斜拉桥施工技术及钢箱梁制造关键技术

斜拉桥施工技术及钢箱梁制造关键技术目录一、台州湾主桥建造技术二、钢箱梁制造关键技术三、节段梁施工技术介绍一、台州湾主桥建造技术一、主桥建造技术初步设计阶段的勘察设计外业调查工作已完成，初勘报告已基本编制完成，初步设计就桥梁和互通方案进行了大量的比选论证，路基、路面、隧道、交通工程、绿化等各专业均于设计尾声，概算正在编制。根据充分的调查，9月份各镇开工路段已确定。目前，已全面开展详勘、定测、施工图设计工作。1工程概况桥跨布置：85+145＋488＋145+85m，边中跨比0.471，边跨设辅助墩。结构体系采用五跨连续半漂浮体系+速度锁定纵向限位阻尼器。一、主桥建造技术2基础设计基础形式沉井桩基础结构受力特性整体稳定性好、刚度大,受力明确,可以承受较大的竖向和水平荷载。适应地层的能力强,稳定性好,整体刚度约小,承载力比较均匀,但单桩受力特性有一定离散性。施工难度规模较大,结构复杂,下沉深度较大,需要较高精度的施工控制及较多的施工设备,施工难度大。工艺多、成熟,对地质和施工条件适应性好,数量大。工期工期较长,须在台风到来前下沉。工期短,受台风等因素影响较小。

综合评述1.沉井基础刚度大,整体性好,受力明确,但施工需要大型锚碇系统、浮运和下沉需困难,加工、浮运定位、下沉均需要较高的技术水平,施工风险较大,工程造价和成本较高。2.桩基础的穿透能力较强,可以将上部结构的荷载传递到较深的地层中,容易选择承载能力相对较理想的地层,同时桩基础也比较灵活,形式多样,具有施工机具简便、技术简单、适用范围较广、造价较低。从地质、水文、经济等角度分析，推荐采用群桩基础方案。一、主桥建造技术3主塔-塔型塔型经济造价受力性能施工难易美观图例钻石或花瓶型下塔柱缩腿、基础规模小抗风、抗震性能好难美观，有不少成功案例A型或倒Y型下塔柱缩腿、基础规模小横向受力、横向稳定性和抗风、抗震性能优较难较美观H型基础规模大平行索面，抗风、抗震性能差难塔高、横梁多，效果一般

钻石形花瓶形A形倒Y形H形一、主桥建造技术3主塔-索塔锚固环向预应力钢锚箱钢锚梁一、主桥建造技术3主塔-索塔锚固索塔锚固形式比选锚固形式受力性能经济造价施工难易维护费用环向预应力受力明确，但施工质量难易控制构造简单，用钢量少，价格便宜容易施工，但工期较长低，但难于检修和更换钢锚箱受力明确，传力清晰，力学性能有保证构造复杂，用钢量大，价格昂贵工期短，但需大型吊装设备高，但容易检修钢锚梁受力明确，传力清晰，力学性能有保证构造较复杂，用钢量较大，价格较昂贵工期短，但需较大吊装设备高，但容易检修综合比较，台州湾主桥采取钢锚梁的索塔锚固形式。一、主桥建造技术3主塔-实施条件塔吊、电梯高压泵液压爬模一、主桥建造技术3主塔-实施条件主要技术措施:（1）合理选择塔吊型号和布置塔吊位置。（2）合理的选用施工电梯型号和布置施工电梯位置。（3）主塔采用6m节段爬模，并将6m节段爬模部分结构进行改进。（4）上下横梁与上下横梁处塔柱采用异步施工，（5）12m节段高劲性骨架和12m长钢筋与6m节段爬模配套施工。（6）索导管在工厂按设计位置初步定位在劲性骨架上，现场安装时将索导管与劲性骨架整体吊装。（7）通过将主塔环向预力张拉由两端调整为一端和在爬模吊平台下增加环向预应力施工小平台。（8）将斜拉索齿块模板设计成整体钢模，整体制作、安装、拆除。一、主桥建造技术3主塔-实施条件材料水平运输栈桥材料竖向运输塔吊1200t·m钢筋定位劲性骨架砼模板液压爬模人员运输电梯一、主桥建造技术3主塔-实施条件3.1主塔塔吊选型及布置（1）塔吊选型

