夏 陽，齊金朋

(中鐵四局集團鋼結構公司，合肥 230022)

委內瑞拉北部平原鐵路(線路設計全長為1 115 km)的迪那科(Tinaco)—阿那科(Anaco)段線路(簡稱“迪阿鐵路”)工程是中國中鐵股份有限公司以EPC方式與委內瑞拉國家鐵路局(IFE)簽署的鐵路項目。鐵路設計為標準軌距的雙線鐵路(線間距為4.4 m)，旅客列車設計時速為220 km。迪阿段線路全長471.5 km共設有403孔(其中:31.5 m跨為398孔，39.5 m跨為5孔)鋼-混結合梁。鋼-混結合梁的設計、制造與安裝的主要依據(jù):《鐵路橋梁鋼結構設計規(guī)范》(TB10002.2—2005)〔1〕、《鐵路橋涵鋼筋混凝土結構設計規(guī)范》(TB10002.3—2005)、《鐵路鋼橋制造規(guī)范》(TB10212—2009)〔2〕等。

1結構設計簡介

鋼-混結合梁的上部采用C50鋼筋混凝土道砟槽板，下部采用上部開口的雙箱(單室)的鋼箱結構，鋼箱的上翼板焊有剪力釘用于與鋼筋混凝土道砟槽板的連接。

(1)鋼箱梁設計跨度為31.5 m和39.5 m兩種，31.5 m跨鋼箱梁的總體布置見圖1。

設計將鋼箱梁全長分為3個節(jié)段，分段尺寸如下:

圖1 31.5 m跨鋼箱梁的總體布置(未示橫截面)(單位:mm)

31.5 m跨(全長32.6 m):10.25 m(G1)+12.10 m(G2)+10.25 m(G1)

39.5 m跨(全長40.6 m):13.25 m(G1)+14.10 m(G2)+13.25 m(G1)

鋼箱梁3個節(jié)段間的腹板、底板采用拼接板高強度螺栓栓接，上翼板間采用全熔透的對接焊縫焊接。

(2)鋼-混結合梁混凝土道砟槽板的下部為2個截面尺寸完全相同的上部開口的鋼箱，兩鋼箱中心距為4 m，兩鋼箱間采用橫隔板相連。鋼箱橫截面尺寸見表1，鋼-混結合梁橫截面見圖2。單個鋼箱橫截面見圖3。

表1 鋼箱橫截面尺寸 mm

(3)鋼箱內設有橫隔板。31.5 m跨全長共設有9個橫隔板(每個節(jié)段設有3個)，其最大間距為6 m。39.5 m跨全長共設有12個橫隔板(每個節(jié)段設有4個)，其最大間距為4.5 m。

圖2 結合梁橫截面(單位:mm)

圖3 鋼箱橫截面(單位:mm)

(4)兩鋼箱內側的上翼板、腹板及底板在橫隔板位置設有兩鋼箱間橫隔板連接的接頭。其上翼板與橫隔板的上翼板為全熔透的對接焊縫焊接;腹板接頭與橫隔板為拼接板高強度螺栓栓接;底板與橫隔板的下翼板為拼接板高強度螺栓栓接(梁端不連接)。兩鋼箱間橫隔板連接示意見圖4。圖4中僅示出橫隔板的腹板連接，上翼板及底板連接見圖1。

圖4 兩鋼箱間連接示意(單位:mm)

(5)鋼箱腹板的內側設有水平縱向加勁肋(上部)和豎向加勁肋?？v肋在梁段內全長連續(xù)，豎肋在縱肋處斷開分上下兩段并與縱肋焊接。橫隔板在縱肋處開孔并與縱肋焊接。

(6)鋼箱的腹板與上翼板、底板間采用雙側貼腳焊縫連接;梁段的上翼板間采用全熔透的對接焊縫連接;橫隔板的上翼板與鋼箱的上翼板間采用全熔透的對接焊縫連接;水平縱肋與腹板間采用雙側貼腳焊縫連接;豎肋上端與上翼板間采用雙側貼腳焊縫連接，下端與底板磨光頂緊不焊(端支點處豎肋與底板磨光頂緊并雙側貼腳焊縫焊接)。

