【摘要】本文介绍了礐石大桥钢梁制造全过程中各种精度控制工艺方法及实施措施，阐述了单元结构与箱体结构分两地制造的造桥模式。
【关键词】礐石桥
钢梁 制造 精度 控制
一、主桥简介
礐石大桥是一座主桥为7跨连续公路混合加劲梁斜拉桥，跨长分为2*47m（PC箱梁）＋[100m＋518m＋100m]（钢箱梁）＋2*47m（PC箱梁），钢箱梁全长718m，纵向分为63个节段，标准节段12m，横向宽30.35m，分为两个分离式五边形单箱、两个三角体风嘴和一个纵横肋构成的正交异性结构桥面板五大部分，见图1。横向五大部分及节段纵向接口之间均采用高强螺栓连接。材料为日本产钢材SM490C全桥钢梁重9400t。
二、工艺设计与实施措施
（l）工艺设计的原则
力求使产品达到优质、高效、安全，通过工艺试验积极推行新工艺、新技术；用统一的纵向、横向基准线对钢梁制造进行全面控制；在焊接工艺中尽可能采用对称施焊、间断施焊及线能量较小的施焊方法；几何尺寸精度以控制变形为主，矫正变形为辅。
（2）单元结构制造精度控制
在一个标准节段中，隔板、外腹板、横梁、横肋为关键板单元结构。
a．隔板
全桥隔板分四大类．它是箱型组装的内胎，以锚管处隔板为例（图2）：工艺上两块不等厚板下料机加工对接边后按设计尺寸加工艺留量接料，以对接焊缝及上下边缘为基准号切进入孔，在平台上划纵横基准线及各种劲板位置线；组装劲板焊接、火焰调整后，上平台对纵横基准线进行修正并号出数控精切起始点；把隔板卡固在数控精切工作台架上防止焰切变形，按程序控制焰切周边各种闭口肋及开口助槽口，再上平台划周边刨线，机加工为单元成品。
b．外腹板单元（见图3）
带锚管的外腹板单元决定着锚管的组装精度，全桥54对，27种角度关系，锚管镶在外腹板上，为此，设计专用外腹板划线组装胎架，用以控制锚管的组装位置和角度关系，合理调配工艺步骤消除焊接及火焰修整造成的热变形影响，最后以锚管角度及纵横基准线为基准，上胎架划两长边精切线和两端头钻孔样板对向线，接线钻孔并精切两长边，以保证锚管与两长
边及孔群之间的位置关系。
c.横梁、横肋制造精度控制
横梁、横肋制造精度主要表现在盖腹板孔群之间的关系、闭口肋槽口、2％坡度、高度及纵、横基准线的正确性上，为了减小焊接、热矫正等对制造精度的影响，工艺上先进行组装、焊接、调查，把上平台划线、精切闭口肋槽口、机加工2％坡度、用数控钻床孔放在工序的最后来完成。横肋高度是横梁的1．3，其他外形尺寸与横梁相类同，工艺上采取先制成工字形，组焊各种劲板后，精切闭口肋槽口并一分为二，划线、机加工并钻孔，各项精度控制良好。
3．箱型段整体组装精度控制
箱型组装精度控制的要点：上盖板板单元对接、隔板、下盖板、斜盖板、内外腹板等组装位置控制，箱口尺寸，扭曲，板面平面度等。按其结构特点，工艺上采用"倒装法"在专用胎架上组装和焊接，并以胎架为外胎，隔板及工艺隔板为内胎，以纵横基准线进行控制。具体措施如下：
a．用弹性码与胎架相结合控制焊接变形和扭曲
箱型的上盖板板单元按纵横基准线就位后，面板与胎架撑板之间密切并用码板焊连，见图5，撑板的上顶面起组装平台的作用，码板在纵、横向弹性约束焊接变形、弹性变形可削弱纵、横向焊接产生的内应力，但使板面与撑板之间保持密切在纵横向有强约束作用，箱型各种零部件组装焊接（部分焊缝翻身后施焊）后，箱型钢梁与胎架之间解除码板约束，其自身刚性可克服内应力引起的各种变形，从而控制了箱型的扭曲变形。
b．采用"推平行线法"划配割线确保隔板闭口肋槽口与顶板闭口肋之间的组装配合（桥面板段的横梁和横肋组装方法与此相同）
由于钢箱梁节段顶板直接承受轮载，因此闭口肋设计上要求与隔板、横梁、横肋闭口肋槽口之间达到密贴配合后施焊，以满足桥面的受力要求，为了达到组装密切配合，确保施焊质量，工艺上在闭口肋槽口处预留二次配切量，采用"推平行线法"组装时划配割线并按线精切，全桥18720个配切边，一次配切验收
99.5％合格。其工作原理见图6。
设定Δ1=25mm（钢尺宽度），则：垫块垂直高度H=Δ1／sinl3.7＝105．4mm，钢尺宽度与Δ2=105．4*sinll．4＝20.9mm。
依此数据制作两种宽度钢板尺和垫块，隔板、横梁、横肋与垫块通过紧固螺栓定位，其竖基线通过垫块与面板的纵基线对齐，用两种宽度钢板尺分别划槽口配切割线。
c．采用纵横基准线控制组装精度
箱梁各板单元上的纵横基准线及胎架对线墩上的纵横基准线校验无误，这是整体组装的前提条件，对线偏差不大于0.5mm。
