近年來,整體焊接節點在連續桁架橋和簡支桁架橋中都得到了廣泛的應用,推動了我國鋼橋向整
體、輕型、大跨方向的發展。
北京至石家莊客運專線新建鐵路工程用于石太直通線跨青銀高速大橋。主橋上部結構為時速250 km/h有碴軌道64 m簡支鋼桁梁。由主桁、橋面系、上平縱聯、橋門和中間橫聯5部分組成。主桁
采用整體節點形式,無豎桿三角形桁式,桁高12.3 m,兩端節間長度為12 m,中間節問為10 m,主桁中心距為11 m。上下弦桿在節點外拼接,斜腹桿采用對接形式與整體節點拼接,其腹板接頭板焊于節點板上。上下弦桿及斜腹桿均采用全截面拼接。上下弦桿采用箱型截面,斜腹桿采用箱型截面及H型截面,橋面系縱橫梁除端梁外均為焊接工字形截面,端橫梁為焊接箱型截面。上平縱聯采用交叉式的腹桿體系,橫撐及腹桿均采用工字形截面。鋼橋主體結構材料均采用Q370q-一D及Q370q I)IZ25及Q345clID,最重的桿件為282 kN,見圖1。
2關鍵項點及工藝難點
1)主桁桿件是該橋的典型桿件,最大板厚為 圖1 京石客專64 m雙線簡支鋼桁梁現場拼裝40 mm,整體厚板焊接節點結構復雜,桿件長、大、厚;焊接坡口深、熔透焊縫多,焊縫縱橫交錯、焊接變形大、矯正困難。因此,在幾何尺寸上提出了很高的精度要求。如何有效地控制和減小變形的方法將決定桿件幾何尺寸的精度。
2)對接焊縫和熔透焊縫是構件傳力的關鍵焊縫,特別是整體節點板的對接和下弦桿整體節點板與縱橫梁上水平板的焊接,是該橋的重點和難點,對該類焊縫焊接質量的控制是焊接工藝的重中之重。
3)整體焊接節點四面有孔,連接關系復雜,制孔和制孔基準的選擇尤為關鍵。其精度將直接影響橋
位安裝進度及質量,影響成橋后的幾何線型。另外,橫梁腹板接頭板、平聯節點板、橋面板與主弦桿均為熔透焊接,制孔和組焊剪力釘先后工藝順序的確定尤為關鍵,否則熔透焊接產生的變形將影響主弦桿的幾何尺寸精度。
4)試拼裝工藝是制作精度和橋位架設精度的聯系紐帶,如何通過試拼裝控制桿件公差要求是必不可少的重點工藝。
5)由于整體節點桿件龐大,且不對稱、偏心較大,為確保工件吊運、翻身方便和安全根據該桿件的特點,可制作適合的專用框式吊具,采用空中翻身等工藝。對上弦桿應特別注意保護剪力釘,避免碰撞產生變形,見圖2。
3 關鍵工藝項點及質量控制
3.1焊接變形控制
帶有整體節點弦桿具有板厚較大,桿件較長,焊接質量要求高等特點,其焊接變形的控制將直接影響桿件幾何尺寸精度。采取如下措施控制焊接變形: 1)認真分析各類型桿件的焊接變形規律,并通過焊接變形試驗進一步確定焊接變形量的大小,以確定采取何種反變形措施。
2)采用理論計算與模擬試驗相結合的方法確定各焊縫預留的焊接收縮量,并在生產過程中跟蹤測量,及時修正。
3)對零件下料、坡口加工、桿件整體組裝等生產
過程嚴格把關,并采用合理的焊接方法、優化焊接順序、在專用胎型上焊接等措施,控制焊接變形。
3.2對接焊縫、熔透焊縫的焊接質量控制
對接焊縫和熔透焊縫是構件傳力的關鍵焊縫,對其焊接質量的控制是焊接工藝的重中之重。采取
如下措施:
1)根據接頭形式,分類進行焊接工藝試驗,確定焊接方法、焊接設備、焊接材料、焊接工藝參數、焊接
順序、坡口形式等。
2)根據焊接試驗結果編制合理可行的焊接工藝。
3)設計保證焊接質量和便于控制焊接變形的工藝裝備,確保焊接工藝的有效實現和焊接變形的有
效控制。
4)編制關鍵焊縫的質量控制計劃,從原材料的復驗、下料、拼裝、焊接和探傷等生產過程嚴格把關。
3.3制孔精度控制
弦桿、整體節點、節點板、拼接板等桿件的孔群較多,連接關系復雜。其精度將直接影響橋位安裝
進度及質量,影響成橋后的幾何線型。因此對連接孔群的制孔精度要求很高。采取如下措施:
1)以后孔法工藝為主,先孑L法為輔的制孔工藝,
避免焊接變形的影響,提高制孔精度。
2)設計高精度的精密劃線工藝和精密制孔工
藝。
3)設計高精度的制孔工藝裝備,包括鉆孑L樣板、
鉆孔胎架等。
4主要構件制作工藝
4.1零件的下料加工
鋼板在下料前,進行鋼板表面質量檢查,對其表面缺陷按照GB/T 714 2()()8《橋梁用結構鋼》及
TB 10212—2009《鐵路鋼橋制造規范》的要求進行修補及處理。合格后的鋼板在滾板機上進行滾平,
使其滿足平面度的要求[1]。
根據零件的具體形狀和大小確定下料方法:對較長矩形板件采用多嘴頭門式切割機精切下料;對形狀復雜的板件采用數控切割機精切下料;對較規則的薄板次要零件采用剪切下料;對較薄的主要零件,采用數控等離子切割;型鋼采用剪切機或焰切下料;鋼板對接坡口采用火焰精密切割、刨邊機或銑邊機加工。
4.2整體節點的制作工藝
以下弦桿件為例進行說明,下弦桿件由底板、上水平板、豎板(節點板)、隔板、橫梁接頭板等零件組成,斷面尺寸(單位:mm)為寬(950/1 595,兩端頭橋支座處為2 262)×高(約1 500/2 750)。桿件最大重量282 kN,最大長度14 720 mm。桿件兩端及整體節點為牽29高強螺栓孔群,橫梁接頭下蓋板、腹板為中26高強螺栓孔群比],見圖3。
4.2.1下弦桿制作工藝流程