(7)每孔鋼箱梁的主體結構由梁段(G1:正反各2個;G2:2個)、梁段間的拼接板、兩鋼箱間連接的橫隔板及其拼接板等組成。

(8)材料

①鋼材:鋼箱梁使用的鋼板采用Q345qD鋼，符合GB/T714—2008標準。

②高強度螺栓:10.9S高強度螺栓連接副，符合GB/T1228～1231—2006標準。

③剪力釘:符合GB/T10433—2002標準。

④混凝土道砟槽板采用C50混凝土。

(9)涂裝。鋼箱梁的內外表面涂裝均采用《鐵路鋼橋保護涂裝》(TB/T1527—2004)[3]中的第6套涂裝體系。

2 鋼箱梁制造與安裝的總體工藝方案

迪阿段鐵路中鐵四局負責施工的180.7 km路段的27座橋上共設有鋼-混結合梁211孔(其中:31.5 m跨206孔，39.5 m跨5孔)，每座橋最多的布有32孔，最少的僅布有2孔。經(jīng)國外施工現(xiàn)場施工調查，綜合國內外的施工現(xiàn)場條件、運輸、經(jīng)濟(成本)、工期、管理等因素，提出211孔鋼-混結合梁制造與安裝的總體工藝方案。

(1)鋼箱梁按設計圖在國內工廠加工制作成標準的鋼箱梁梁段、單元構件，并按設計涂裝體系要求涂裝底漆、中間漆和一度面漆。

(2)國內工廠制作完成的標準鋼箱梁梁段或單元構件，經(jīng)海運運抵委內瑞拉的卡貝略港，然后再通過汽車經(jīng)公路轉運抵橋位。

(3)在橋位的總拼裝場地，將鋼箱梁梁段、單元構件總拼裝成整孔(或單幅)鋼箱梁，并按設計涂裝體系要求涂裝第二度面漆。

(4)按架梁方案，逐孔將鋼箱梁吊裝架設到位。若采用單幅鋼箱梁吊裝時，將兩幅鋼箱梁分別吊裝就位后，再拼裝兩幅鋼箱梁間的連接橫隔板，將兩幅鋼箱梁拼裝成整孔。

(5)在鋼箱梁頂面現(xiàn)澆鋼筋混凝土道砟槽板。(6)安裝鋼-混結合梁的附屬設施。

3 鋼箱梁的制造

為使工廠制造的鋼箱梁滿足設計及現(xiàn)場安裝要求，在工廠制成的鋼箱梁梁段或單元構件應是標準、通用的，只要是相同編號的梁段或單元構件可互換安裝于任何一孔梁上。為此，確保工廠制成的每個鋼箱梁梁段或單元構件做到標準、通用性是鋼箱梁制造工藝的關鍵。

3.1 鋼箱梁制造前應做的主要技術工藝準備工作

(1)針對鋼箱梁結構設計與制造的主要焊接接頭，進行焊接工藝評定試驗，所有焊接接頭的強度、沖擊韌性均不低于基材標準;

(2)編制《鋼箱梁制造規(guī)則》(工廠鋼箱梁制造的內控標準);

(3)設計制作專用工藝裝備;

