劉振剛 徐向軍

1. 工程概述

湖南省吉茶高速公路矮寨特大懸索橋是長沙至重慶公路通道吉首至茶洞高速公路的控制性工程。主跨1 176m，矢跨比1/9.6，橋面距谷底垂直高差約330m，是目前世界上跨徑最大的穿越峽谷鋼桁梁懸索橋，也是首座塔梁分離式懸索橋。

本橋主要材質(zhì)為Q345D鋼和Q345C鋼，其中Q345D鋼用于主桁架的上下弦桿中板厚≥22mm部分鋼板，Q345C鋼用于主桁架的上下弦桿中板厚＜22mm部分鋼板、主桁架腹桿、主橫桁架橫梁和腹桿以及鋼桁加勁梁上下平聯(lián)。建成后的矮寨特大懸索橋如圖1所示。

圖1 建成后的矮寨特大懸索橋

2. 焊接難點(diǎn)

在矮寨特大懸索橋鋼結(jié)構(gòu)制造過程中，焊接方面存在以下難點(diǎn)：

第一，矮寨特大懸索橋主桁架、主橫桁架上的弦桿、橫梁采用整體節(jié)點(diǎn)箱型結(jié)構(gòu)，梁高約0.8m，梁寬約0.65m，長約15m，為細(xì)長箱型桿件，且?guī)в须p整體節(jié)點(diǎn)，因此扭曲變形是箱形桿件最難控制的變形之一。

第二，由于本橋跨度大，弦桿受力大，除了保證焊縫強(qiáng)度外，還要求焊接接頭具有較高的低溫沖擊韌性，Q345D鋼板焊接接頭－20℃ V型缺口沖擊吸收能量≥34J，所以接頭力學(xué)性能的保證是又一焊接難題。

3. 焊接質(zhì)量控制

（1）焊接工藝評定試驗(yàn)和焊接工藝編制 在矮寨特大懸索橋投產(chǎn)前，我公司對本橋鋼梁主要材質(zhì)Q345C、Q345D鋼板進(jìn)行了焊接工藝評定試驗(yàn)。焊接工藝評定試驗(yàn)內(nèi)容包括：對接焊縫3組、熔透角焊縫3組、坡口部分熔透角焊縫5組、T形角焊縫3組，焊接工藝評定試驗(yàn)結(jié)果全部滿足技術(shù)要求。典型接頭的焊接工藝評定試驗(yàn)項(xiàng)目、接頭力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果分別如表1、表2所示。

根據(jù)焊接工藝評定試驗(yàn)報(bào)告，編制了《矮寨特大懸索橋鋼板接料腹桿和平聯(lián)桿件焊接工藝規(guī)程》、《矮寨特大懸索橋主桁架、主橫桁架、橋面系縱梁焊接工藝規(guī)程》《矮寨特大懸索橋中央扣錨箱及附屬設(shè)施焊接工藝規(guī)

程》等技術(shù)文件。焊接工藝文件上報(bào)監(jiān)理工程師，經(jīng)過監(jiān)理工程師審批后下發(fā)生產(chǎn)班組，用于指導(dǎo)焊接生產(chǎn)。

表1 典型接頭的焊接工藝評定試驗(yàn)項(xiàng)目

（續(xù)）

表2 接頭力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果

（2）大生產(chǎn)前技術(shù)培訓(xùn)和交底 在生產(chǎn)準(zhǔn)備階段，除大力宣傳矮寨特大懸索橋焊接質(zhì)量要求的特殊性外，也加大了崗前培訓(xùn)的力度，不僅對一線生產(chǎn)工人進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，對凡是涉及到矮寨特大懸索橋焊接生產(chǎn)的所有管理人員、輔助工人也都進(jìn)行了技術(shù)交底和技術(shù)培訓(xùn)。另外還對焊工還進(jìn)行了實(shí)作考試，考試合格者發(fā)上崗證，持證上崗。

