【摘要】本文介紹了礐石大橋鋼梁制造全過(guò)程中各種精度控制工藝方法及實(shí)施措施，闡述了單元結(jié)構(gòu)與箱體結(jié)構(gòu)分兩地制造的造橋模式。
【關(guān)鍵詞】礐石橋 鋼梁 制造 精度 控制

一、主橋簡(jiǎn)介
礐石大橋是一座主橋?yàn)?跨連續(xù)公路混合加勁梁斜拉橋，跨長(zhǎng)分為2*47m（PC箱梁）＋[100m＋518m＋100m]（鋼箱梁）＋2*47m（PC箱梁），鋼箱梁全長(zhǎng)718m，縱向分為63個(gè)節(jié)段，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段12m，橫向?qū)?0.35m，分為兩個(gè)分離式五邊形單箱、兩個(gè)三角體風(fēng)嘴和一個(gè)縱橫肋構(gòu)成的正交異性結(jié)構(gòu)橋面板五大部分，見(jiàn)圖1。橫向五大部分及節(jié)段縱向接口之間均采用高強(qiáng)螺栓連接。材料為日本產(chǎn)鋼材SM490C全橋鋼梁重9400t。

二、工藝設(shè)計(jì)與實(shí)施措施
（l）工藝設(shè)計(jì)的原則
力求使產(chǎn)品達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效、安全，通過(guò)工藝試驗(yàn)積極推行新工藝、新技術(shù)；用統(tǒng)一的縱向、橫向基準(zhǔn)線(xiàn)對(duì)鋼梁制造進(jìn)行全面控制；在焊接工藝中盡可能采用對(duì)稱(chēng)施焊、間斷施焊及線(xiàn)能量較小的施焊方法；幾何尺寸精度以控制變形為主，矯正變形為輔。
（2）單元結(jié)構(gòu)制造精度控制
在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段中，隔板、外腹板、橫梁、橫肋為關(guān)鍵板單元結(jié)構(gòu)。
a．隔板
全橋隔板分四大類(lèi)．它是箱型組裝的內(nèi)胎，以錨管處隔板為例（圖2）：工藝上兩塊不等厚板下料機(jī)加工對(duì)接邊后按設(shè)計(jì)尺寸加工藝留量接料，以對(duì)接焊縫及上下邊緣為基準(zhǔn)號(hào)切進(jìn)入孔，在平臺(tái)上劃縱橫基準(zhǔn)線(xiàn)及各種勁板位置線(xiàn)；組裝勁板焊接、火焰調(diào)整后，上平臺(tái)對(duì)縱橫基準(zhǔn)線(xiàn)進(jìn)行修正并號(hào)出數(shù)控精切起始點(diǎn)；把隔板卡固在數(shù)控精切工作臺(tái)架上防止焰切變形，按程序控制焰切周邊各種閉口肋及開(kāi)口助槽口，再上平臺(tái)劃周邊刨線(xiàn)，機(jī)加工為單元成品。

b．外腹板單元（見(jiàn)圖3）
帶錨管的外腹板單元決定著錨管的組裝精度，全橋54對(duì)，27種角度關(guān)系，錨管鑲在外腹板上，為此，設(shè)計(jì)專(zhuān)用外腹板劃線(xiàn)組裝胎架，用以控制錨管的組裝位置和角度關(guān)系，合理調(diào)配工藝步驟消除焊接及火焰修整造成的熱變形影響，最后以錨管角度及縱橫基準(zhǔn)線(xiàn)為基準(zhǔn)，上胎架劃兩長(zhǎng)邊精切線(xiàn)和兩端頭鉆孔樣板對(duì)向線(xiàn)，接線(xiàn)鉆孔并精切兩長(zhǎng)邊，以保證錨管與兩長(zhǎng)
邊及孔群之間的位置關(guān)系。