塔吊各项性能必须满足主塔施工吊高、吊重、吊距要求。（2）塔吊布置a、布置在主跨侧：通航区吊装不安全，边跨侧吊装吊距大。b、布置在上下游侧：可以利用承台基础、塔吊附墙布置方便。c、布置在边跨侧：同主跨侧。d、塔吊方位布置:拆除工况（3）塔吊附墙布置原则:a、315塔吊高度在1200塔吊下方，两塔吊始终保持9m以上高差。b、满足6m高大节段劲性骨架及6m长主筋搭配的吊高要求。c、尽量减少塔吊扶墙次数。

d、附墙与斜拉索关系一、主桥建造技术3主塔-实施条件3.2主塔施工电梯的选型和布置

主塔施工选用SG200电梯，最大运载量为2t，每批上下人员数量限载9人。

施工电梯布置在从电梯平台上一次到塔顶位置。同时应避免在主塔中间换乘，不能与塔吊附墙有冲突。电梯附墙不能布置在环向预应力位置处。一、主桥建造技术3主塔-下塔柱施工高近40m逐段浇筑塔肢外倾拉杆节段划分砼高空养护养护剂一般节段高度为4.5m，国内有6m、10m等多种节段高度。拉杆设置以塔根拉应力≤1MPa为原则。一、主桥建造技术3主塔-下横梁施工模板支承钢管支架砼1100m3分两次浇筑浇筑顺序塔、梁同步施工塔、梁异步施工同步施工一、主桥建造技术3主塔-中、上塔柱施工塔肢内倾撑杆塔肢合龙整体移动临时固结索导管定位定位支架钢锚梁安装是索塔施工中的一个重点和难点。高塔柱是一个相对柔性的结构，在风和日照的作用下，上塔柱时刻处于运动的状态，难以绝对坐标定位。绝对坐标定位相对坐标定位夜间定位预拼装一、主桥建造技术3主塔-上横梁施工模板支承空中支架砼700m3分两次浇筑浇筑顺序塔、梁同步施工塔、梁异步施工同步施工一、主桥建造技术3主塔-上横梁施工3.4上横梁与上横梁处塔柱异步施工

（1）上横梁和上横梁处塔柱同步施工存在以下缺点：a、上横梁支架必须采用落地支架提前和中塔柱同步施工，整个支架结构庞大，b、主塔内侧面爬模在上横梁处需要进行一次转换。c、墩顶节间钢梁和架梁吊机不能及时架设和拼装，影响全桥的建设速度。ｄ、拼支架占用吊机时间长（2）上横梁和上横梁处塔柱异步施工a、经计算，上横梁施工前，主塔需设置2道横撑，确保主塔结构安全，第一道为临时横撑。一、主桥建造技术3主塔-上横梁施工3.4上横梁与上横梁处塔柱异步施工

（2）上横梁和上横梁处塔柱异步施工a、经计算，上横梁施工前，主塔需设置2道横撑，确保主塔结构安全，第一道为临时横撑。b、上横梁采用空中支架施工，支架支撑在中塔柱上。c、第二道横撑安装好后，拆除第一道横撑，并在在第二道横撑上安装防护平台，可以进行塔梁同步施工。3.5劲性骨架和索导管整体吊装施工

斜拉索索导管定位施工是影响塔柱施工速度的一个重要因素。

主要措施如下：a、索导管在工厂按设计位置初步定位在劲性骨架上，并临时固定一、主桥建造技术3主塔-劲性骨架与索导管施工3.5劲性骨架和索导管整体吊装施工b、现场安装时，将索导管和劲性骨架进行整体吊装,减少高空索导管安装难度。索导管与劲性骨架整体吊装一、主桥建造技术3主塔-劲性骨架与索导管施工3.5劲性骨架和索导管整体吊装施工c、索导管与劲性骨架按设计位置安装到位后，索导管初步定位位置与设计位置误差不会大于4cm，然后通过在劲性骨架上安装导链和微调装置，快速完成索导管调节和精确定位工作。导链微调装置一、主桥建造技术3主塔-劲性骨架与索导管施工索导管底口测量根据索导管出塔点和锚固点中心坐标，在计算器编制索导管中心线方程程序，现场采用与索导管内径大小相同的两个装置，在这两个装置中心（索导管中心）上测量索导管的中心线，控制索导管准确位置。索导管顶口测量一、主桥建造技术3主塔-环向预应力施工3.6上塔柱环向预应力施工方案的优化

每节段塔柱上环向预应力施工必须随着爬模同步施工，不然就只能等主塔施工完后，重新安装爬模进行上塔柱环向预应力施工。（2）环向预应力施工措施:爬模施工只能施一个半节段的环向预应力，经与爬模公司同意，并经过验算，在爬模底增加环向预应力施工吊平台作为环向预应力压浆、封锚作业,满足爬能够进行二节段环向预应力施工。一、主桥建造技术3主塔-斜拉索齿块施工3.7斜拉索齿块模板整体加工和拼装斜拉索齿块模板散装存在的缺点：a、斜拉索齿块为异形结构，结构复杂，每个斜拉索齿块都是由很多块小模板组成，每块小模板的结构形式都不同，拼装难度大。b、模板散装，斜拉索以上塔柱内腔不能采用爬模施工，只能在塔柱内搭设钢管脚手支架和平台进行塔内模板拼装，支架高，难度大。c、塔柱施工完后，还得先将塔内钢管脚手支架拆除才能进行斜拉索的挂设施工准备工作，影响钢梁悬臂架设时间。一、主桥建造技术3主塔-斜拉索齿块施工拉索齿块模板施工措施：

