【摘要】陽湖塘大橋內(nèi)、外拱呈拋物線型空間受力結(jié)構(gòu)，拱表面為扭曲型曲面。造型輕盈美觀，但構(gòu)造復雜、質(zhì)量要求高、制作難度大。通過事先的研究和對制作過程的總結(jié)，取得了鋼結(jié)構(gòu)異型件制造的一些經(jīng)驗，可為同行提供參考。
　　【關(guān)鍵詞】拱結(jié)構(gòu)，二次圖轉(zhuǎn)化，胎架，主焊縫，預拼裝
　　1. 工程概況
　　陽湖塘大橋位于馬鞍山市江東大道三期（九華路～東環(huán)路）跨越陽湖塘處，其結(jié)構(gòu)為月牙型鋼拱橋+連續(xù)橋梁，橋梁分為獨立的四座橋。中間為二座預應力混凝土結(jié)構(gòu)中橋，雙向6車道，供機動車輛行使。邊橋位于中橋二側(cè)采用月牙型鋼拱橋，全鋼結(jié)構(gòu)，造型輕盈美觀；跨徑布置為24m＋30m+90m+30m+24m，單橋全長198m，結(jié)構(gòu)寬12.3m。90m跨采用四片拋物線型鋼箱拱肋組成空間受力結(jié)構(gòu)，內(nèi)、外拱高分別為18m和22m兩種，兩側(cè)30m跨采用四片半拋物線型鋼箱拱肋組成空間受力結(jié)構(gòu)，24m邊跨為平衡跨，用于優(yōu)化橋梁整體受力，邊橋為景觀橋，供行人和非機動車輛行使。
　　                    
　　2. 重、難點分析
　　2.1重、難點之一：拋物線拱體二次圖轉(zhuǎn)化。拋物線拱體的軸線參數(shù)：外拱計算跨徑90m，拱高22m，拱肋鋼箱截面順時針扭轉(zhuǎn)40°，之后拱肋鋼箱整體內(nèi)傾15°；內(nèi)拱計算跨徑90m，拱高18m，拱肋鋼箱截面順時針扭轉(zhuǎn)30°，之后拱肋鋼箱整體內(nèi)傾5°上述數(shù)據(jù)是陽湖塘大橋鋼結(jié)構(gòu)工程制作難度最大的構(gòu)件技術(shù)參數(shù)。由于鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化軟件XSteel所能提供的二次詳圖未能解決拱體壁板的展開放樣。目前在鋼結(jié)構(gòu)加工行業(yè)也沒有發(fā)現(xiàn)此類構(gòu)件的成型設(shè)備，因此，將空間彎曲的拱體曲面展開及將展開后的平面板材加工成空間曲型板是此次鋼結(jié)構(gòu)制作成敗的關(guān)鍵。
　　2.2重、難點之二：拱體制作技術(shù)。由于內(nèi)、外拱結(jié)構(gòu)外形比較特殊，箱形拱肋為雙向彎曲，其變形加工及組裝、焊接變形控制又是本工程重大難點。
　　3. 關(guān)鍵技術(shù)
　　3.1拋物線拱體二次圖轉(zhuǎn)化：由于拱體的空間彎曲及長細比過大，傳統(tǒng)的手工鈑金逐點描繪展開放樣（如三角形法展開）在其精度、速度和效率已不能滿足工程的要求。根據(jù)現(xiàn)有的3D工程軟件SolidWorks2009，通過工程圖紙給出的拱體軸線的拋物線公式、拱體截面尺寸及要求，將數(shù)據(jù)導入軟件建立三維模型。
　　                     
　　　
　　　3.1.2通過運行SolidWorks插件3DQuickQuote逐面逐段將拱體展開（以上頂板為例）。選定第一段拱體上頂板面，然后設(shè)定展開基準面，運行即可形成展開輪廓線，依次類推，形成完整的輪廓。然后將此導入AutoCAD中進行編輯，形成可用圖形。