c.橫梁、橫肋制造精度控制
橫梁、橫肋制造精度主要表現(xiàn)在蓋腹板孔群之間的關(guān)系、閉口肋槽口、2％坡度、高度及縱、橫基準(zhǔn)線(xiàn)的正確性上，為了減小焊接、熱矯正等對(duì)制造精度的影響，工藝上先進(jìn)行組裝、焊接、調(diào)查，把上平臺(tái)劃線(xiàn)、精切閉口肋槽口、機(jī)加工2％坡度、用數(shù)控鉆床孔放在工序的最后來(lái)完成。橫肋高度是橫梁的1．3，其他外形尺寸與橫梁相類(lèi)同，工藝上采取先制成工字形，組焊各種勁板后，精切閉口肋槽口并一分為二，劃線(xiàn)、機(jī)加工并鉆孔，各項(xiàng)精度控制良好。

3．箱型段整體組裝精度控制
箱型組裝精度控制的要點(diǎn)：上蓋板板單元對(duì)接、隔板、下蓋板、斜蓋板、內(nèi)外腹板等組裝位置控制，箱口尺寸，扭曲，板面平面度等。按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，工藝上采用"倒裝法"在專(zhuān)用胎架上組裝和焊接，并以胎架為外胎，隔板及工藝隔板為內(nèi)胎，以縱橫基準(zhǔn)線(xiàn)進(jìn)行控制。具體措施如下：
a．用彈性碼與胎架相結(jié)合控制焊接變形和扭曲
箱型的上蓋板板單元按縱橫基準(zhǔn)線(xiàn)就位后，面板與胎架撐板之間密切并用碼板焊連，見(jiàn)圖5，撐板的上頂面起組裝平臺(tái)的作用，碼板在縱、橫向彈性約束焊接變形、彈性變形可削弱縱、橫向焊接產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，但使板面與撐板之間保持密切在縱橫向有強(qiáng)約束作用，箱型各種零部件組裝焊接（部分焊縫翻身后施焊）后，箱型鋼梁與胎架之間解除碼板約束，其自身剛性可克服內(nèi)應(yīng)力引起的各種變形，從而控制了箱型的扭曲變形。

b．采用"推平行線(xiàn)法"劃配割線(xiàn)確保隔板閉口肋槽口與頂板閉口肋之間的組裝配合（橋面板段的橫梁和橫肋組裝方法與此相同）
由于鋼箱梁節(jié)段頂板直接承受輪載，因此閉口肋設(shè)計(jì)上要求與隔板、橫梁、橫肋閉口肋槽口之間達(dá)到密貼配合后施焊，以滿(mǎn)足橋面的受力要求，為了達(dá)到組裝密切配合，確保施焊質(zhì)量，工藝上在閉口肋槽口處預(yù)留二次配切量，采用"推平行線(xiàn)法"組裝時(shí)劃配割線(xiàn)并按線(xiàn)精切，全橋18720個(gè)配切邊，一次配切驗(yàn)收 99.5％合格。其工作原理見(jiàn)圖6。

