整體節(jié)點(diǎn)鋼桁梁制造工藝簡述

[摘要]整體節(jié)點(diǎn)鋼桁梁多用于鐵路橋梁，其上下弦桿與腹桿、橫聯(lián)、平聯(lián)及橋面系等構(gòu)件在橋位安裝常采用栓焊結(jié)合的連接方式，保證構(gòu)件制造精度是全橋建造的關(guān)鍵。由于弦桿存在大量的厚板焊接以及多向孔群的加工，對其焊接變形及孔群定位精度的控制進(jìn)行研究，確保弦桿制造的質(zhì)量。依托深茂鐵路漠陽江特特大橋134m簡支鋼桁梁，簡要介紹了該橋鋼結(jié)構(gòu)制造精度的控制方法。

[關(guān)鍵詞]整體節(jié)點(diǎn)；鋼桁梁；制造工藝

1、概述

新建深圳至茂名鐵路漠陽江特大橋是一座整體節(jié)點(diǎn)鋼桁梁橋（圖1），該橋?yàn)殡p線無豎桿華倫式下承簡支鋼桁梁，計(jì)算跨度134m，節(jié)間長度13.4m，桁高16m，桁間距13.2m。鋼桁梁由上、下弦桿、腹桿、橋面系、橋門架、橫聯(lián)、平聯(lián)等組成，其典型構(gòu)造見圖2。

2、弦桿制造工藝

2.1概述

主桁上弦桿（圖3a）及下弦桿（圖3b）均為整體節(jié)點(diǎn)桿件。上弦桿標(biāo)準(zhǔn)桿件長13.4m，截面尺寸為1×1.2m，翼緣、腹板均設(shè)一道縱向加勁肋，最大板厚48mm。下弦標(biāo)準(zhǔn)桿件長13.38m，上水平板加寬1.03m，在主桁節(jié)點(diǎn)處，上水平板上開槽使節(jié)點(diǎn)板從槽中穿出。

2.2制造重難點(diǎn)及控制措施

1）整體節(jié)點(diǎn)板在焊縫處會(huì)產(chǎn)生角變形，在焊接前做預(yù)變形處理，焊后節(jié)點(diǎn)板幾何尺寸滿足精度要求。

2）下弦桿內(nèi)側(cè)與正交異性橋面板橫梁接頭較多，保證接頭板與桿件內(nèi)部的橫隔板對齊，將腹板受力傳至其他板件也是控制的重點(diǎn)，橫隔板間距按（0.2-0.4）‰×AL裝配，以整體節(jié)點(diǎn)板系統(tǒng)線交匯點(diǎn)為基點(diǎn)增加焊接收縮量，焊后橫隔板的位置誤差在規(guī)范允許范圍內(nèi)。

3）弦桿箱體尺寸控制是保證從組裝、焊接到制孔完成后的精度滿足要求的關(guān)鍵一環(huán)，橫隔板作為箱形桿件組焊的內(nèi)胎，采用精加工可有效控制箱體尺寸。

4）桿件鋼板厚度大、焊接量大，采用合理的焊接順序及防變形措施可有效減少焊接變形，降低矯正難度。

5）桿件上孔群數(shù)量多，且在多個(gè)方向上均有栓接連接，采用先孔與后孔法相結(jié)合的方式，利用高精度的鉆?？杀ＷC制孔精度。

2.3制造工藝

弦桿制作的總體工藝流程：預(yù)處理-下料-精加工-單元件-組裝-焊接-調(diào)校-制孔-先孔法節(jié)點(diǎn)裝焊-檢測。

1）鋼板預(yù)處理

鋼板預(yù)處理采用滾板矯平后即進(jìn)行制造，桿件檢測合格后整體除銹涂裝的工藝，經(jīng)滾平的鋼板可有效減低鋼板軋制過程中的殘余應(yīng)力，減少焊接變形。

2）單元件制造

弦桿的制作分為頂板、底板、腹板、隔板以及節(jié)點(diǎn)板等單元。下料時(shí)各單元預(yù)留加工余量，其中包括預(yù)留焊接收縮量和精加工余量，以保證桿件整體成型后的尺寸精度。頂板、底板、腹板長度預(yù)留焊接收縮量，節(jié)點(diǎn)板與桿件焊接邊預(yù)留焊接收縮量，隔板、腹板、頂板、底板及節(jié)點(diǎn)板板邊下料預(yù)留機(jī)加工余量精加工成型。

3）弦桿箱體組焊

上弦桿：在胎架內(nèi)以整體節(jié)點(diǎn)端為基準(zhǔn)鋪設(shè)頂板單元，焊線區(qū)域打磨，劃腹板、橫隔板拼裝線；按線組裝橫隔板并臨時(shí)固定；按系統(tǒng)線對齊安裝腹板單元，腹板單元與頂板單元、橫隔板貼緊后定位焊；按規(guī)定的焊接工藝參數(shù)及順序進(jìn)行橫隔板與腹板單元及底板單元的角焊縫的焊接，以及腹板與頂板箱體內(nèi)部的角焊縫，拼焊成槽型；安裝嵌入式底板單元，檢查合格后定位焊；整體節(jié)點(diǎn)板處設(shè)置反變形，同時(shí)節(jié)點(diǎn)板內(nèi)側(cè)加千斤頂剛性固定，焊接底板與腹板的棱角焊縫。