将斜拉索齿块模板设计为整体钢模结构形式，整体制作，现场采用整体安装和拆除方法进行施工。斜拉索齿块模板整体制作一、主桥建造技术3主塔-后评价异步施工特别适合A型或H型塔，能节省较多工期。异步施工造成界面处钢筋接头100%，与施工规范要求“受拉区焊接接头不得超过50%”不符，是异步施工争议最大的地方。其实，大直径钢筋一般采用墩粗直螺纹接头，且下横梁施加了很大的预压应力，与规范的要求不矛盾。塔座是容易发生温度裂缝和收缩裂缝的大体积构件。主桥采取了多种温控措施，温度裂缝良好；但收缩裂缝控制措施考虑不足，致使塔座也产生了微小收缩裂缝。6米和4.5米节段爬模都是可行的，但6米节段的工效并不一定更高。6米节段爬模需要人进入模板进行振捣，存在一定的安全风险。一、主桥建造技术3主塔-后评价中塔柱内设置隔板对预防贯穿裂缝很有效。产生裂缝的原因争议较多，本人认为是塔壁内外温差过大造成。为施工方便，施工单位往往采取卧式预拼装。虽与钢锚梁在实际塔柱内安装状态不一致，但也是符合精度要求的一种方式。为方便运输，施工单位往往在预拼装后解散，散件运输到桥址。这就需要在桥址再预拼装或在高空散件安装。塔柱施工前需全面确定斜拉索和主梁架设方案，并根据需要进行预埋，否则给后续工序带来巨大的困难。钢牛腿钢锚梁从金塘大桥首先运用，有利于预拼装后整体吊装，减少高空定位困难。但剪力钉与砼塔壁之间的拉拔效应会在砼中产生较大的拉应力，其长期性能有待检验。一、主桥建造技术3主塔-后评价钢牛腿受力模式拉拔力效应一、主桥建造技术4主梁-基本条件主跨488m湾海洋腐蚀环境设计基本风速42.7m/s地表面设计水平地震反应谱参数0.375一、主桥建造技术4主梁-基本条件项目混凝土梁组合梁钢梁混合梁经济跨径200~400(m)400~600(m)＞600(m)＞600(m)自重10~15kN/m26.5~8.5kN/m22.5~3.5kN/m2注：国外数据抗风性能质量阻尼和材料阻尼大，抗风性能好。介于混凝土梁和钢梁之间。质量阻尼和材料阻尼小，抗风性能差。介于混凝土梁和钢梁之间。抗震性能自重大，地震反应大。介于混凝土梁和钢梁之间。自重小，地震反应小。介于混凝土梁和钢梁之间。主梁材料比选一、主桥建造技术4主梁-基本条件主梁材料比选（续）路面造价对沥青面层没有特殊要求，路面造价低。对沥青面层没有特殊要求，路面造价低。沥青面层要求高，国内难题。介于混凝土梁和钢梁之间。状态稳定性成桥后受收缩徐变影响，内力线形状态改变较大。介于混凝土梁和钢梁之间。无收缩徐变影响，内力线形状态改变很小。介于混凝土梁和钢梁之间。耐久性能耐久性好，维护费用低；但容易产生裂缝，高腐蚀地区不易维护。介于混凝土梁和钢梁之间。维护费用大，高腐蚀地区需重防腐涂装。介于混凝土梁和钢梁之间。综合评述混合梁有利于提高体系刚度，但主桥位于海水中、桥面高差近60m，混凝土梁的施工临时措施费高；且主桥设计受抗风要求控制，因此采取叠合梁。一、主桥建造技术4主梁-基本条件抗风性能要求钢桁架梁扁平流线型梁设计基本风速42.7m/s钢桁架梁梁高较大，一般用于双层桥面。一、主桥建造技术4主梁-基本条件项目单箱多室流线型扁平箱梁分离式双箱双室箱梁抗风性能抗风性能好,主梁整体刚度大。抗风性能相对较差。养护难度所有加劲构造均设置在封闭的钢箱梁内部,通过设置除湿设备,防腐效果好。分离式钢箱外露面积较大，特别是横梁和横肋防腐难度较大。材料用量略大。略小。综合评价单箱多室流线型扁平箱梁工程建安费略高,故选择双箱双室流线型扁平箱梁方案。一、主桥建造技术4主梁-实施条件浅水区域施工节段最大吊重570t吊高约50m6~9月为台风季节一、主桥建造技术4主梁-实施方案箱梁单元制作箱梁节段预拼箱梁运输箱梁起吊连接粗调连接精调栓焊连接斜拉索初张拉吊机前移