設(shè)定Δ1=25mm（鋼尺寬度），則：墊塊垂直高度H=Δ1／sinl3.7＝105．4mm，鋼尺寬度與Δ2=105．4*sinll．4＝20.9mm。
依此數(shù)據(jù)制作兩種寬度鋼板尺和墊塊，隔板、橫梁、橫肋與墊塊通過(guò)緊固螺栓定位，其豎基線(xiàn)通過(guò)墊塊與面板的縱基線(xiàn)對(duì)齊，用兩種寬度鋼板尺分別劃槽口配切割線(xiàn)。
c．采用縱橫基準(zhǔn)線(xiàn)控制組裝精度
箱梁各板單元上的縱橫基準(zhǔn)線(xiàn)及胎架對(duì)線(xiàn)墩上的縱橫基準(zhǔn)線(xiàn)校驗(yàn)無(wú)誤，這是整體組裝的前提條件，對(duì)線(xiàn)偏差不大于0.5mm。
下蓋板組裝：用定位樣板確定橫梁蓋板接頭板與腹板接頭板之間的孔群關(guān)系，縱向基準(zhǔn)線(xiàn)上下蓋板之間通過(guò)激光經(jīng)緯儀控制在同一垂上面內(nèi)，校驗(yàn)下蓋板與南腹板橫基線(xiàn)的位置關(guān)系，無(wú)誤后定位焊。
斜蓋板組裝：橫基線(xiàn)與外腹板橫基線(xiàn)
對(duì)齊，縱基線(xiàn)一端與工藝隔板位置線(xiàn)對(duì)齊，另一端通過(guò)激光經(jīng)緯儀以上蓋板縱基線(xiàn)為基準(zhǔn)在端隔板上作對(duì)位線(xiàn)進(jìn)行組裝。
d．采用工藝隔板控制箱口對(duì)角尺寸及焊接變形
工藝隔板在設(shè)計(jì)上采用栓孔與箱口之間通過(guò)螺栓連接，箱口五邊形的拐角設(shè)置可拆式定位板與工藝隔板的主體連接，并把翻身用的軸結(jié)構(gòu)設(shè)置在工藝隔板上，使其具備翻身及控制箱口尺寸的兩重功能。工藝隔板定位后，箱口五邊形的每個(gè)邊與工藝隔板的五角定位板密切，間隙不大于0.5mm，工藝隔板在箱型焊縫全部施焊完后再拆除。
e．通過(guò)專(zhuān)用胎架使箱型和橋面板段完成整體翻身作業(yè)
翻身作用，避免仰臉焊，從而提高焊接質(zhì)量。橋面板段為典型的正交異性板結(jié)構(gòu)，其自身剛性弱，在翻身過(guò)程中為防止扭曲變形，胎架在設(shè)計(jì)上，利用橫助蓋板孔群與橫梁腹板孔群之間的關(guān)系，設(shè)置加固梁通過(guò)螺栓與其連接，兩端頭設(shè)置連接橫梁及軸結(jié)構(gòu)，另一端設(shè)置臨時(shí)連接隔板及軸結(jié)構(gòu)與箱口之間通過(guò)螺栓連接。軸結(jié)構(gòu)的中心位置與翻身件的橫斷面重心之間設(shè)置200mm的偏心值，通過(guò)偏心在翻身操作中起到一個(gè)'風(fēng)向標(biāo)"的作用。

三、總體拼裝
總體拼裝使一個(gè)節(jié)段的五大部分靠橫向的高強(qiáng)螺栓及縱向工地焊縫形成一個(gè)整體，五個(gè)節(jié)段總拼一次，保證總拼長(zhǎng)度、拱度、錨管中心距、旁彎、箱口對(duì)角、縱向接口連接孔等，四段交成品，留下一段參加下次總拼，全橋總拼16次。
1．?dāng)[梁
采用"三維一體"的擺梁方法，控制拱度、跨長(zhǎng)、旁彎、錨管中心距、橋軸線(xiàn)等。

①拱度：箱梁擺放之前，在其下蓋板的支承點(diǎn)上一次性擺好五個(gè)節(jié)段的起拱墊板，箱梁下蓋板縱橫基準(zhǔn)線(xiàn)與總拼胎架對(duì)線(xiàn)
就位，測(cè)量下蓋板支點(diǎn)處橫向面高低差，用斜蓋板支承點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，用激光經(jīng)緯儀以胎架線(xiàn)位找正上下蓋板縱基線(xiàn)使其在一個(gè)垂直面內(nèi)（當(dāng)下蓋板高低不平與箱口垂直度有矛盾時(shí)，相互勾借），箱梁與工裝之間用碼板點(diǎn)固。另一箱梁用同樣的方法就位，但采用橫向可動(dòng)縱向不動(dòng)的點(diǎn)困措施，待橋面板段組裝到位檢查錢(qián)管中心距無(wú)誤后點(diǎn)固橫向，組裝程序見(jiàn)圖人第二節(jié)段擺放時(shí)，箱梁的內(nèi)外腹板用工藝拼裝板把緊，內(nèi)外腹板處的上下斜蓋板外側(cè)面保證平齊，相互勾借，下蓋板面高低差及箱口垂直度均滿(mǎn)足要求后與胎架點(diǎn)固焊。依次擺好五個(gè)節(jié)段，從上蓋板頂面縱基線(xiàn)上的支點(diǎn)位置檢測(cè)拱度值。

