汕头牛田洋快速通道工程钢桁梁副桁上弦杆制作关键工艺技术研析.docx

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1、汕头牛田洋快速通道工程钢桁梁副桁上弦杆制作关键工艺技术研析摘 要：结合汕头牛田洋快速通道工程钢桁梁桥制造，木文分析了工程中副 桁上弦杆的结构特点，简要阐述了杆件制造工艺过程，重点从零件制造、单元件 制造、杆件整体制造的关键工艺技术及精度控制措施，为类似钢桁梁副桁上弦杆 制作积累经验并提供一定借鉴作用。关键词：牛田洋快速通道钢桁梁副桁上弦杆制作关键工艺1工程概况牛田洋快速通道工程是汕头市城市总体规划和汕头市综合交通运输体 系开展中长期规划（2012-2030）中快速路网的一个重要组成局部，是汕头市 “一桥两线三通道，六环十二联十八射”干线公路网络中三通道之一。同时也是 汕（头）潮（州）揭（阳）地

2、区主要城区“城市环线”布局方案中汕头跨海一线, 联系粤东核心城市汕头市榕江两岸的交通大动脉。1.1主桥钢桁梁概况主桥采用双塔钢桁梁斜拉桥，桥跨布置为77. 5+166. 1+468+166. 1+77. 5=955. 2m。主桥结构板桁结合钢桁梁结构，并在外侧 设置有*副桁结构，桥面为双层布置。上层设置为8车道公路，下层设置为双线轨 道交通，轨道线路中心距为4.8米。主桥设计线平面为直线，立面纵坡为2.45%。 桥型示意如图1所示。图1牛田洋快速通道斜拉桥桥型示意图钢桁梁采用焊接的整体节点，节点外拼接。全桥桁架为三角形桁架，桁高10.978m,上弦平面边跨6个节段为钢桁混凝 土结合桥面，其他均

3、为正交异形钢板的板桁组合结构整体桥面；桥面板与上弦杆 的顶板通长连接，共同承受主桁内力。下弦平面无桥面板，设置有平纵联。桥 梁横断面简图如图2所示。图2桥梁横断面简图钢桁梁上层桥面全宽38. 2m,中心线处梁高12. 298m, 一个节段长15. Imo由 于上、下层桥面不等宽，钢桁梁采用带副桁的桁架结构，其中主桁架中心间距 16m,副桁架上弦杆顶板底面中心线间距37. 164m。全桥桁架为三角形桁架，桁 高 10. 978m.1.2副桁上弦杆结构特点副桁 上弦杆是主 桥杆件中结 构最为复杂 的杆件，其 断面为平行 四边形截面, 杆件横向设 计为与上层桥面板及上横梁焊接连接，下方设计为与工型副

4、桁撑杆焊接连接，两 个撑杆对应上方分别设有锚箱结构。副桁上弦杆主要由节点板、竖板、上下水平 板、隔板、横梁接头板、撑杆接头板、锚箱等组成。副桁上弦杆示意如图3所示。图3副桁上弦杆结构直观图副桁上弦杆杆件长上水平板宽1.9m （节点位置宽2.645m）,竖板宽1.864m, 节点板宽3. 524m （外侧）和2. 984m （内侧），竖板、节点板与水平板夹角为 48.32。由于杆件结构为平行四边形结构，为此控制箱体扭曲、旁弯是杆件制 造精度控制的关键点和难点之一，同时横梁接头板孔群与弦杆中心线相对尺寸精 度也是控制杆件制造精度的关键之一；由于锚箱焊接在上水平板上，锚拉板与上 水平板的熔透焊缝质量

5、也是杆件制造的重点；因为杆件箱体的特殊结构，杆件的 组装顺序与焊接变形控制以及螺栓孔群精度控制都是杆件制造过程中的重点、难 点和关键点，需结合结构形式及影响因素进行分析和研究，形成关键控制技术， 确保杆件制作的质量和精度。2副桁上弦杆制作工艺流程2.1单元件制作工艺流程竖板单元件制作的主要工艺流程为：数控切割、零件矫平、划线、加工斜坡、 对接边缘及坡口、对接接料、无损检验、矫正、加工顶边及坡口、组装肋板、焊 接、修整。图4竖板制作流程示意图上水平板单元制作的主要工艺流程为：精密切割、零件矫平、划线、加工斜坡、组装U形肋和板肋、焊接、无损检验、修 整。图5上水平板制作流程示意图锚箱单元制作的主要

6、工艺流程为：数控切割、零件矫平、组装肋板、焊接、机加工平面、修整。图6锚箱结构示意图2. 2杆件整体组焊工艺流程整体组装采用倒装法，具体流程如下（1）平铺上水平板，组装（横梁接头）隔板，组装内侧竖板。（2）组装外侧竖板形成槽型并焊接、组装下水平板形成成箱型、整体焊接、 无损检验，矫正、数控机床钻孔。（3）组 装锚箱、焊接、 火焰矫正、划 线、焰切腹杆接头、坡口及手孔等。图7副桁上弦杆制造工艺流程示意图。3关键制造工艺技术研析3.1 零件及板单元制造关键制造工艺及控制措施（1）隔板精度控制箱体内隔板是控制桁梁杆件断面儿何尺寸、防止产生扭 曲变形的重要零件，起到弦杆组焊内胎的作用，其加工精度必须严