(4)編制鋼箱梁制造工藝。

3.2 鋼箱梁梁段零部件的加工、制作

3.2.1 零件下料、加工

(1)所有零件均采用數(shù)控切割機精密切割下料，長度、寬度方向按工藝預留刨(銑)邊加工量及焊接、熱矯正收縮量。

(2)主要零件(上翼板、腹板、底板、橫隔板)焰切下料的自由邊緣，均采用砂輪進行雙側倒棱，倒棱半徑:1 mm≤R≤2 mm。

(3)所有零(部)件下料、焊接后的變形，采用機械冷矯或火焰加熱矯正。

(4)為保證梁段、構件上的高強度螺栓栓孔位置及孔徑精度，所有高強度螺栓栓孔均采用鉆模控制鉆孔。為提高效率，構件上的栓孔采用先孔與后孔相結合的成孔工藝。

3.2.2 梁段腹板的制作

(1)梁段腹板長度、寬度采用整板。若39.5 m跨的腹板整板寬度不能保證時，可采用2塊板對接而成，對接接頭位置設置原則:①對接接頭位置應設置在上部受壓區(qū);②應與腹板上的栓孔中心錯開不小于50 mm;③應與腹板上的水平加勁肋錯開不小于100 mm。

(2)梁段腹板下料，在長度、寬度方向預留起拱切割量及焊接、火焰熱矯變形收縮量。

(3)梁段的上拱度作在腹板上。梁段腹板起拱工藝要點:[8]

①將鋼箱梁的G1、G2、G1三大段腹板在地平上(每段接縫處留有20 mm的設計間隙)以全長及高度中心線為基準對接成全長(即采用整孔腹板一起劃線起拱)。

②以腹板全長及高度中心線為基準，按設計要求的起拱曲線坐標值(并預加焊接、火焰熱矯變形量)，劃出起拱后的腹板上、下及兩端的邊緣切割線。長度方向每間隔2 m，確定一個腹板上、下邊緣線的點，將若干個點連線即為腹板上、下邊緣線(折線)。腹板劃線起拱示意見圖5。

圖5 腹板劃線起拱示意

③按起拱劃出的邊緣切割線，采用小車切割機精密切割腹板上、下及兩端邊緣，制成起拱后的G1、G2、G1三大段梁段腹板。

3.2.3 梁段上翼板的制作

(1)為節(jié)省材料，可將梁段上翼板在橫隔板處的加寬部分(即與橫隔板連接的接頭板，以下簡稱“接頭板”)與直段分別下料，再將接頭板與直段對接成梁段上翼板。

(2)接頭板(加寬部分)與直段接頭的加工、焊接及焊后處理示意見圖6。

圖6 上翼板接頭板示意(單位:mm)

①接頭板下料時，在對接邊的兩端應按圖示加寬(20 mm)、加長(10 mm);

②接頭板與直段對接焊縫施焊后，將對接頭兩端加寬、加長部分按圖示圓弧劃線切割，并修磨與直段邊緣勻順;

③接頭板與直段對接焊縫施焊后，用砂帶將兩面的焊縫加強高全部磨平;

④接頭板與直段對接位置，應考慮以下“(3)”的預留量，將上翼板全長預留量均分到橫隔板的間距中。

(3)梁段上翼板全長應預留起拱伸長量及焊接、火焰熱矯變形收縮量。

3.2.4 梁段底板的制作

(1)梁段底板寬度方向在端支點及橫隔板處的加寬部分(即與橫隔板連接的接頭板，以下簡稱“接頭板”)，可單獨下料再與底板對接，以節(jié)省材料。

(2)接頭板(加寬部分)的加工及與底板焊接、焊后處理等，參照上翼板。

(3)梁段底板長度方向應預留焊接、火焰熱矯變形收縮量。

3.2.5 橫隔板的制作

鋼箱梁的橫隔板有兩種，即:梁段箱內的橫隔板和兩鋼箱間連接的橫隔板。梁段箱內的橫隔板在工廠梁段制作時裝焊在梁段箱內;兩鋼箱間連接的橫隔板待橋位鋼箱梁總拼時安裝于兩鋼箱之間。

(1)橫隔板制作的關鍵與難點

橫隔板的板厚較薄，其上還要裝焊縱、橫向加勁肋，中部要開很大的人孔并裝焊加勁圈。為此，控制并減少焊接變形、保證橫隔板制作的平整度符合規(guī)范要求是橫隔板制作的關鍵，也是橫隔板制作工藝的最大難點。