下盖板组装：用定位样板确定横梁盖板接头板与腹板接头板之间的孔群关系，纵向基准线上下盖板之间通过激光经纬仪控制在同一垂上面内，校验下盖板与南腹板横基线的位置关系，无误后定位焊。
斜盖板组装：横基线与外腹板横基线
对齐，纵基线一端与工艺隔板位置线对齐，另一端通过激光经纬仪以上盖板纵基线为基准在端隔板上作对位线进行组装。
d．采用工艺隔板控制箱口对角尺寸及焊接变形
工艺隔板在设计上采用栓孔与箱口之间通过螺栓连接，箱口五边形的拐角设置可拆式定位板与工艺隔板的主体连接，并把翻身用的轴结构设置在工艺隔板上，使其具备翻身及控制箱口尺寸的两重功能。工艺隔板定位后，箱口五边形的每个边与工艺隔板的五角定位板密切，间隙不大于0.5mm，工艺隔板在箱型焊缝全部施焊完后再拆除。
e．通过专用胎架使箱型和桥面板段完成整体翻身作业
翻身作用，避免仰脸焊，从而提高焊接质量。桥面板段为典型的正交异性板结构，其自身刚性弱，在翻身过程中为防止扭曲变形，胎架在设计上，利用横助盖板孔群与横梁腹板孔群之间的关系，设置加固梁通过螺栓与其连接，两端头设置连接横梁及轴结构，另一端设置临时连接隔板及轴结构与箱口之间通过螺栓连接。轴结构的中心位置与翻身件的横断面重心之间设置200mm的偏心值，通过偏心在翻身操作中起到一个'风向标"的作用。
三、总体拼装
总体拼装使一个节段的五大部分靠横向的高强螺栓及纵向工地焊缝形成一个整体，五个节段总拼一次，保证总拼长度、拱度、锚管中心距、旁弯、箱口对角、纵向接口连接孔等，四段交成品，留下一段参加下次总拼，全桥总拼16次。
1．摆梁
采用"三维一体"的摆梁方法，控制拱度、跨长、旁弯、锚管中心距、桥轴线等。
①拱度：箱梁摆放之前，在其下盖板的支承点上一次性摆好五个节段的起拱垫板，箱梁下盖板纵横基准线与总拼胎架对线
就位，测量下盖板支点处横向面高低差，用斜盖板支承点进行调整，用激光经纬仪以胎架线位找正上下盖板纵基线使其在一个垂直面内（当下盖板高低不平与箱口垂直度有矛盾时，相互勾借），箱梁与工装之间用码板点固。另一箱梁用同样的方法就位，但采用横向可动纵向不动的点困措施，待桥面板段组装到位检查钱管中心距无误后点固横向，组装程序见图人第二节段摆放时，箱梁的内外腹板用工艺拼装板把紧，内外腹板处的上下斜盖板外侧面保证平齐，相互勾借，下盖板面高低差及箱口垂直度均满足要求后与胎架点固焊。依次摆好五个节段，从上盖板顶面纵基线上的支点位置检测拱度值。
②锚管中心距：它是斜拉桥中比较关键的控制项点，在试制阶段，工艺上试图量测节段两端外腹板中心距代表该节段的锚管中心距，经过反复的摸索观测，因箱口处不同程度的火焰修整及焊接变形影响，箱形的纵向存在旁弯；节段纵向单面焊双面成形工地焊缝，箱口处收缩量大，有横隔板处收缩相对较小。基于以上原因，节段两箱口的外腹板中心距不能很好地反映锚管中心距，对此制作划线样板（见图8）选择距锚管最近的横隔板位置以外腹板的外皮在上盖板的上顶面作点并连
线，节段在横向量测两线之间的距离作为钱管中心距使这一项点得到良好的控制。
③跨长及桥轴线的控制：每次总拼首尾两节段靠近外腹板的极边孔距作为跨长的检测点，保证每相邻两次总拼的跨长尽可能不出现同符号偏差。主跨518m，预拼上下游偏差+1.1和-4.5桥轴线；在每次总拼拆梁之前，以首尾节段两端口外腹板距离的分中点作五段梁的桥轴线，该线是安装架设的测量基准线，重复节段里倒箱口处两次桥轴线之间的偏差控制在2mm以内，而且不能出现同向偏差，尽可能使桥轴线绕着理论桥轴线作上下波动。
2．制孔
每个节段的纵向和横向均采用高强螺栓连接，全桥制孔量很大，钢梁起拱伸长设置在主梁接口处的拼接板上，钉孔连接精度是关键，而且钉孔通过率直接关系到安装架设的质量，制孔在工艺上采取先孔法与后孔法相结合的施钻方法，预总拼时，拼接板全部复位用φ2．5的试孔器检查通过率达到100％；作标记并栓合。
四、三次合龙
S7-JH段的两次边合龙，拼接板在纵向预留80mm的工艺留量，待S7通过工艺拼接板架设到位后全面投钻纵向接口拼接板连接孔。中跨合龙：在中间HL节段上预留480mm的配切量，纵向接口拼接板预留480mm的配切量，待M20架设到位后，量测实长，以此配切HL段及拼接板，在桥上设钻拼接板连接孔。达到全桥贯通。
五、结论
在钢箱梁制作中，瞄准国际钢箱梁制作的先进水平，积极采用新工艺、新技术和良好的工艺措施使礐石大桥钢梁制造精度达到《制造规则》要求。在首次试拼装鉴定中，国内桥梁专家一致认为，礐石大桥钢梁制造在精度控制上达到国内领先水平。
