付志群
摘 要：根据铜陵长江大桥钢梁制造工程实际，结合钢梁主桁桁片制造流程：图纸会审—钢梁制造施工组织设计—编制原则工艺—统计材料—钢材·焊材及涂装材料订货—材料进厂复验—原材检验规程—焊接工艺评定—编制施工组织方案—涂装工艺性试验规程—试制杆件制造工艺—主桁制造工艺—主桁桁片总拼制造工艺—焊缝超声锤击工艺规程—质量检验规程—焊接工艺规程—无损检验规程—涂装工艺—制成品检收。重点论述主桁桁片制造技术及质量控制，介绍主桁桁片制造过程中各细节工序的具体质量控制和实施方法；为同类型钢桁梁桁片制造技术及质量控制提供有用的借鉴。
关键词：上弦杆制造；下弦杆制造；腹杆制造；主桁片拼装焊接成型
中图分类号：U445.46 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）07-0101-02
1 工程概况及施工特点
1.1 工程概况
铜陵长江大桥是新建合肥至福州铁路跨越长江的控制性工程，主桥采用跨度布置为（90+240+630+240+90）m的五跨连续钢桁梁斜拉桥，钢桁梁全长1290m，总重约67000t。上层为6车道公路，下层为四线铁路。全桥总重约67000t，横断面如图1所示。
1.2 主桁桁片
主桁采用N字形桁架，三片主桁对应三索面布置，桁高15.5m，桁宽2×17.1m，节间长度15m。钢梁采用国内首次应用的整体桁片式结构设计，每2个节间为一个桁片式单元，单片桁重约330t，单片桁长30米。桁片之间采用高强度螺栓连接，采用节点外拼接方式。上弦杆在节点部位设锚固结构与斜拉索相连。
1.3 施工特点
本桥为大型整体节点桁架与钢桥面板或钢箱桥面的栓焊组合结构，在国内首次采用了整体桁片式结构设计，成为本桥的一个亮点，同时也加大了钢桁梁制造难度。由于桁片内上下弦杆与腹杆采用焊接连接，其焊缝为一级熔透焊缝，其焊接收缩及变形难以控制，为此，桁高的保证，同节段三片主桁之间横梁连接的保证，与横联之间连接的保证，避免箱形对接口错口等等，成为了本桥钢梁制造的控制重点。
2 主桁桁片制造技术及质量控制
主桁桁片制造包括：上弦杆制造，下弦杆制造，腹杆制造，主桁片拼装。
2.1 上弦杆制造
上弦杆由上、下水平板、竖板、隔板、横梁接头板、腹杆接头板、加劲肋以及锚固结构组成，上弦杆制造工艺流程如下图2所示。
2.1.1 主要零部件半成品加工
下料前板材经过预处理后，对于不规则形状零件，采用数控精密切割机下料，对于等直板件采用火焰精密切割。下料时对需要机加工和二次切割的边缘，预留机加工量或二次切割量。边缘坡口可采用机械加工或火焰精密切割，接料过渡坡采用机械加工。
2.1.2 接料
接料包括上、下水平板和竖板单元的接料，组装时要使用档角严格控制直线度。档角设置要满足每个板件不少于2处。组装时要严格控制节点板及锚孔中心距在规定的公差范围内。
2.1.3 板单元组焊
上、下水平板单元的横基线位于弦杆中心，纵基线位于弦杆箱型截面中心。竖板单元的横基线位于弦杆中心，纵基线为纵肋中心线。
2.1.4 箱体组焊
上弦杆采用倒位组装，为保证组装精度，组装、焊接、修整及检验在专用平台上完成。
（1）在上水平板单元上以横、纵基线为基准组装箱内横隔板单元。箱型外侧纵肋待箱型主焊缝焊接完成后组焊。
（2）组装两侧的竖板单元。组装时将竖板的横基线与顶板的横基线对齐，测量并调整端口对角线差不大于2mm；完成箱内主角焊缝、部分隔板焊缝的焊接和修整，为了便于组装上弦杆的底板单元，隔板与竖板的焊缝距顶板的焊接高度暂时不要超过隔板高度的1/2。
（3）组装底板单元。以横基线为基准组装上水平板单元，组装时由中心向两侧依次进行，检测并调整两端箱口对角线差不大于2mm后进行定位焊接，箱体焊接采用对称施焊，节点板处主焊缝焊接前要进行反变形处理，焊接过程中要边焊接边修整以保证节点板的平直度。
（4）组装锚箱单元。以节点板系统线为基准组装一侧锚箱腹板、承压板及加强板，完成内部焊缝的焊接。以节点板系统线为基准组装另一侧锚箱腹板、锚垫板，首先焊接承压板与节点板、锚箱腹板的焊缝后再焊接其它相关焊缝，焊接锚箱腹板与节点板的熔透焊缝时要加装临时支撑以保证两节点板的净空尺寸及平直度。
（5）横基线校正及调整。上述部件的焊接、修整和检验完成后，要在平台上利用激光经纬仪对上弦杆横基线进行一次校正和微调，保证顶、底板和竖板的横基线位于同一铅垂平面上，并将基线返至顶板断面上用样冲重新标记。
（6）组焊组装横梁腹板、底板接头板以竖板横基线为基准精确划线组装横梁腹板、底板接头板，组装前检查杆件的直线度，边桁弦杆严禁向非接头板侧凸起，划线组装时两横梁接头板间距留0.5mm收缩量，要严格控制腹板接头板的位置尺寸，每块腹板接头板的定位尺寸均与竖板横基线为基准，减小累计误差。
