五跨连续钢桁架梁斜拉桥钢桁梁制作过程详解

大桥主跨为216.5 4 ** 216.5m双塔双索面半漂浮体系斜拉桥。主桥由4 ** m中跨和两侧对称布置的216.5m边跨组成，主桥为钢桁架梁，采用桁架和正交异性桥面组合体系。897m的连续钢桁梁以斜拉索作弹性支承，在交界墩及辅助墩的下弦节点位置处设支座，主塔下横梁上设置临时支座。主梁两个纵向伸缩缝分别设置在梁端的主、引桥相接处。

一、钢桁架结构组成

一个钢桁架整体节段有如下构件单元组成：公路、铁路正交异性桥面板块、带桥面板的上弦杆、中纵梁和边纵梁、桥面系横梁、主桁架腹杆、下弦杆、下横梁、斜拉杆、上弦整体节点、下弦整体节点、钢锚箱、锚拉板、风嘴组成。

主桁架腹杆除在内力特殊位置采用箱形断面外，其余多为工型杆件。所有腹杆均插入上、下弦全焊整体节点后用高强螺栓连接。桁架的上下弦均为箱型杆件，节段内与全焊整体节点的连接均为熔透焊对接，节段外与整体节点的连接采用高强螺栓。

主桁梁外侧斜拉杆均为工型杆件。斜拉杆的两个翼缘成立面与下弦整体节点内的横隔板及整体节点外的横向节点板对应，并与其用高强螺栓对接。斜拉杆的上端与边纵梁及横梁用高强螺栓连接。桁架下横梁箱梁与下弦整体节点板的连接采用高强螺栓对接。

一个整体钢桁架梁节段包括以下几种形式构件：

下弦杆典型节点一，下弦杆节段内与节点均为熔透焊对接，节段外与节点的连接采用高强螺栓。斜腹杆均插入下弦杆接头后用高强螺栓连接。斜拉杆与节点接头用高强螺栓连接。

上弦杆典型节点，上弦杆采用高强螺栓连接，斜腹杆均插入上弦节点后用高强螺栓连接。

纵梁与横梁之间以高强螺栓连接

节段分布图及制造顺序：

上桥面部件分解:

下桥面部件分解：

二、工装措施设计

U型肋焊接反变形胎架

上边纵梁拼装胎架

中纵梁，弦杆拼装胎架

下桥面拼装胎架

上桥面拼装胎架

整体预拼装胎架

三、典型零部件制作及技术措施

带U型肋板单元件制作：

1、组装前准备，组装前对U型肋尺寸及定制的整张桥面板的平直度进行校正，桥面板U肋组装前完成坡口加工

2、弹线，在桥面板上用白漆弹出U型肋装配基准线

3、装配U肋前，将U型肋衬板加设完成。将弹好线的桥面板吊上U型肋组装机，通过设备卡槽将U型肋与装配基准线对齐，U型肋两个端部分别缩进200mm，采用半自动CO2保护焊进行定位焊接

4、纵缝焊接，将装配好的U型肋板单元件吊至反变形胎架上，通过夹紧器将两纵边与胎架固定，然后采用自动CO2保护焊从中间向两侧进行对称纵向焊接，利用调整胎架放置角度，使U型肋与板形成仿船形焊接位置，保证焊接质量，焊后冷却至室温后松卡。

带U型肋板单元件制作：

1）组装前检查U型肋外形尺寸，应满足下列要求：

a）U型肋断面应符合下图标准：

b）长度公差 2~ 4mm；

c）旁弯、竖弯: L/2000 且≤5mm。

d）局部不平度: 2mm/m。

2）钢板外形尺寸应满足：

a）宽度公差 2~-1mm

b）长度≥设计长度 2~ 4mm；

c）边头不垂直度≤2mm；

d）平面度≤1mm/m。

3）进行组装基准线弹线时，控制所弹线宽不大于0.3mm，误差不大于0.5mm；

4）采用U型肋装配机进行装配，应满足以下质量标准：

a）基准边到第一条肋的边距公差±1mm；

b）肋与肋之间距离公差：两端±1mm，任意位置±2mm；

c）基准边与纵基线的距离公差±1mm；

d）基准头到肋端头（到横基线的距离）公差±1mm；

e）板肋与桥面板之间的不垂直度≤1mm。

f）组装间隙≤1mm。

5）桥面板单元焊后，若平面度出现超差，则需要采用热矫正的方法进行矫正，加热温度控制在600~800℃，温度降至室温前不得锤击钢板。个别部位需要进行锤击矫正时应加垫板。

