近年來,整體焊接節(jié)點(diǎn)在連續(xù)桁架橋和簡支桁架橋中都得到了廣泛的應(yīng)用,推動(dòng)了我國鋼橋向整
體、輕型、大跨方向的發(fā)展。
北京至石家莊客運(yùn)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(jié)構(gòu)為時(shí)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(lián)、橋門和中間橫聯(lián)5部分組成。主桁
采用整體節(jié)點(diǎn)形式,無豎桿三角形桁式,桁高12.3 m,兩端節(jié)間長度為12 m,中間節(jié)問為10 m,主桁中心距為11 m。上下弦桿在節(jié)點(diǎn)外拼接,斜腹桿采用對接形式與整體節(jié)點(diǎn)拼接,其腹板接頭板焊于節(jié)點(diǎn)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(lián)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(jié)構(gòu)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(guān)鍵項(xiàng)點(diǎn)及工藝難點(diǎn)
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(xiàn)場拼裝40 mm,整體厚板焊接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,桿件長、大、厚;焊接坡口深、熔透焊縫多,焊縫縱橫交錯(cuò)、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(gòu)件傳力的關(guān)鍵焊縫,特別是整體節(jié)點(diǎn)板的對接和下弦桿整體節(jié)點(diǎn)板與縱橫梁上水平板的焊接,是該橋的重點(diǎn)和難點(diǎn),對該類焊縫焊接質(zhì)量的控制是焊接工藝的重中之重。
3)整體焊接節(jié)點(diǎn)四面有孔,連接關(guān)系復(fù)雜,制孔和制孔基準(zhǔn)的選擇尤為關(guān)鍵。其精度將直接影響橋
位安裝進(jìn)度及質(zhì)量,影響成橋后的幾何線型。另外,橫梁腹板接頭板、平聯(lián)節(jié)點(diǎn)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(guān)鍵,否則熔透焊接產(chǎn)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(shè)精度的聯(lián)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(diǎn)工藝。
5)由于整體節(jié)點(diǎn)桿件龐大,且不對稱、偏心較大,為確保工件吊運(yùn)、翻身方便和安全根據(jù)該桿件的特點(diǎn),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(yīng)特別注意保護(hù)剪力釘,避免碰撞產(chǎn)生變形,見圖2。
3 關(guān)鍵工藝項(xiàng)點(diǎn)及質(zhì)量控制
3.1焊接變形控制
帶有整體節(jié)點(diǎn)弦桿具有板厚較大,桿件較長,焊接質(zhì)量要求高等特點(diǎn),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(rèn)真分析各類型桿件的焊接變形規(guī)律,并通過焊接變形試驗(yàn)進(jìn)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(jì)算與模擬試驗(yàn)相結(jié)合的方法確定各焊縫預(yù)留的焊接收縮量,并在生產(chǎn)過程中跟蹤測量,及時(shí)修正。
3)對零件下料、坡口加工、桿件整體組裝等生產(chǎn)
過程嚴(yán)格把關(guān),并采用合理的焊接方法、優(yōu)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(zhì)量控制
對接焊縫和熔透焊縫是構(gòu)件傳力的關(guān)鍵焊縫,對其焊接質(zhì)量的控制是焊接工藝的重中之重。采取
如下措施:
1)根據(jù)接頭形式,分類進(jìn)行焊接工藝試驗(yàn),確定焊接方法、焊接設(shè)備、焊接材料、焊接工藝參數(shù)、焊接
順序、坡口形式等。
2)根據(jù)焊接試驗(yàn)結(jié)果編制合理可行的焊接工藝。
3)設(shè)計(jì)保證焊接質(zhì)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(shí)現(xiàn)和焊接變形的有
效控制。
4)編制關(guān)鍵焊縫的質(zhì)量控制計(jì)劃,從原材料的復(fù)驗(yàn)、下料、拼裝、焊接和探傷等生產(chǎn)過程嚴(yán)格把關(guān)。
3.3制孔精度控制
弦桿、整體節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)板、拼接板等桿件的孔群較多,連接關(guān)系復(fù)雜。其精度將直接影響橋位安裝
進(jìn)度及質(zhì)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(shè)計(jì)高精度的精密劃線工藝和精密制孔工
藝。
3)設(shè)計(jì)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(gòu)件制作工藝
4.1零件的下料加工
鋼板在下料前,進(jìn)行鋼板表面質(zhì)量檢查,對其表面缺陷按照GB/T 714 2()()8《橋梁用結(jié)構(gòu)鋼》及
TB 10212—2009《鐵路鋼橋制造規(guī)范》的要求進(jìn)行修補(bǔ)及處理。合格后的鋼板在滾板機(jī)上進(jìn)行滾平,
使其滿足平面度的要求[1]。
根據(jù)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(jī)精切下料;對形狀復(fù)雜的板件采用數(shù)控切割機(jī)精切下料;對較規(guī)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(shù)控等離子切割;型鋼采用剪切機(jī)或焰切下料;鋼板對接坡口采用火焰精密切割、刨邊機(jī)或銑邊機(jī)加工。
4.2整體節(jié)點(diǎn)的制作工藝
以下弦桿件為例進(jìn)行說明,下弦桿件由底板、上水平板、豎板(節(jié)點(diǎn)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(jié)點(diǎn)為牽29高強(qiáng)螺栓孔群,橫梁接頭下蓋板、腹板為中26高強(qiáng)螺栓孔群比],見圖3。
4.2.1下弦桿制作工藝流程