钢箱梁制作安装的控制要点及技术分析

林少伟

摘 要：在我国地形变化呈现多样性，解决交通问题离不开大跨径桥梁，钢箱梁桥跨径大，桥梁自重较轻抗震性能好，但是对于钢箱梁桥需要克服钢桥易腐蚀，施工技术要求较高等技术问题，本文针对实际建设工程对桥梁施工的制作与安装控制要点做系统分析，以便对于钢桥梁施工过程要点和难点更好的把握。

关键词：箱梁焊接;涂装;桥梁安装;质量控制

0 引言

我国经济不断发展，桥梁建设中常用的大跨径钢箱梁桥施工做简单分析介绍，通过对工程实例中遇到的相关问题提出对应的解决措施，钢箱梁在施工过程的要点和难点是重点控制因素。本文选用的拱形钢箱梁桥大多用于技术要求高的跨河和跨山区路段，该结构的施工质量的好坏直接关系到后期桥梁的使用寿命[1]。

1 工程实例分析

1.1 项目概况

本文选用某跨江建设工程为研究对象，桥梁标准横断面宽度36.5 m，桥面布置为：人行道（2.5 m）+侧分带（3.75 m）+机动车道（11.5 m）+中央分隔带（1.0 m）+机动车道（11.5 m）+侧分带（3.75 m）+慢行道（2.5 m）=桥梁宽度（36.5 m）。桥梁主拱跨度是145 m，拱桥矢高大约32 m，该主拱矢跨比为1/4.5，桥拱采用二次抛物线形，主拱肋内倾70°。箱型截面肋宽1.85 m，钢箱截面高变化由3.2 m均匀变化至拱顶高2.2 m。

拱肋通过钢箱横撑连为一体。每个拱肋分为7个节段。其中包括：拱梁节点段、标准段（S1、S2、S3节段），如图1所示。

2 钢箱梁制作材料要求

2.1 箱梁钢材的选用

主纵梁、中横梁及小纵梁采用Q345qC钢，拱梁节点、拱肋及风撑采用Q370qC钢，对于厚度≥30 mm的钢板要求100%探伤检验。钢板质量等级为Ⅰ级，且近焊缝区域各200 mm内不得有任何片狀缺陷。拱梁节点段主拱肋内侧腹板采用Z向钢板。Z向钢板的含硫量不大于0.005%，钢板厚度方向性能级别及断面收缩率的平均值不小于35%，单个值不小于25%，并按照规范进行超声波检验。焊接采用与母材相匹配的焊丝、焊剂和手工焊条，焊接材料应符合规范技术规定，同时应通过焊接工艺评定试验进行选择，在施工过程中焊条、焊剂、焊丝的选择需要按照工程相应规范和标准进行抽样检查，合格后才能够使用。所选用的保护气体（CO2）的气体纯度需要大于99.9%。

2.2 梁体防腐涂装

钢箱梁桥的防腐材料选择是非常重要的，防腐涂装通常由电镀和涂刷两种方式，涂装层直接决定着钢桥的寿命长短。涂装或电镀通常主体拼装结构采用厂内进行防锈处理。采用涂漆方式在厂内完成全部底漆、中间漆的涂刷、第一道面漆的涂刷，拼装完成后表面进行第二层漆的涂刷，并保证每层涂刷均满足设计及相关规范规定要求。现场涂装层的变更必须经设计同意才能够进行方案变更。

2.2.1 涂装要求

钢箱梁桥涂装部位分别为箱梁外表、钢箱梁和混凝土结合断面、钢箱梁内测表面、高强螺栓等连接部件，具体涂装部位满足以下条件都需要进行防锈处理，大体分为以下四部分：

（1）钢箱梁外表面系指所有暴露于大气中的钢梁外表面部分。

（2）钢箱梁内部处于密封空间内，需要进行有效除湿才能够更好的保护钢箱梁不受腐蚀，有效的增加箱梁的寿命。

（3）钢砼结合面系指钢梁与混凝土桥面板的结合处，其防腐寿命与桥面板相同，涂装完成后，在钢结构与桥面板结合边线处涂布HM106聚硫型高强防水密封胶。

（4）钢防撞护栏与检修道栏杆防腐涂装采用热镀锌处理。由于防腐要求，钢拱、钢主纵梁内部须为密闭空间，对于钢拱、钢主纵梁上与外界连通的过焊孔等孔洞应采用HM106聚硫型高强防水密封剂进行密封。

2.2.2 防腐材料及工艺要求

本文选用的钢桥梁选用“氟碳面漆+冷喷锌”效果比较好的防腐体系，在进行防腐处理前要保证表面没有凸起、坑洞等影响桥梁使用寿命的机制，常用的会采用抛丸和喷砂对防锈面进行抛光处理。在选用材料时应该选用同样型号规格、同一厂家的材料，以便更好的保证施工质量，以避免不同的厂家带来的产品质量差异影响钢箱梁的涂装效果[2]。