⊥型钢制作：

1、下料：下料前用矫平机进行矫平，消除轧制应力，防止褶皱、翘曲、不平等因素对切割质量的影响；横梁的异型腹板采用精密数控切割机下料，翼板采用直条切割机下料，吊运时使用磁力吊，以避免钢板起吊变形

2、划腹板定位线：在翼缘板上划线，标明腹板装配位置。

3、翼缘组对：采用半自动组立形式进行组对腹板

4、定位焊：组立的同时进行定位焊，使翼缘板与腹板临时形成一单元，采用半自动CO2气体保护焊对翼缘板与腹板定位焊固定，定位焊长度不少于40mm，间距500-600mm

5、焊接成形：采用自动埋弧焊进行两条纵向主焊缝的焊接，两端需设置引、熄弧板。引、熄弧板的规格、材质和焊缝坡口等应与母材一致。

6、矫正：采用液压矫正机对构件进行矫正

7、装焊加劲板：加劲板应两侧对称进行装配，采用半自动CO2气体保护焊进行焊接，减小焊接变形。

H型构杆制作：

1、下料、制孔：下料前用矫平机进行矫平，消除轧制应力，防止褶皱、翘曲、不平等因素对切割质量的影响；异型腹板采用精密数控切割机、翼板采用直条切割机、零件板采用半自动火焰切割机进行切割下料，之后连接板采用平面钻床进行精密制孔；吊运时使用磁力吊，以避免钢板起吊变形

2、组立腹板：在翼缘板上划线，采用H型钢组立机进行翼、腹板组立，定位焊固定。

3、组立翼板：采用同样措施组对另一翼缘板

4、焊接成形：两条纵向主焊缝进行焊接，两端需设置引、熄弧板。引、熄弧板的规格、材质和焊缝坡口等应与母材一致

5、校正、制孔：采用液压矫正机对构件进行上下翼板角变形矫正，合格后采用三维数控钻床进行尾部制孔

6、安装连接板：斜拉杆主体检验合格后安装连接板，过程中严格控制眼孔精度

7、安装端部加劲板：装焊端部加劲板后应进行校正，消除焊接变形

U型构件制作：

1、下料：异型腹板采用等离子精密数控切割机、翼板采用直条切割机、零件板采用半自动火焰切割机下料

2、翼板弹线：在翼板上弹出异型腹板及内隔板装配线

3、隔板组装：依照装配基准线组装内隔板，隔板采用可调拉杆进行临时稳固

4、腹板组装：依弹出的装配基准线组装一侧腹板

5、定位焊：将腹板焊缝及内隔板焊缝采用半自动CO2气体保焊进行定位焊接。

6、另一腹板组装：采用同样的措施进行另一腹板装配，重点控制两腹板U槽同心度。

7、纵缝焊接：采用半自动CO2气体保焊进行纵向主焊缝焊接，两端设置引、熄弧板。

8、装配外加劲板：从中间向两侧装焊外加劲板，注意与内加劲板对齐、与腹板保持垂直。

口型构件制作：

1、下料，异型腹板采用等离子精密数控切割机、翼板采用直条切割机、零件板采用半自动火焰切割机进行切割下料

2、工艺隔板组装：以翼板为装配底面，按照隔板间距不大于2米的原则加设工艺隔板；隔板与翼板间采用间断焊连接

3、一侧腹板组装：以工艺隔板为基准装配腹板

4、定位焊：在腹板焊缝背面进行定位焊，隔板与腹板间采用间断焊连接

5、另一腹板装焊：采取同样的方式装焊另一腹板

6、盖板：盖另一块翼板，与腹板焊缝采用定位焊固定

7、纵缝焊接：将组装形成的单元件平放，纵向主焊缝进行同侧同向对称焊接，两端设置引、熄弧板，其规格、材质和焊缝坡口等应与母材一致

上、下弦杆的制作：

1、将上弦杆处的带肋桥面板单元件放置在专用弦杆制作胎架上，进行测量与稳固

2、将内隔板按图纸尺寸在桥面板上就位并点焊固定

3、组装两边带肋侧板单元件，并将其定位焊接，然后从中间往两边依次焊接隔板的三面角焊缝

4、安装上弦底板并定位焊固定，然后由四名焊工采用半自动CO2气体保护焊从中间往两边同时对称焊接桥面板与侧板角焊缝，再用两台埋弧焊机从一端往另一端同时同参数焊接两边上弦底板与侧板角焊缝。