②錨管中心距：它是斜拉橋中比較關(guān)鍵的控制項(xiàng)點(diǎn)，在試制階段，工藝上試圖量測(cè)節(jié)段兩端外腹板中心距代表該節(jié)段的錨管中心距，經(jīng)過(guò)反復(fù)的摸索觀測(cè)，因箱口處不同程度的火焰修整及焊接變形影響，箱形的縱向存在旁彎；節(jié)段縱向單面焊雙面成形工地焊縫，箱口處收縮量大，有橫隔板處收縮相對(duì)較小?；谝陨显颍?jié)段兩箱口的外腹板中心距不能很好地反映錨管中心距，對(duì)此制作劃線(xiàn)樣板（見(jiàn)圖8）選擇距錨管最近的橫隔板位置以外腹板的外皮在上蓋板的上頂面作點(diǎn)并連
線(xiàn)，節(jié)段在橫向量測(cè)兩線(xiàn)之間的距離作為錢(qián)管中心距使這一項(xiàng)點(diǎn)得到良好的控制。

③跨長(zhǎng)及橋軸線(xiàn)的控制：每次總拼首尾兩節(jié)段靠近外腹板的極邊孔距作為跨長(zhǎng)的檢測(cè)點(diǎn)，保證每相鄰兩次總拼的跨長(zhǎng)盡可能不出現(xiàn)同符號(hào)偏差。主跨518m，預(yù)拼上下游偏差+1.1和-4.5橋軸線(xiàn)；在每次總拼拆梁之前，以首尾節(jié)段兩端口外腹板距離的分中點(diǎn)作五段梁的橋軸線(xiàn)，該線(xiàn)是安裝架設(shè)的測(cè)量基準(zhǔn)線(xiàn)，重復(fù)節(jié)段里倒箱口處兩次橋軸線(xiàn)之間的偏差控制在2mm以?xún)?nèi)，而且不能出現(xiàn)同向偏差，盡可能使橋軸線(xiàn)繞著理論橋軸線(xiàn)作上下波動(dòng)。
2．制孔
每個(gè)節(jié)段的縱向和橫向均采用高強(qiáng)螺栓連接，全橋制孔量很大，鋼梁起拱伸長(zhǎng)設(shè)置在主梁接口處的拼接板上，釘孔連接精度是關(guān)鍵，而且釘孔通過(guò)率直接關(guān)系到安裝架設(shè)的質(zhì)量，制孔在工藝上采取先孔法與后孔法相結(jié)合的施鉆方法，預(yù)總拼時(shí)，拼接板全部復(fù)位用φ2．5的試孔器檢查通過(guò)率達(dá)到100％；作標(biāo)記并栓合。

四、三次合龍
S7-JH段的兩次邊合龍，拼接板在縱向預(yù)留80mm的工藝留量，待S7通過(guò)工藝拼接板架設(shè)到位后全面投鉆縱向接口拼接板連接孔。中跨合龍：在中間HL節(jié)段上預(yù)留480mm的配切量，縱向接口拼接板預(yù)留480mm的配切量，待M20架設(shè)到位后，量測(cè)實(shí)長(zhǎng)，以此配切HL段及拼接板，在橋上設(shè)鉆拼接板連接孔。達(dá)到全橋貫通。

五、結(jié)論
在鋼箱梁制作中，瞄準(zhǔn)國(guó)際鋼箱梁制作的先進(jìn)水平，積極采用新工藝、新技術(shù)和良好的工藝措施使礐石大橋鋼梁制造精度達(dá)到《制造規(guī)則》要求。在首次試拼裝鑒定中，國(guó)內(nèi)橋梁專(zhuān)家一致認(rèn)為，礐石大橋鋼梁制造在精度控制上達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。