【摘要】本文介紹了礐石大橋鋼梁制造全過程中各種精度控制工藝方法及實施措施，闡述了單元結構與箱體結構分兩地制造的造橋模式。
【關鍵詞】礐石橋
鋼梁 制造 精度 控制
一、主橋簡介
礐石大橋是一座主橋為7跨連續公路混合加勁梁斜拉橋，跨長分為2*47m（PC箱梁）＋[100m＋518m＋100m]（鋼箱梁）＋2*47m（PC箱梁），鋼箱梁全長718m，縱向分為63個節段，標準節段12m，橫向寬30.35m，分為兩個分離式五邊形單箱、兩個三角體風嘴和一個縱橫肋構成的正交異性結構橋面板五大部分，見圖1。橫向五大部分及節段縱向接口之間均采用高強螺栓連接。材料為日本產鋼材SM490C全橋鋼梁重9400t。
二、工藝設計與實施措施
（l）工藝設計的原則
力求使產品達到優質、高效、安全，通過工藝試驗積極推行新工藝、新技術；用統一的縱向、橫向基準線對鋼梁制造進行全面控制；在焊接工藝中盡可能采用對稱施焊、間斷施焊及線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）單元結構制造精度控制
在一個標準節段中，隔板、外腹板、橫梁、橫肋為關鍵板單元結構。
a．隔板
全橋隔板分四大類．它是箱型組裝的內胎，以錨管處隔板為例（圖2）：工藝上兩塊不等厚板下料機加工對接邊后按設計尺寸加工藝留量接料，以對接焊縫及上下邊緣為基準號切進入孔，在平臺上劃縱橫基準線及各種勁板位置線；組裝勁板焊接、火焰調整后，上平臺對縱橫基準線進行修正并號出數控精切起始點；把隔板卡固在數控精切工作臺架上防止焰切變形，按程序控制焰切周邊各種閉口肋及開口助槽口，再上平臺劃周邊刨線，機加工為單元成品。
b．外腹板單元（見圖3）
帶錨管的外腹板單元決定著錨管的組裝精度，全橋54對，27種角度關系，錨管鑲在外腹板上，為此，設計專用外腹板劃線組裝胎架，用以控制錨管的組裝位置和角度關系，合理調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線為基準，上胎架劃兩長邊精切線和兩端頭鉆孔樣板對向線，接線鉆孔并精切兩長邊，以保證錨管與兩長
邊及孔群之間的位置關系。
c.橫梁、橫肋制造精度控制
橫梁、橫肋制造精度主要表現在蓋腹板孔群之間的關系、閉口肋槽口、2％坡度、高度及縱、橫基準線的正確性上，為了減小焊接、熱矯正等對制造精度的影響，工藝上先進行組裝、焊接、調查，把上平臺劃線、精切閉口肋槽口、機加工2％坡度、用數控鉆床孔放在工序的最后來完成。橫肋高度是橫梁的1．3，其他外形尺寸與橫梁相類同，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、機加工并鉆孔，各項精度控制良好。
3．箱型段整體組裝精度控制
箱型組裝精度控制的要點：上蓋板板單元對接、隔板、下蓋板、斜蓋板、內外腹板等組裝位置控制，箱口尺寸，扭曲，板面平面度等。按其結構特點，工藝上采用"倒裝法"在專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胎，以縱橫基準線進行控制。具體措施如下：
a．用彈性碼與胎架相結合控制焊接變形和扭曲
箱型的上蓋板板單元按縱橫基準線就位后，面板與胎架撐板之間密切并用碼板焊連，見圖5，撐板的上頂面起組裝平臺的作用，碼板在縱、橫向彈性約束焊接變形、彈性變形可削弱縱、橫向焊接產生的內應力，但使板面與撐板之間保持密切在縱橫向有強約束作用，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應力引起的各種變形，從而控制了箱型的扭曲變形。
b．采用"推平行線法"劃配割線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）
由于鋼箱梁節段頂板直接承受輪載，因此閉口肋設計上要求與隔板、橫梁、橫肋閉口肋槽口之間達到密貼配合后施焊，以滿足橋面的受力要求，為了達到組裝密切配合，確保施焊質量，工藝上在閉口肋槽口處預留二次配切量，采用"推平行線法"組裝時劃配割線并按線精切，全橋18720個配切邊，一次配切驗收
99.5％合格。其工作原理見圖6。
設定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。
依此數據制作兩種寬度鋼板尺和墊塊，隔板、橫梁、橫肋與墊塊通過緊固螺栓定位，其豎基線通過墊塊與面板的縱基線對齊，用兩種寬度鋼板尺分別劃槽口配切割線。
c．采用縱橫基準線控制組裝精度