(2)橫隔板制作工藝要點

①橫隔板下料時周邊預留二次切割量，待中部人孔加勁圈裝焊、并經(jīng)矯正焊接變形后，再以橫隔板的橫、豎中線為基準，采用數(shù)控切割機二次精密切割橫隔板的周邊及缺口;

②要嚴格控制中部人孔加勁圈的制作與橫隔板人孔開孔的尺寸精度，以確保人孔加勁圈與橫隔板的組裝密貼;

③采用胎具控制人孔加勁圈與橫隔板的組裝、焊接，并采用合理的焊接工藝施焊，以控制、減少焊接變形;

④梁段箱內的橫隔板上的縱、橫向加勁肋，待箱段組裝時再裝焊;

⑤兩鋼箱間連接的橫隔板上的栓孔，待其上下翼板組焊后再以橫隔板的橫、豎中線為基準，在平臺上精確劃出橫隔板面及下翼板上的栓孔群中線(鉆模對向線);

⑥按已劃的栓孔群中線(鉆模對向線)，對線卡固鉆模鉆孔。

3.3 鋼箱梁梁段的制作

3.3.1 鋼箱梁梁段的制作工藝流程

(1)為便于施焊上翼板角焊縫并減少梁段制作過程中梁段的翻身(轉)次數(shù)，先將上翼板與腹板組焊成單元件“A”;

(2)將底板、橫隔板、腹板(單元件“A”)等組焊成上開口的箱段;

(3)施焊腹板與底板的貼角焊縫;

(4)施焊橫隔板與底板、腹板的角焊縫，施焊橫隔板上翼板與箱段上翼板的對接焊縫;

(5)組焊腹板及橫隔板上的縱、橫加勁肋;

(6)梁段整體焊接變形的矯正;

(7)在平臺上精確劃出梁段腹板、底板上的栓孔群中線(鉆模對向線);

(8)對線卡固鉆模鉆孔;

(9)裝焊梁段頂平面的剪力釘。

3.3.2 梁段組裝工藝要點

(1)先將底板平鋪于帶上拱度的胎架上，并將底板與胎架卡牢;

(2)以底板縱橫中線為基準，劃線組裝橫隔板;

(3)組裝內外側的腹板(即:上翼板與腹板的單元件“A”);

(4)組裝腹板內側的縱、橫加勁肋及橫隔板上的縱、橫加勁肋;

(5)待梁段鉆孔后，再裝焊上翼板頂面的剪力釘。

3.3.3 梁段焊接工藝要點

(1)梁段組裝完成后，梁段焊縫的施焊順序:①先施焊腹板與底板的貼角焊縫;②再施焊橫隔板與底板、腹板的角焊縫;③施焊腹板內側縱、橫加勁肋的角焊縫;④施焊橫隔板縱、橫加勁肋的角焊縫;⑤最后施焊橫隔板上翼板與箱段上翼板的對接焊縫。

(2)應將梁段支墊在胎架或平臺上施焊，以控制、減少焊接變形。

(3)所有焊縫均應按焊接工藝規(guī)定的施焊順序、焊接工藝參數(shù)施焊。

3.3.4 梁段劃線、鉆孔

梁段整體施焊完成并經(jīng)矯正變形后，將其置于平臺上找正、調平。在平臺上劃出梁段的縱、橫向中線，再以梁段的縱、橫向中線為基準，劃出腹板、底板上的栓孔群中線(鉆模對向線)。以梁段的栓孔群中線為基準，對線卡固鉆模鉆孔。

3.4 鋼箱梁試拼裝

在工廠制作完成的鋼箱梁梁段、拼接板及橫隔板構件等，按施工圖及試拼裝工藝進行鋼箱梁整孔試拼裝，以驗證鋼箱梁的設計、制作工藝及制作質量。試拼裝完成后，按文獻[2]的要求進行檢查與驗收，每制作15孔鋼箱梁試拼裝1次。

