項(xiàng)目273號(hào)橋斷裂控制計(jì)劃(FCP)的特殊要求，介紹了斷裂控制計(jì)劃(FCP)在橋梁制造中的應(yīng)用。為國(guó)內(nèi)外有斷裂控制要求的橋梁制造提供參考。

[1] TB 10212—2009，鐵路鋼橋制造規(guī)范[S].

[2] 胡廣瑞.大型公路鋼箱梁整體拼裝制造線形和尺寸的控制[J].鋼結(jié)構(gòu),2006(5):74-75.

[3] AWS D1.5—2010，橋梁焊接規(guī)范[S].

[4] Mock-up bridge girder instructions.AISCQC015,November 1,2012.

[5] American Railway Engineering and Maintenance of Way Association,Manual for Railway Engineering,Chapter 15：2012.

The application of Fracture Control Plan in New Zealand 007 kiwirail No.273 bridge replacement project

Li Jing Li Li Chen Zheng

(ChinaRailwayShanhaiguanBridgeGroupCo.,Ltd,Qinhuangdao066205,China)

Based on the manufacturing characteristics of the New Zealand 007 kiwirail No.273 bridge replacement project, from the parent metal, welding, fracture control repairing welding, process and other aspects introduces the Fracture Control Plan(FCP) application in bridge manufacturing. Provide reference for the manufacture of the domestic and international bridge with Fracture Control Plan.

FCP, FCM, process and technology, weld

1009-6825(2016)28-0170-03

2016-07-13

李 靜(1981- )，女，工程師

U445.7

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