　　3.2內(nèi)、外拱制作技術(shù)。內(nèi)、外拱制作工藝流程：原材料檢驗及拋丸、底漆→數(shù)控下料→胎架制作→拱頂板裝配→拱下腹板裝配→拱內(nèi)徑向、豎向橫膈版、通長加勁肋裝配→上腹板裝配→拱內(nèi)隔板、縱向加勁肋焊接→拱底板裝配→檢驗合格后下胎架→四道主縫焊接→上胎架拼裝檢驗→下胎架進入下道工序。
　　3.2.1胎架制作及現(xiàn)場控制。胎架用于拱段的組裝和拱段焊接完畢的預拼裝。由于內(nèi)、外拱跨徑均為90m、拱高分別為18m、20m二種，胎架布設(shè)面積較大，因此對廠房面積有一定的要求。為此，首先要根據(jù)廠房狀況在預定區(qū)域建立平面坐標系，并用石灰線粗略標識出拱軸中心線位置，在軸中心線經(jīng)過處地面上鋪設(shè)鋼板作業(yè)平臺并固定牢固。根據(jù)拱體中心軸線及等截面彎曲的特點，在作業(yè)平臺上放出拱體中心軸線地樣，標明拱體中心軸線的中點，并作出拱胎模定型板的定位點、定位標高和拱體內(nèi)隔板的定位線。為保證胎模定型板的準確和統(tǒng)一性，均采用數(shù)控切割下料。胎架就位后檢查定位偏差，第一片胎架與最后一片胎架的高差不得大于10mm，相鄰胎架的定位偏差不得大于2mm。胎架就位檢查完畢后，將其固定焊接牢固。
　　
　　
　　                   
　　
　　
　　　　3.2.2內(nèi)、外拱下料控制。由于內(nèi)、外拱形狀特殊，其零、部件必須全部采用數(shù)控切割機下料。下料前，技術(shù)人員根據(jù)來料情況制定下料光盤；操作人員要認真檢查設(shè)備的性能，發(fā)現(xiàn)異常立即予以檢查修理。每批首件下料結(jié)束后立即組織首檢，經(jīng)質(zhì)量檢查無誤后方可成批量下料。每塊零、部件下料后，操作人員要做詳細的標識（包括材質(zhì)、爐批號、零件編號）并碼放整齊，嚴防混用。
　　3.2.3內(nèi)、外拱箱體主板拼裝焊接技術(shù)。由于內(nèi)、外拱跨徑較大，根據(jù)受力較小原則并取得設(shè)計部門同意，將內(nèi)、外拱劃分為不同的出廠單元，內(nèi)拱標準段分為5段，加上兩端拱腳，共7個出場單元，分段最大長度L＝18727mm、重11t，最小長度L＝16265mm、重10t，拱腳長度L＝4217mm、重3.5t；外拱標準段分為5個出廠單元，分段最大長度L＝24171mm、重14t，最小長度L＝16261mm、重10t。依據(jù)分段長度，根據(jù)需用的先后原則，對箱體主板進行拼裝和焊接。這一道工序要抓住三個控制點：1、主板拼接料不可在箱體同一截面上，要相互錯開200mm；每一塊主板接縫也不可與箱體內(nèi)隔板重縫。2、主板接縫時根據(jù)分段弧度要在主板設(shè)置軸線、在平臺上設(shè)置矢高控制線，并在作業(yè)過程加強控制。3、箱體上、下腹板接料焊接成型后，需要在外側(cè)打單面坡口；箱體下底板接料焊接成型后，需要在二側(cè)打單面坡口。由于上述板面均為異形曲面，通常打坡口形式無法滿足要求，因此，采用φ12鋼筋按照曲徑要求點焊在要打坡口的鋼板表面，制成半自動切割機小車軌道，使用半自動切割機切割坡口，打好坡口后用磨光機清除鋼板表面焊點。