7、格控制。图3醐加I控示意其关键控制措施有：a.机加工周边严格控制宽度、高度，尤其要保证隔板角度。b.以隔板槽口为基准，用精确的机械加工样板进行划线，机加工四边，以保 证槽口位置的精度。c.同杆件的隔板同时加工，在同一边缘做标记。（2）竖板单元制作关键控制竖板单元主要由节点板、竖板、纵肋板等零件组成，其制作分为零件下料机加工，对接接料，组焊纵肋板三个 /步骤，组焊的关键控制技术主要表达在节点板精度控制和L接料直度控制两个方面：图9节点板加工控制示意1）节点板精度控制a.节点板下料必须采用数控机床整体精密切割，下料后的节点板必须进行矫 平以防止平面度超差，精确划系统线（水平中心线、竖杆轴线，包括斜

8、撑杆件轴 线），同时划出对接端的机加工线。b.对接端头过渡斜坡、对接坡口的机加工，必须以斜撑杆件轴线为基准。C.竖板机加工上边缘及对接头坡口。2）接料直度控制节点板与竖板长度接料时，应按下列图示意使纵向各基准点连成直线，采取精 确划线、机加工上边缘及其坡口的工艺，以确保节点板+竖板单元接料后的直线 度。A BCDEF图】。节点板加的示意（3）上水平板单元制作关键控制上水平板单元由上水平板、U形肋、纵肋组成，上水平板一边与钢桥面板在 整节段拼装时需纵向对接焊为一个整体，上水平板与锚板间的熔透焊缝是上弦杆 甚至全桥最重要的焊缝；纵肋分为箱内纵肋和箱外纵肋，其中箱内纵肋两端设置 高强度螺栓孔，箱外纵

9、肋留嵌补段在桥上焊接连接。1）零件精度控制a.零件精切下料，尤其是上水平板下料时宽度、长度均应预留二次切割余量。 对锚箱焊缝对应区域进行探伤，合格后划线加工一边的不等厚对接斜坡，划斜坡 线时注意宽度预留的切割量。b.箱内纵肋精切下料后，卡钻孔样板钻制两端栓孔，极边孔距要合理预留焊 接收缩量。2）上水平板板单元组焊关键控制a.组焊U形肋、板肋，控制肋板之间距离，焊接并修整。b.焊接时注意反变形控制，焊后修平。图11上水平板单元关键控制示意图3. 2杆件制造关键制造工艺及控制措施（1）箱体制作箱体采用胎型倒位组装。因副桁上弦杆箱型为平行四边形，如先组箱体，那么 横梁接头板无法安装到位，故必须采用如

10、下组装顺序：将上水平板单元铺设在胎 型平台上，先组装横梁接头板，然后依次组内侧竖板单元、箱内隔板、外侧竖板 成槽型。焊接后在平台上进行火焰矫正，在组装上水平板成箱型整体，采用数控 机床进行杆件钻孔以确保孔群精度，最后以孔群为基准组焊锚箱单元。结合结构特点，经过与以往整体制造工艺分析，采用以上方法具有以下优点a.上水平板置于胎型平台上，使平台起到组装用的水平基准作用；b.为有效控制弦杆箱体几何尺寸，必须采取控制隔板外形尺寸精度的控制措 施。制作过程中关键控制措施主要有：a.因锚箱与上水平板为熔透焊缝，先对水平板此处位置进行探伤，合格后进 行下步；b.先组装横梁接头，再依次对线组装内侧竖板、箱内隔

11、板、外侧竖板成槽型;c,以上水平板的纵肋栓孔和纵向轴线为基准划线组装横梁接头及隔板，注意 栓孔极边孔距预留量合理均分；d.加工后的隔板必须将相同边缘标记在同一侧，且组装时确保隔板与竖板、 上水平板之间保持密贴：e.四条主焊缝在平台上同向对称焊接，防止扭曲变形组下水平板焊箱体组外侧竖板焊焊槽型图12杆件组 焊示意图(2)栓 孔钻制副桁上弦杆箱体栓孔采用龙门数控钻床钻制各孔群定位孔，然后卡小型机械 样板钻制其余栓孔的方法。栓孔精度是杆件制造的关键，其制作过程中的关键控制措施有：a.采用龙门数控钻床钻制定位栓孔，在利用卡机械样板通过定位孔钻制余孔 的工艺，采取此技工艺决了因杆件角度问题影响无法施钻竖

12、板局部孔的关键性技 术问题。b.采用龙门数控钻孔可防止两竖板纵向、横向错位，保证两竖板栓孔的同心 度。(3)组焊锚箱零件a.以杆件竖板两端栓孔为基准定位，在上水平板外表划出纵向轴线、节点中 心线及锚拉板系统线，组装并焊接锚箱零件。b.重点控制锚箱锚点的位置、锚垫板及锚管角度、锚箱熔透焊缝的焊接质量。c.锚箱组焊完成后，划线焰切上水平板与桥面对接边及其对接坡口，确保上 水平板宽度，划线焰切节点板的腹杆接头及其对接坡口。4结论本文中汕头牛田洋快速通道工程钢桁梁副桁上弦杆是总结和改进了以往制造 经验，结合本桥平弦四边形箱体这种特殊结构，在制作过程中对零件下料、加工 和组装时采取了关键性的工艺技术,对杆件的几何尺寸精度控制、减小焊接和火 焰修整变形、提生产效率起到重要作用。实际生产说明，牛田洋大桥钢桁梁副桁 上弦杆制造质量及精度完全能够满足该桥专项制造标准的要求，同时本文可对今 后的制造实践具有一定借鉴和指导意义。5参考文献1李静，陈正.平潭大桥副桁弦杆制作技术(J).山西建筑.2017(5) :174-1752王晨光,赵悦,杨立群.平潭桥简支钢桁梁上弦杆关键制造技术(J).金属 加工.2019 (3) :55-58