（3）原材料和焊接材料管理 矮寨特大懸索橋的鋼材、焊接材料進(jìn)廠后經(jīng)過復(fù)驗(yàn)，合格后用于該橋鋼梁制造。原材料和焊接材料進(jìn)行分類碼放，以防混料。發(fā)放焊接材料時(shí)要認(rèn)真核對清楚，發(fā)現(xiàn)疑問及時(shí)與班組、工段聯(lián)系，保證焊接材料使用的正確性。

（4）嚴(yán)格執(zhí)行“三檢制” 在制造過程中認(rèn)真執(zhí)行自檢、互檢、專檢相結(jié)合的三檢制度。對主要零部件的施焊過程作記錄，并按規(guī)定對主要焊縫進(jìn)行了無損檢測和焊接產(chǎn)品試板檢驗(yàn)，從而保證了產(chǎn)品的焊接質(zhì)量。

（5）焊接質(zhì)量控制 第一，由于本橋要求Q345D鋼板焊接接頭低溫沖擊韌性較高（－20℃ V型缺口沖擊吸收能量≥34J），所以我們采用了高韌性焊接材料。焊條、焊劑使用前嚴(yán)格烘干，嚴(yán)格控制焊接熱輸入；厚板和拘束度高的接頭，對焊前預(yù)熱溫度和預(yù)熱范圍、道間溫度控制進(jìn)行詳細(xì)規(guī)定，并加強(qiáng)檢查；對多層多道焊的道間清理、打磨進(jìn)行嚴(yán)格要求，確保焊接質(zhì)量。

第二，弦桿箱型桿件焊接扭曲變形控制。我公司結(jié)合多座大型桁梁橋的經(jīng)驗(yàn)，從下料、加工、組裝及焊接等各個(gè)工序制定了一系列的扭曲變形控制措施。采用氣體保護(hù)焊打底與埋弧焊填充相結(jié)合的技術(shù)對稱焊接主角焊縫，可以穩(wěn)定控制焊接質(zhì)量，確保扭曲變形得以有效控制。弦桿主角焊縫焊接、弦桿連接板件組焊如圖2、圖3所示。

圖2 弦桿主角焊縫焊接

圖3 弦桿連接板件組焊

第三，焊縫外觀質(zhì)量檢查和內(nèi)部質(zhì)量探傷檢測。在矮寨特大懸索橋生產(chǎn)過程中，要求焊接操作者嚴(yán)格執(zhí)行工藝。對深坡口、焊接道數(shù)多的焊縫，焊接過程中仔細(xì)清理、檢查前一道的焊接質(zhì)量，控制道間溫度。焊接后認(rèn)真清理、修磨焊縫，使焊縫外觀質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。焊縫探傷合格率統(tǒng)計(jì)如表3所示。

第四，產(chǎn)品檢驗(yàn)試板。按照《湖南吉茶高速公路矮寨特大懸索橋鋼梁制造驗(yàn)收規(guī)則》（QB/AZQ—2010）的有關(guān)要求對鋼板受拉橫向?qū)咏恿虾缚p按照一定比例焊接產(chǎn)品檢驗(yàn)試板，對試板進(jìn)行超聲波探傷檢測和接頭力學(xué)性能測試，檢測頻率為：鋼板對接焊縫，每24條焊縫焊接一組試板，共焊接試板54組；產(chǎn)品檢測試板的合格率為100%。

（6）鋼梁試拼裝和架設(shè) 為了保證橋位順利架設(shè)，設(shè)計(jì)要求全橋桿件進(jìn)行立體試拼裝，外形尺寸檢查合格后，桿件運(yùn)往工地架設(shè)。由于桿件制造幾何精度高，從而確保了工廠內(nèi)立體試拼裝和橋位架設(shè)的順利進(jìn)行。

4. 結(jié)語

經(jīng)過我公司員工的共同努力，完成了矮寨特大懸索橋的焊接生產(chǎn)任務(wù)，本橋已經(jīng)于2012年4月1日通車，焊接質(zhì)量受到用戶好評。

表3 焊縫探傷合格率統(tǒng)計(jì)