下弦桿：在胎架內(nèi)以整體節(jié)點(diǎn)端為基準(zhǔn)鋪設(shè)頂板單元.焊線區(qū)域打磨.畫腹板拼裝線，預(yù)留焊接收縮按間距（0.2-0.4）‰×△L劃橫隔板拼裝線；按線安裝內(nèi)側(cè)腹板并臨時(shí)固定；按線組裝橫隔板，檢查合格后定位焊；安裝另一側(cè)腹板，檢查合格后定位焊，按規(guī)定的焊接工藝參數(shù)及順序進(jìn)行橫隔板與腹板單元及頂板單元的角焊縫的焊接，以及腹板與頂板箱體內(nèi)部的角焊縫，拼焊成槽型；節(jié)點(diǎn)板范圍內(nèi)腹板與頂板熔透焊縫正面大坡口側(cè)焊縫施焊；按線裝配底板；翻身，整體節(jié)點(diǎn)板處設(shè)置反變形，同時(shí)節(jié)點(diǎn)板內(nèi)側(cè)加千斤頂剛性固定，焊接頂板槽口熔透焊縫、外側(cè)節(jié)點(diǎn)板與面板熔透焊縫及棱角焊縫；翻身.焊接節(jié)點(diǎn)板內(nèi)側(cè)與頂板的棱角焊縫。

箱體成型后先焊接端隔板及端隔板以外箱體內(nèi)的補(bǔ)強(qiáng)角焊縫，以保證箱體端口尺寸，再焊底板（頂板）與腹板的棱角焊縫，四條主焊縫同一方向并連續(xù)施焊完畢，不允許僅施焊奇數(shù)條焊縫。

4）制孔

箱型桿件組焊調(diào)校完畢，經(jīng)檢測合格后即進(jìn)入制孔工序。弦桿孔群加工采用后孔與先孔法相結(jié)合的方式（圖4），弦桿頂、底、腹板間連接及整體節(jié)點(diǎn)處孔群采用后孔法加工，上弦與平聯(lián)、腹桿、橋門架及橫聯(lián)連接的節(jié)點(diǎn)板。下弦與腹桿連接的節(jié)點(diǎn)板采用先孔法加工。

上弦桿：在專用劃線平臺(tái)上整體劃系統(tǒng)線，劃線前先將桿件在劃線胎架上放平，在兩端口初劃端口中心點(diǎn)，檢測兩端四個(gè)中心點(diǎn)是否共面，通過借線調(diào)整端口中心點(diǎn)位置，以新劃點(diǎn)劃縱向系統(tǒng)線，茌水平狀態(tài)劃桿件腰鼓線，以腰鼓線為基準(zhǔn)，分別劃四個(gè)面系統(tǒng)線，腰鼓線、系統(tǒng)線均采用三角劃線法進(jìn)行檢驗(yàn)；用整體覆蓋式模板對線并用專用夾具加緊，鉆孔；平聯(lián)、橫聯(lián)及腹桿連接節(jié)點(diǎn)板先孔，與弦桿焊接端留有收縮余量，用專用工裝與弦桿上已鉆好的孔或系統(tǒng)線配合裝焊。

下弦桿：整體覆蓋式模板鉆孔方法與上弦桿相同：腹桿連接節(jié)點(diǎn)板先孔，與弦桿焊接端留有收縮余量，用專用工裝與弦桿上已鉆好的孔或系統(tǒng)線配合裝焊；拼裝橋面板橫梁腹板節(jié)點(diǎn)，焊接合格后用專用模板配合已鉆好的底板孔對橫梁腹板節(jié)點(diǎn)板進(jìn)行鉆孔。

3、其它構(gòu)件制造

腹桿為箱型及工型構(gòu)件，平聯(lián)、橋門架、橫聯(lián)為工型構(gòu)件，均采用栓接的連接方式；橋面板為正交異性鋼橋面板，其縱向加勁肋間、橫梁與下弦間采用栓接連接，面板間及與下弦間采用焊接連接。

3.1箱型及工型構(gòu)件制造

組焊工藝與弦桿類似，桿件主要孔群加工采用后孔法，相互間連接節(jié)點(diǎn)板采用先孔法加工，采用專用工裝配合裝焊。

3_2正交異性橋面板制造

正交異性橋面板劃分為面板單元和橫梁單元，萁制造工藝流程為：預(yù)處理-下料-單元件-總拼-焊接-調(diào)校-橫粱制孔-檢測。制造工藝如下：

1）橋面板縱向加勁肋（U肋）采用先孔后折彎的加工方法，兩端孔群距離留有焊接收縮余量。

2）面板按寬度劃分為若干單元，面板與U肋的組拼在無碼組立機(jī)上進(jìn)行，重點(diǎn)控制橫梁和端頭處U肋的間距。出胎前以胎架上所設(shè)線為基準(zhǔn)在板塊上劃出縱橫基準(zhǔn)線、接板位置線。面板單元以U肋有孔端為基準(zhǔn)。U肋的焊接在反變形翻樁焊接胎架上按焊接工藝施焊。施焊時(shí)采用線能量較小的C02氣體保護(hù)自動(dòng)焊以盡量減小焊接變形。

3）T型橫梁在專用胎架上組焊，工藝與工型桿件的制造類似。

4）總拼。在剛性胎架上采用正拼、連續(xù)拼裝的工藝進(jìn)行橋面板的總拼，總拼胎架上完成橋面板間的縱向?qū)樱瑱M梁與下弦栓接孔群的加工。總拼胎架的設(shè)置見圖5。

結(jié)語：

在合理的制作工藝保障下，深茂鐵路漠陽江大橋鋼桁梁的制作嚴(yán)格達(dá)到了質(zhì)量要求，為現(xiàn)場安裝的順利實(shí)施創(chuàng)造了條件。