5、按图纸尺寸及技术要求装配牛腿单元件，焊接时注意从中间往两边对称施焊，探伤合格后，采用火焰校正，在二次切割后，采用三维数控钻进行套模钻孔

上边纵梁的制作：

1、将上边纵梁带肋下底板单元件放置在专用上边纵梁制作胎架上，进行测量与稳固

2、将内隔板按图纸尺寸在底板上就位点焊固定，并在隔板两边加设可调拉杆

3、装两边带肋侧板单元件并定位焊，然后从中间往两边依次焊接隔板的三面角焊缝，再四名焊工采用CO2气体保护焊从中间往两边同时对称焊接底板与侧板角焊缝。

上、下中纵梁的制作：

1、将上中纵梁的带肋桥面板单元件放置在中纵梁制作专用胎架上，进行测量与稳固

2、将内隔板按图纸尺寸在桥面板上就位并点焊固定

3、装两边带肋侧板单元件并定位焊，从中间往两边焊接隔板的三面角焊缝

4、安装中纵梁底板并定位焊固定，然后由四名焊工采用CO2气体保护焊从中间往两边同时对称焊接桥面板与侧板角焊缝，再用两台埋弧焊机从一端往另一端同时同参数焊接两边底板与侧板角焊缝。

5、按图纸尺寸及技术要求装配牛腿单元件，焊接时从中间往两边对称施焊，采用火焰校正，二次切割后采用三维钻床进行钻孔

桥面板块单元制作：

1、搭设桥面板和横梁制作专用胎架

2、在胎架上组拼两块带纵肋桥面板单元，焊接时采用单面焊CO2打底、埋弧焊盖面

3、组装T形横梁单元件，由内向外由双数焊工用CO2气保焊从中间往两边对称焊接

四、单节段组拼

上层桥面组装：

1、对胎架测量抄平并放出构件定位线后，将上中纵梁构件放置在胎架上，并稳固好

2、组装定位两边的上弦杆构件

3、组装上中纵梁和上弦杆间的桥面块单元，利用调节装置进行定位，然后施拧高强螺栓、再埋弧焊焊接桥面板纵缝，顺序为先中间纵梁再两边弦杆处纵缝。

4、组装由上边纵梁和风嘴形成的单元块，单元块的线形与胎架线形要吻合

5、组装中间整体段和上边纵梁间的桥面板块单元，利用调节装置进行定位，先对该单元与上弦杆部位用临时螺栓固定，上桥面板处不焊接，然后对称焊接桥面板块单元与上边纵梁处的焊缝。

6、上层桥面在胎架上成形，然后进行相关焊缝的无损检测和整体尺寸的检查，合格后拆分成三大块分别喷砂涂漆，转运至总拼场地进行节段总拼装。

下层桥面组装：

1、对胎架测量抄平并放出构件定位线后，将下中纵梁构件放置在胎架上，并稳固好。

2、将两边下弦杆构件按其位置放置在专用胎架上，并稳固好。

3、组装下中纵梁和下弦杆间的桥面板块单元，利用调节装置进行定位，先施拧高强螺栓，再用埋弧焊从一端往另一端同步对称焊接桥面板的纵缝。形成下桥面板整体单元。

上、下层桥面及斜腹杆、斜拉杆节段总体组装成节段：

1、搭设钢桁架梁节段专用总装胎架，测量抄平后，将下层桥面吊至胎架上并稳固好。

2、组装斜腹杆、斜拉杆和临时支撑，高强螺栓连接孔处打上冲钉并安装临时螺栓。

3、用龙门吊机吊装上层中间桥面块,通过斜腹杆和临时支撑就位，使其螺栓孔对位，打上冲钉并安装临时螺栓使其稳固。

4、用龙门吊机装上层两边的桥面块，通过斜拉杆使上下层形成整体节段，高强螺栓孔处打上冲钉并安装临时螺栓。并进行整体几何尺寸的检查和孔位校核，然后将所有临时螺栓依次换上高强螺栓，按照规定高强螺栓施工工艺及顺序进行高强螺栓施拧，然后采用CO2气保焊打底、埋弧焊填充盖面同步对称施焊上桥面板的对接焊缝。

构件预拼装：

预拼装场地效果图