（7）箱体钻孔：箱型钻孔是弦杆制造的关键工序，必须保证尺寸精度满足规范要求。
2.2 下弦杆制造
下弦杆由上、下水平板、竖板、隔板、肋板、横梁接头板、腹杆接头板以及桥面连接板组成，下弦杆制造工艺流程如图3所示。
2.3 腹杆制造
（1）腹杆分竖杆和斜杆两种，有“工”字型、“王”字型和箱型三种断面形式，腹杆下料时两端均留二次切头量，并采用先出孔工艺。
（2）“工”字型和“王”字型杆件，工型杆件组装时要保证盖板孔的同心度以及与腹板孔的相对位置尺寸，“王”字型杆件在工型主角焊缝焊接后组焊腹板加劲板，最后劃线切头、手孔及坡口。
（3）箱型斜杆竖板先进行板单元制造，然后进行箱型杆件组焊，用龙门数控钻孔后划线切头、手孔及坡口。
（4）腹杆划线切头时应考虑桁片拼装的焊接收缩量。
2.4 主桁片拼装制造
主桁整体桁片由上、下弦杆以及斜、竖杆组成，单片长度30m，高度15.5m，每2个节间为一个桁片；桁片内部弦杆与斜竖杆之间为焊接连接，相邻两个桁片之间弦杆采用高强度螺栓连接，桁片间斜杆在中部划分为两根，亦采用高强度螺栓连接。由于弦杆与斜竖杆采用全焊连接，焊缝为一级熔透焊缝，其焊接收缩及变形难以控制，因此采取了如下整体桁片的拼装方案及技术措施。
2.4.1 拼装方案
其拼装顺序为定位上下弦杆→拼装腹杆→焊接腹杆与上弦节点之间焊缝→焊接腹杆与下弦节点之间焊缝→在腹杆上划线组焊横联连接件，要求焊接使用高级焊工，保证一次探伤合格率，首轮焊缝收缩测量等，在桁片焊完后划线组焊横联连接件，从而保证与横联的连接。
2.4.2 拼装胎架
主桁桁片拼装要在大型专用拼装胎架上完成，在胎架上除设置弦杆定位墩和斜杆定位墩外，是要加设临时支墩和限位档角。
2.4.3 拼装工艺
（1）弦杆定位。上下弦杆放置在胎架上，进行调整使各方位尺寸符合规范要求。检测合格后，弦杆用冲钉与胎架固定。
（2）组装腹杆。依次安装竖杆和斜杆，就位时用顶镐配合，不可随意切割腹杆腹板，或强拉应拽勉强就位。检测各部尺寸满足规范要求后完成相关焊缝的焊接修整和检验，焊接过程要严格执行《主桁片焊接工艺规程》。
（3）注意事项。1）露天作业桁片定位组装及测量要在日出之前，避开日照的影响。2）桁片组装时腹杆与上弦杆用限位档角限位不要点焊，待腹杆与下弦杆焊缝完成后在定位焊接，使之在下弦节点焊接时腹杆在长度方向上有伸缩的空间，减少焊接收缩对桁高的影响。3）在日照下焊接时要考虑胎型与桁片线膨胀系数的影响，以防胎型变形影响尺寸精度。
2.4.4 测量工艺
主桁桁片上下弦杆、斜杆、竖杆组装定位完成开始焊接前，需对杆件定位尺寸和标高（平面度）进行检测，检测合格后方可开始焊接。检测项点参见《主桁桁片检测验收记录》。其中对平面度进行检测时，检测标高点布置如下图4所示。
2.4.5 焊接顺序
严格按照焊接工艺参数进行主桁片拼装焊接工作，控制焊接收缩量和焊接变形，从而保证桁片高度以及螺栓孔链接精度。焊接工艺参数见《整体拼装焊接工艺规程》。根据主桁片的结构形式，制定焊接顺序为：桁片组装定位检测合格→对称焊接斜、竖杆与下弦杆对接焊缝（遵循先打底焊接斜、竖杆腹板与下弦杆立位角焊缝→打底对称焊接斜、竖杆腹板与节点板仰位和平位角焊缝→完成斜、竖杆上下盖板与节点板对接焊缝→完成角焊缝盖面焊接）→焊接斜、竖杆与上弦杆对接焊缝（焊接顺序与下弦杆相同）→焊缝打磨修补、外观检测、探伤→检测合格下胎。焊接斜、竖杆与上下弦杆间焊缝时要对称焊接，斜、竖杆与下弦杆节点间焊缝探伤合格后，再焊接斜、竖杆与上弦杆节点间焊缝。
2.4.6 主桁片拼装制造要求
（1）参与主桁片拼装焊接工作人员必须是有丰富焊接工作经验的优秀焊工，并有国家承认的从业资格证书；
（2）严格执行组装焊接工艺文件，按照焊接工艺规定的焊接参数进行焊接，按照规定的焊接顺序焊接，控制好焊接收缩量并做好各个对接环口的焊接收缩量记录，为主桁片拼裝工艺调整作依据；
（3）为保证主桁片的拼装质量，控制好拼装焊接的过程，先对所有对接环口焊缝先对称打底焊接，然后测量各项尺寸符合工艺要求后，再进行焊缝的盖面焊接；
（4）如实做好各项检测验收记录，做好焊接收缩量和变形量记录；
（5）主桁片拼装过程中的每一步都要求在可控范围内，防止发生不可修复的拼装问题。
3 结语
本钢梁制造工程于20011年5月开工，2013年10月竣工，根据钢梁制造与架设施工过程中的检测资料表明，施工图纸、钢梁制造及验收规则，钢梁制造工艺方案是合理有效的，对相似钢梁制造工程的施工具有一定的借鉴作用。
