广州珠江黄埔大桥悬索桥钢箱梁隔板单元制作... - 广东

1、广州珠江黄埔大桥悬索桥钢箱梁隔板单元制作与整体组拼控制技术研究张少锦1 姚志安1 李军平2（1.广州珠江黄埔大桥建设有限公司 广东 广州 510730；2.中铁宝桥股份有限公司 陕西 宝鸡 710060）摘要：广州珠江黄埔大桥悬索桥主桥为单跨地锚式钢箱梁悬索桥，悬索桥钢箱梁隔板采用了对接式整体隔板，本文就隔板制作工艺及控制技术进行了初步探讨，并对其可行性进行论证。关键词：珠江黄埔大桥 悬索桥 钢箱梁 隔板1工程概况及结构简介广州珠江黄埔大桥悬索桥主桥为单跨地锚式钢箱梁悬索桥，主缆分跨为290+1108+350m，中跨为悬吊结构，钢箱梁总宽41.69m，主缆横桥向中心间距为36.5m。主缆矢跨比

2、为1/10，吊索顺桥向标准间距为12.8m，概貌见图1。广州珠江黄埔大桥悬索桥钢箱梁主梁为扁平流线形封闭薄壁钢箱梁，顶板、底板、斜顶板、斜底板均为正交异性板结构，梁高3.5m（中心线处不含顶、底板厚度），标准段长度为12.8m。全桥共划分为87个梁段：标准梁段83个，合龙段2个，支座处梁段2个。标准梁段吊装重量约为215t，主梁断面见图1。梁段接口之间全部采用焊接形式进行连接。图1广州珠江黄埔大桥悬索桥主桥概貌及结构形式2悬索桥钢箱梁结构特点及制造难点 广州珠江黄埔大桥悬索桥为远期可维持八车道的大宽度钢箱梁悬索桥，钢箱梁总宽41.69米，桥面宽34.5米。由于钢箱梁结构本身要求，给钢箱梁制造带

3、来了很大的难度。钢箱梁纵向对接缝较多，给钢箱梁桥面横向2%斜坡及钢箱宽度的控制带来了难度；同时，隔板采取了整体式隔板、钢箱梁的拐角处采取了圆弧过渡形式也给制造也带来了一定的难度。悬索桥钢箱梁隔板采用了对接式整体隔板（其中底板上不设接板，隔板与底板及其上U形肋采用角焊缝连接；在顶板上设置接板，并与下面的隔板采用对接形式，避免了仰焊作业），比以往的搭接式隔板从受力上更趋合理（避免了隔板受力偏心的问题），而且更加美观，但给制造带来了一定的难度：钢箱梁宽度大，板单元间纵向对接缝较多（板单元合件对接缝除外，顶板11条、底板10条），焊接变形对钢箱梁宽度影响较大；如何保证隔板上U形肋槽口与底板上U形肋的配

4、合、如何保证隔板与底板在圆弧部位的配合、如何保证隔板熔透对接变形对箱梁高度的影响、如何保证横向熔透焊缝的焊接质量等等，都是广州珠江黄埔大桥悬索桥钢箱梁制造的难点。3 隔板单元件制作与整体组拼难点控制3.1 隔板单元件制作难点控制悬索桥钢箱梁隔板材质为10mmQ345C钢板，焊接收缩对隔板长度方向和平面度影响大。如何保证隔板焊接完成后，焊接变形对单元件尺寸和U肋槽口尺寸以及隔板平面度的影响是隔板生产的最大难点。为减少焊接变形对隔板整体的影响，采取如下措施控制：1、对钢箱梁整体隔板进行了合理的分块。隔板分块图见图2。2、单元件全部采用数控下料，对单元件长度方向预留工艺量并均匀分布于各个U肋槽口，保