3.5 防銹涂裝

制作完成的梁段、拼接板及橫隔板構件，均采用人工噴丸除銹，噴丸除銹后的鋼表面清潔度等級達到GB8923的Sa2.5級(栓接面應達Sa3.0級)。

經(jīng)噴丸除銹后的鋼表面，均應按設計涂裝體系進行涂裝。其中面漆在工廠僅涂1道，待橋位總拼裝后再涂第2道面漆。

4 鋼箱梁的安裝

4.1 鋼箱梁橋位總拼裝

鋼箱梁的梁段、拼接板、橫隔板等標準構件運抵橋位后，根據(jù)橋跨布置及橋位吊裝條件，按鋼箱梁總拼裝工藝在橋位預拼裝場進行鋼箱梁總拼裝。當橋下為陸地時，采用在橋位一側的預拼裝場將鋼箱梁拼裝成整孔吊裝;當橋下為河流時，視河流寬度及河岸陸地吊裝條件，采用在橋頭的橋位一側的預拼裝場將鋼箱梁拼裝成整孔吊裝或拼裝成兩幅(片)鋼箱梁分2次吊裝。鋼箱梁總拼裝后，按涂裝工藝涂裝第2道面漆。

4.2 鋼箱梁橋位安裝

采用自行式汽車起重機將在橋下總拼裝成的整孔或一幅(片)鋼箱梁吊裝至橋墩支座上就位。若分幅(片)吊裝時，將兩幅(片)鋼箱梁先后吊裝至橋墩支座上就位，再安裝兩箱間的橫隔板。鋼箱梁吊裝就位后，在其頂面綁扎鋼筋、立模板、澆筑混凝土道砟槽板。

5 結語

委內瑞拉北部平原迪阿鐵路的403孔鋼-混結合梁分布在全線幾十座橋梁上，其鋼箱梁全部采用國內工廠制造(由幾個廠家分別制造)運抵國外架設。在工廠按標準、通用性的工藝要求制作的鋼箱梁梁段及構件，經(jīng)工廠試拼裝檢驗均達到標準、互換的要求，為國外現(xiàn)場鋼箱梁的拼架提供了便利。本文所述的鋼箱梁制造與安裝工藝方案經(jīng)實施可行，可對同類型的鋼橋施工提供借鑒。

[1]中華人民共和國鐵道部.TB10002.2—2005 鐵路橋梁鋼結構設計規(guī)范[S].北京:中國鐵道出版社，2005.

[2]中華人民共和國鐵道部.TB10212—2009 鐵路鋼橋制造規(guī)范[S].北京:中國鐵道出版社，2009.

[3]中華人民共和國鐵道部.TB/T1527—2004 鐵路鋼橋保護涂裝[S].北京:中國鐵道出版社，2005.

[4]周鍵，楊建國，齊金朋.煙大鐵路輪渡棧橋鋼梁制造工藝[J].鐵道標準設計，2008(5):31-34.

[5]李榮浩，王炳巖，齊金朋.甬臺溫鐵路雁蕩山特大橋2×90 m疊合拱鋼橋的制作與安裝[J].鐵道標準設計，2008(2):58-62.

[6]田桂旺，楊 峰，齊金朋.合肥鐵路樞紐南環(huán)線(114.75+229.50+114.75)m鋼桁柔性拱鋼梁制造工藝[J].鐵道標準設計，2010(5):83-86.

[7]楊 峰，齊金朋.合肥鐵路樞紐南環(huán)線(114.75+229.50+114.75)m鋼桁柔性拱焊接工藝試驗研究[J].鐵道標準設計，2011(7):58-64.

[8]阮正潔.雙線鐵路32 m跨下承式鋼板梁制造技術[J].科園月刊，2010(2):56-60.

[9]阮正潔，齊金朋.甬臺溫鐵路雁蕩山特大橋2×90 m疊合拱鋼橋施工技術[J].鐵道標準設計，2010(3):57-62.