箱梁各板單元上的縱橫基準線及胎架對線墩上的縱橫基準線校驗無誤，這是整體組裝的前提條件，對線偏差不大于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系，縱向基準線上下蓋板之間通過激光經緯儀控制在同一垂上面內，校驗下蓋板與南腹板橫基線的位置關系，無誤后定位焊。
斜蓋板組裝：橫基線與外腹板橫基線
對齊，縱基線一端與工藝隔板位置線對齊，另一端通過激光經緯儀以上蓋板縱基線為基準在端隔板上作對位線進行組裝。
d．采用工藝隔板控制箱口對角尺寸及焊接變形
工藝隔板在設計上采用栓孔與箱口之間通過螺栓連接，箱口五邊形的拐角設置可拆式定位板與工藝隔板的主體連接，并把翻身用的軸結構設置在工藝隔板上，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．通過專用胎架使箱型和橋面板段完成整體翻身作業
翻身作用，避免仰臉焊，從而提高焊接質量。橋面板段為典型的正交異性板結構，其自身剛性弱，在翻身過程中為防止扭曲變形，胎架在設計上，利用橫助蓋板孔群與橫梁腹板孔群之間的關系，設置加固梁通過螺栓與其連接，兩端頭設置連接橫梁及軸結構，另一端設置臨時連接隔板及軸結構與箱口之間通過螺栓連接。軸結構的中心位置與翻身件的橫斷面重心之間設置200mm的偏心值，通過偏心在翻身操作中起到一個'風向標"的作用。
三、總體拼裝
總體拼裝使一個節段的五大部分靠橫向的高強螺栓及縱向工地焊縫形成一個整體，五個節段總拼一次，保證總拼長度、拱度、錨管中心距、旁彎、箱口對角、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．擺梁
采用"三維一體"的擺梁方法，控制拱度、跨長、旁彎、錨管中心距、橋軸線等。
①拱度：箱梁擺放之前，在其下蓋板的支承點上一次性擺好五個節段的起拱墊板，箱梁下蓋板縱橫基準線與總拼胎架對線
就位，測量下蓋板支點處橫向面高低差，用斜蓋板支承點進行調整，用激光經緯儀以胎架線位找正上下蓋板縱基線使其在一個垂直面內（當下蓋板高低不平與箱口垂直度有矛盾時，相互勾借），箱梁與工裝之間用碼板點固。另一箱梁用同樣的方法就位，但采用橫向可動縱向不動的點困措施，待橋面板段組裝到位檢查錢管中心距無誤后點固橫向，組裝程序見圖人第二節段擺放時，箱梁的內外腹板用工藝拼裝板把緊，內外腹板處的上下斜蓋板外側面保證平齊，相互勾借，下蓋板面高低差及箱口垂直度均滿足要求后與胎架點固焊。依次擺好五個節段，從上蓋板頂面縱基線上的支點位置檢測拱度值。
②錨管中心距：它是斜拉橋中比較關鍵的控制項點，在試制階段，工藝上試圖量測節段兩端外腹板中心距代表該節段的錨管中心距，經過反復的摸索觀測，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較小。基于以上原因，節段兩箱口的外腹板中心距不能很好地反映錨管中心距，對此制作劃線樣板（見圖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并連
線，節段在橫向量測兩線之間的距離作為錢管中心距使這一項點得到良好的控制。
③跨長及橋軸線的控制：每次總拼首尾兩節段靠近外腹板的極邊孔距作為跨長的檢測點，保證每相鄰兩次總拼的跨長盡可能不出現同符號偏差。主跨518m，預拼上下游偏差+1.1和-4.5橋軸線；在每次總拼拆梁之前，以首尾節段兩端口外腹板距離的分中點作五段梁的橋軸線，該線是安裝架設的測量基準線，重復節段里倒箱口處兩次橋軸線之間的偏差控制在2mm以內，而且不能出現同向偏差，盡可能使橋軸線繞著理論橋軸線作上下波動。
2．制孔
每個節段的縱向和橫向均采用高強螺栓連接，全橋制孔量很大，鋼梁起拱伸長設置在主梁接口處的拼接板上，釘孔連接精度是關鍵，而且釘孔通過率直接關系到安裝架設的質量，制孔在工藝上采取先孔法與后孔法相結合的施鉆方法，預總拼時，拼接板全部復位用φ2．5的試孔器檢查通過率達到100％；作標記并栓合。
四、三次合龍
S7-JH段的兩次邊合龍，拼接板在縱向預留80mm的工藝留量，待S7通過工藝拼接板架設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節段上預留480mm的配切量，縱向接口拼接板預留480mm的配切量，待M20架設到位后，量測實長，以此配切HL段及拼接板，在橋上設鉆拼接板連接孔。達到全橋貫通。
五、結論
在鋼箱梁制作中，瞄準國際鋼箱梁制作的先進水平，積極采用新工藝、新技術和良好的工藝措施使礐石大橋鋼梁制造精度達到《制造規則》要求。在首次試拼裝鑒定中，國內橋梁專家一致認為，礐石大橋鋼梁制造在精度控制上達到國內領先水平。