2.2.3 防腐涂装质量检查

（1）表面处理：涂装部位清洁度达到标准要求。

（2）施工前快速检验及施工过程材料复检：桥梁制造厂需在防腐施工前进行防腐材料快速认可检验，制作冷喷锌单层及复层样板，与设计方共同确认材料合格后方可使用。由桥梁制造厂制作提供冷喷锌单层样板，进行360小时快速划线盐雾测试，确认无起泡、生锈、脱落现象后使用;制造厂提供三层样板，测试涂层配套性，拉开法测试涂层体系附着力≥5 MPa。

（3）涂层外观质量：钢箱梁的涂层要均匀饱满，严禁出现气泡和蜂窝，并且需要严格检查涂装部位，避免漏涂和误涂等现象发生，一个部件的使用寿命会影响整个箱梁的使用命，因此涂装的外观质量是控制涂装质量的有效措施[3]。

3 钢箱梁采购与焊接

3.1 钢材采购要求

钢结构施工要求：钢结构及其零件制造使用的钢材，其化学成分、力学性能等必须符合下表规定的标准和图纸及相关技术要求。钢材的复验程序如图2。

3.2 钢材的焊接

本桥钢结构焊缝主要有全焊透坡口焊缝、部分焊透坡口焊缝以及普通角焊缝三种形式[4]。

3.2.1 钢桥焊接要求

（1）腹板、顶底板、肋板对接必须采用全熔透的对接焊缝。

（2）腹板与顶底板之间的T型接头应采用焊透的T形对接与角接组合焊缝。

（3）顶底板及腹板与隔板间T型接头应采用部分熔透的T形对接与角接组合焊缝。

（4）纵向加劲肋与顶底板及腹板间采用双面贴角焊缝，焊脚高度为10 mm。

（5）锚拉板与塔壁之间的T型接头应采用焊透的T形对接与角接组合焊缝。

（6）锚拉板与隔板之间T型接头应采用部分熔透的T形对接与角接组合焊缝。

（7）锚腹板与锚拉板之间的T型接头应采用焊透的T形对接与角接组合焊缝。

（8）锚腹板与塔壁及隔板之间T型接头应采用部分熔透的T形对接与角接组合焊缝。

3.2.2 钢箱梁桥的焊接

钢箱梁结构通常采用二氧化碳保护焊接和电弧焊接两种形式。

（1）每个单元器件的焊接：立角焊接选用二氧化碳保护焊接。梁段间的焊接选用二氧化碳保护进行焊接，自动焊接底板、埋板、隔板等梁的制作;桥面系等附属结构设施采用二氧化碳半自动焊接，自动焊接有困难时需要进行手动焊接。

（2）在箱梁的焊接时应避免潮湿、雨天等恶劣天气，对于有风的天气需要采取有效的防风措施，焊接部位有锈蚀、油渍、水分、氧化皮等影响焊接效果因素存在时，需要对表面进行清洁后再进行焊接。焊接部位存在裂缝或搭接缝隙时需要进行焊接填充。

（3）钢箱梁的顶板和底板加筋肋焊接采用全熔透焊接，以保证焊接缝的饱满，以避免焊接不密实产生疲劳损坏。当加筋肋的厚度大于16 mm时，顶板、底板与主板的搭接宜选用坡口部分熔透的方式进行焊接。箱梁焊接过程中所有搭接部位尽可能选用熔透焊接以保证箱梁整体结构的承载力。钢箱梁的主要受力部位是顶板、底板、腹板三个部分，因此在施工过程中要严格控制焊接质量。

3.3 拱肋的安装施工

拱肋是本桥重要的组成结构，对于拱肋的吊装施工，现场需要配备专业技术人员进行指导拱肋的安装，在安装时进行实时同步校核安装情况。常用的吊装方式是两点式吊装，通过缆索吊装到安装位置进行初步定位，根据设计数据现场进行微调校准定位位置。定位包括横向偏位、纵线偏位和高差偏位调整，最终经过不断地调整使得拱肋定位满足设计要求。拱肋就位后需要采用横向风缆固定，并将拱脚焊接在主桥梁的拱脚上，依次进行拱肋定位合拢，合拢温度宜控制在15℃左右，以减少温度影响。

拱肋安装完成后需要通过横撑对两侧拱肋进行连接，连接完成后即可以将固定风缆进行拆除，同时需要拆除拱肋的支架，支架安装从中间向两端的顺序进行拆除。

拱肋需要根据重量进行吊装设备的选择，以便能够安全的进行吊装施工作业。吊装的顺序按照先拱脚，其次拱身，最后進行拱顶合拢吊装。拱肋拼装过程中偏差较小不宜控制时采用千斤顶进行调节，以使得拱肋控制点坐标满足设计精度要求，拱肋调节到设计要求的精度后要及时进行焊接，如果因特殊原因搁置一段时间再进行焊接时，需要重新校对拱肋的精度。拱肋安装完成后需要及时进行横撑的安装施工，以便两个半拱成为一个整体，更好的满足稳定性要求。