5、证槽口尺寸；3、下料后对隔板进行预处理释放应力，尽量减少应力集中；4、控制焊接参数；5、对隔板板肋焊接顺序进行调整：中间两边四周；6、采用控制火焰温度和密集形梅花点进行火焰调直，保证单元件平面度。图2 悬索桥钢箱梁隔板分块样图 3.2隔板整体组拼难点控制1隔板U肋槽口与底板U肋吻合控制如何保证隔板U肋槽口与底板U肋相吻合是隔板精确组装的难点之一。广州珠江黄埔大桥悬索桥钢箱梁底板总宽为28300mm，板厚为10mm，有10条纵向对接缝，焊接收缩大。为使隔板U肋槽口能与底板U肋吻合，必须调整焊缝间对接间隙，对底板进行精确定位，减少焊接收缩产生的影响，保证U肋间距。底板定位在专用总拼胎架上以纵横基线

6、为准，用经纬仪、水准仪对底板基线、高程进行精确定位后，用弹性马板马固，进行施焊以满足底板要求。2隔板整体组拼及焊接难点控制1）隔板定位组装顺序为：中隔板边隔板角隔板（HG4MHG4SHG4A）；2）定位：隔板定位后用丝杠支撑，调整隔板垂直度；3）焊接：先对隔板进行立位对接，使得隔板在横向能自由收缩；横隔板立位对接为45度坡口的单面焊双面成型焊缝，并要求全部探伤。焊缝焊接量大、长度长，控制立位对接焊缝内部质量及外观成型主要采取了以下几点措施:a.控制隔板立位对接间隙：悬索桥隔板为10mm厚钢板，使其立位对接缝间隙控制在68mm，焊缝外观成型好，焊接变形小且容易控制，内部缺陷少；b.对接缝定位：最

7、常见的定位方式为定位马板马固，优点：定位操作简单方便，省人力省工时，技术含量低；缺点：需要马板量大，焊接完成后需要打磨量大，耗人力耗工时，外观成型差，对母材影响大。针对珠江黄埔桥悬索桥钢箱梁隔板具体形式，设计了专用隔板定位夹具，优点：焊接完成后不需要打磨，对母材没有影响，外观成型好，省人力省工时；缺点：定位操作复杂，耗人力耗工时，对组装人员技术要求高。 c.立位对接焊接顺序：由于立位对接焊缝长度长，要求焊接时操作人员对焊缝进行分段焊接，避免一次焊接后产生大量的能量不能释放，增大焊接变形。分段后焊接总体顺序为由下向上依次焊接；为减少焊接变形要求操作人员对焊缝上部先进行少量焊接，然后分段依次打底，

8、最后施焊。d.隔板与底板及U肋之间角焊缝焊接：为控制及减少焊接变形，角焊缝焊接顺序为由中间向两边进行对称施焊。4）修整：对隔板整体平面度、垂直度、高程进行修整。修正完成后组装隔板角点加劲，及立位对接处隔板加劲嵌补段。4顶板接板与横隔板横位对接难点控制顶板接板与横隔板之间为单面45度坡口融透焊缝，并要求全部探伤。此焊缝焊接形式困难，焊接量大，焊接变形大，对顶板高程影响大，为控制好顶板接板与横隔板横位对接采取了如下控制措施：1.接板与横隔板对位：接板与顶板先进行整体组装，保证接板之间的距离与接板垂直度满足要求。在横隔板垂直度满足要求的前提下，在隔板上部两边点焊定位马板，使用插入式定位方法对接板纵向

9、进行粗略定位。2.接板与横隔板组装间隙：接板与隔板之间组装间隙主要以顶板高程为准，并且兼顾接板与顶板间隙为原则进行精确定位。然后用马板及卡兰将接板与隔板马固，进行焊接。3.接板与横隔板焊接变形控制： 1）焊接工艺参数控制； 2）对接间隙控制，使其控制在68mm，对不满足要求的接板进行局部配切，以便于控制焊接变形及外观成型；4.接板嵌补段组装：接板嵌补段根据实际测量尺寸进行配切，用马板和卡兰对接板进行精确定位后焊接；为减少接板焊接变形对隔板整体带来的影响，控制焊接顺序为：嵌补段先与接板两边焊接，再与顶板进行焊接，最后与隔板整体焊接。5结论 本文就隔板制作工艺及控制技术进行了初步探讨，并对其可行性进行论证。截至目前为止，广州珠江黄埔大桥悬索桥钢箱梁已顺利生产80多段，实例证明此工艺可以满