　　3.2.4內(nèi)、外拱裝配技術(shù)。1、在拱胎模定型板定位并校核完畢后，以拱體中心軸線的中點為基準，預裝拱體上頂板，通過適當?shù)幕鹧娉C正，將局部與定型模板不接觸的地方矯正到位。2、預裝下腹板，將局部與定型模板不接觸的地方用適當?shù)幕鹧娉C正到位，然后與上頂板進行定位焊加固。3、將地樣上的拱體內(nèi)隔板的定位線引至上頂板及下腹板上，將拱內(nèi)徑向、豎向內(nèi)隔板和下腹板通長加勁肋組裝點焊上；為保證拱體下底板的順利裝配，在未裝配上腹板之前先將下底板放至胎模上，經(jīng)加工、矯正與胎模完全符合后，吊離胎模，然后再組裝上腹板。4、上腹板組裝矯正完后，依次將徑向、豎向橫膈板與頂板、上下腹板焊接，再將下腹板通長加勁肋與下腹板焊接，然后再將上腹板通長加勁肋組裝就位并焊接。5、下底板就位裝配，采用門架、千斤頂并輔助火焰矯正，在下底板矯正到位后與上、下腹板點焊牢固，至此，一榀拱裝配基本結(jié)束，通過質(zhì)量驗收后就可吊下胎架進行主焊縫焊接。在拱組裝時還應關(guān)注：使用火焰熱矯正不能損傷母材，加熱的溫度應控制在900℃以下，嚴禁用水激冷。矯正后的允許偏差應符合GB50205-2001表7.3.5中的要求。
　　                    
　　3.2.4內(nèi)、外拱主焊縫焊接。主焊縫焊接主要有二項關(guān)鍵點：1.如何保證每一拱段四條主焊縫質(zhì)量為一級探傷縫；2.如何保證焊接后每一拱段不變形或變形較小。為了保證主焊縫質(zhì)量，根據(jù)焊接工藝評定確定焊接方法：箱體內(nèi)加忖板，用氣保焊封底，埋弧焊作為主要焊接機具，采用單面焊雙面成型技術(shù)。主要焊接參數(shù)如下表：
　　                　　    
　　1（封底） 氣保焊 250∽260 28∽30 
　　2 埋弧焊 550∽600 26∽28 28
　　3∽4 埋弧焊 600∽650 30∽32 28
　　5∽6 埋弧焊 600 28∽30 28
　　控制焊接主焊縫時變形的最好方法是每一遍焊縫焊接結(jié)束后，每一拱段按照順時針或逆時針（同一方向性）要求轉(zhuǎn)換到下一道焊縫焊接，這樣不停的翻轉(zhuǎn)就能有效避免變形。
　　3.2.5拱體焊接完畢后，將拱體依次歸位到胎架進行整體預拼裝，對有局部焊接變形的進行矯正，其形式采用門架并輔以千斤頂、火焰、導鏈進行矯正，然后將與拱體連接的風撐、拱間聯(lián)系梁等構(gòu)件的定位線用樣沖標畫在拱體表面，按胎模地樣切除預留量和對拱體段按圖進行構(gòu)件編號。上述工作全部結(jié)束后，經(jīng)質(zhì)量驗收合格，就可將每一拱段吊下胎架進行油漆。
　　4. 結(jié)論
　　陽湖塘大橋內(nèi)外拱經(jīng)過二個月緊張制作，已全部結(jié)束，經(jīng)過全體參戰(zhàn)人員精心設(shè)計、精細管理、精確操作，該項目取得圓滿成功，內(nèi)、外拱共計48節(jié)拱段，主焊縫一次成型率100%，拱段預拼裝時除少部分區(qū)域稍有變形外，絕大部分拱段保持設(shè)計狀態(tài)，特別是沒有當初最為擔心的扭曲變形發(fā)生。整體預拼裝效果也非常理想。不久，建成的陽湖塘大橋?qū)��?ldquo;江南一枝花”再添一朵奇葩。
　　參考文獻：
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　　【3】《熔化焊用鋼絲》GB/T14957—94
　　【4】《氣體保護焊用鋼絲》GB/T14958—94
　　【5】《低合金鋼埋弧焊劑》GB12470
　　【6】《鋼熔化焊對接接頭射線照相和質(zhì)量分級》GB3323
　　【7】《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級》GB11345
　　【8】《鐵路鋼橋制造規(guī)范》TB10212-98
　　【9】《焊接質(zhì)量保證》GB/T1247～12469