4 钢箱梁安装质量保证措施

4.1 施工质量管理

4.1.1 施工质量验收

项目设置专门质量检查小组，对于质量验收自行检查合格后报监理单位进行验收。以下是针对本项目的质量内部管理流程图，如图3。

本项目在施工过程采用全面管理的措施，每道工序完成后需要现场质量监督员检查合格并形成完整的检查记录后才可以向监理单位进行报验，重要的工序施工配备两名施工技术人员进行监督，以更好的保证施工质量。

质量管理重要的一个环节就是资料管理，项目对于资料要求按照现场实际情况进行记录，每项工程需要有检查相关资料，以保证资料真实性、完整性。

在工序完成交付前保证按照合同规定的内容和规范规定要求施工完成，过程中的验收和隐蔽工程验收的资料完整，施工中遇到的问题和处理措施满足相关规定及要求后方可进行验收，同时编制交竣工验收资料文件，保证工程完整性，出现问题有据可查，满足合同文件的相关要求。

（1）内部验收相关要求。工程过程检查及验收需保证满足规范标准和合同要求，每项工程验收由项目经理组织质检员、工程管理人员、验收小组对工程质量进行验收。每项内部检查需要根据合同、规范和标准进行全面的质量评价，形成综合性书面意见，对于工程缺陷需要及时采取补救措施，并形成完整的施工整改纪要。整改后的工程需要进行复检。

（2）外部验收相关要求。内部质量验收合格后需要形成完整的资料向建设单位提出验收申请，以保证项目质量满足建设要求。外部验收合格后方可进行下一步施工。

4.2 施工材料进场检查措施

钢箱梁制作前需要对材料质量进行检查，指定材料的进场质量检验程序是非常重要的措施，本次采购的进场材料由专人进行交货和验收，对每一批次材料进场进行抽检，重要部件需要按照相关要求进行试验。材料进场后需要分类、分标准进行堆放，材料需要堆放整齐、标识牌完好明确、做好防潮防雨的措施。

4.3 构件防变形焊接

4.3.1 构件焊接变形试验

钢箱梁焊接部件较多，因此影响焊接质量的因素也较多，常见的影响钢箱梁焊接因素包括梁板的厚度、焊缝的搭接形式、焊缝质量要求、焊接的空间等限制条件，为了保证焊接质量，施工前需要对焊缝进行变形试验测试，以更好的保证焊缝满足钢箱梁荷载要求，另外钢箱梁的焊接作业应选用焊接经验丰富的焊工。焊缝的变形受温度影响较大，因此选择温度相对较低时进行焊接作业，以保证温度对焊缝作业影响较小。

4.3.2 焊接部位的变形控制

（1）钢箱梁下料前需要经过批检验合格，作业场地要保证平整且满足平整度的相关规范要求，下料尺寸的精确控制对于焊接至关重要，通常采用无差别尺寸进行下料能够很好的保证搭接位置的平顺，焊接尺寸更符合设计要求，焊接部位的变形更容易控制。

（2）钢箱梁桥的装配和固定。下料工人需要经过专门培训且有着丰富的钢箱梁桥施工经验，下料的精度直接关系到装配质量的好坏，采取工装对组装完毕的梁体加以固定后施焊，防止施焊过程中产生的角变形，同时减少挠曲变形、扭曲变形。

4.3.3 严格控制和选取施工参数

需要通过试验对钢箱梁各部位的气温影响参数、缝隙宽度影响、板厚等收缩和变形影响，按照相关试验参数数据作为施工工艺的制定和施工参数选取的依据，钢板焊接节点的变形控制可以按照相关参数进行估算，并经过反复试验来修正。

5 结语

本文通过对提篮式钢箱梁拱桥工程的制作安装及计算要点进行分析，总结出以下几点：

（1）全文依托实际提篮式钢箱梁拱桥，从桥梁材料的选择和材料的防腐进行全面分析，并针对该桥梁提出技术措施。

（2）对桥梁主要部件拱肋的安装过程进行分析，拱肋在施工过程中安装位置的校准和校准后的及时焊接非常重要。

（3）最后从本次工程实际出发，阐述了钢箱梁桥梁质量控制方法及控制要点，从管理、材料进场、焊接变形控制三方面出发，为钢箱梁桥施工质量控制提供宝贵经验要求。

参考文献：

[1]李玉安，曾智明，刘建飞.城市高架桥钢箱梁制作安装施工技术[J].安装，2001（z1）：12-14.

[2]苏国，马笑遇，潘冰.城市立交桥钢箱梁制作安装技术[J].浙江建筑，2006，23（2）：39-41.

[3]杨国静.大跨度节段拼装简支箱梁施工工期优化研究[J].工程建设与设计，2021（1）：137-139.

[4]朱唯斌.钢箱梁制作和现场安装方法探讨[J].广州建筑，2005（1）：28-32.