斜拉索二张一、主桥建造技术4主梁-实施方案墩顶梁段一般采用大型浮吊，1000t全回转浮吊长×宽×高为100×32×8m，空载时平均吃水3.8m。吊装一个梁段约需4.5h；费用为10万/天。北塔过渡墩处浮吊有效作业时间为1-2个小时，辅助墩处浮吊有效作业时间为3～4个小时，主塔处处浮吊有效作业时间为4-5个小时。北汊主桥不具备大型浮吊直接吊装墩顶梁段的条件！一、主桥建造技术4主梁-实施条件浅水区域吊装疏浚、挖坑新方案：活动支架常规采用的方案！厦漳桥采用的方案！一、主桥建造技术4主梁-实施方案-粗匹配纵坡调整扁担梁上的纵向千斤顶横坡调整两侧吊具不同步上下口缝宽止推板一、主桥建造技术4主梁-实施方案-精匹配已安梁段在架梁吊机前支点压力和斜拉索拉力的作用下，钢箱梁出现横向中间下挠，两边上翘的临时状态，同待安装的钢箱梁在吊点和自重作用下出现的变形状态正好相反。假如待安装梁段和已安装梁段的两侧腹板高程一致，则中线处相差可到2~3cm。一、主桥建造技术4主梁-实施方案-精匹配受力点不一致外腹板处连接件连接外荷载不一致吊机卸载局部高差20t码板一、主桥建造技术4主梁-实施方案-合拢配切合龙强迫合龙配切合龙的条件：合龙口状态随大气温度的变化关系明确；连续观测时的大气温度历程和合龙当天相近。强迫合龙的条件：合龙时的温度和设计温度相近，否则顶推力过大。两种方法都适用，但国外大多采用强迫合龙！一、主桥建造技术4主梁-实施方案-合拢台风季节原设计为配切合龙塔梁临时固结必须和合龙方法相适应天气变化剧烈780m钢箱梁合龙口状态对温度异常敏感不具备大荷载加载条件强迫合龙不合适！一、主桥建造技术4主梁-实施方案-合拢厦漳大桥北汊主桥首创配切为主、顶推为辅的合龙技术！对预留20cm长度进行配切往边跨侧偏移10cm焊接时合龙口状态一、主桥建造技术4主梁-实施方案-合拢钢箱梁预拼装是箱梁连接精度的保证，也是架设过程顺利的一个必要条件。临时连接件是钢箱梁架设中调节已装梁段和待装梁段的一个重要构件，但要求连接件连接之后，吊机松钩；在国内的钢箱梁安装中，往往不松钩，已装梁段和待装梁段之间的横向高差（可达4~5cm）通过码板来调节。这给钢箱梁的疲劳性能带来隐患。北汊主桥采取小块件压重，工效较低；可采取二次倒运（先压重到桥面上，在下一梁段安装的间隙、再将压重块搬运至箱体内）提高工效。合龙方案和塔梁临时固结方法密切相关，必须通盘考虑。一、主桥建造技术5斜拉索-方案比选拉索形式钢绞线斜拉索平行钢丝斜拉索技术成熟程度近年来应用较多，工艺较成熟。应用广泛,工艺成熟,国内多数斜拉桥采用,有专业化的制索工厂。振动效应外径大,风阻力大。索股受力均匀性较差,索股间相对独立,风致振动效应不明显。外径小,风阻力小。钢丝受力均匀,整体性能好,风致振动效应明显。PE外套设螺旋线,抑制风雨振。一、主桥建造技术5斜拉索-方案比选安装工艺及工期可逐根安装和张拉,安装和张拉的单位相对较小,用轻型设备可完成,要求的张拉空间亦较小,但安装次数多,施工周期长。整根一次安装和张拉,安装和张拉难度稍大,但国内技术很成熟,施工周期较短。防护性能镀锌、注蜡、内层PE、外层HDPE护套,共四层防护体系,但整体防护性能不如平行钢丝斜拉索。镀锌、双层PE，共两层防护体系。但整体防护性能较钢绞线索稍好。调整索力可使用小吨位千斤顶,单股张拉,亦可使用大吨位千斤顶,整索张拉。单束索股间的应力差异大,不易控制,对后期运营不利。需使用大吨位千斤顶,整索张拉。综合评述

根据施工复杂程度、施工周期、耐久性及经济性等因素,选择平行钢丝斜拉索方案作为推荐方案。一、主桥建造技术5斜拉索-方案比选参数振动风致涡振风雨激振螺旋线梁端外置减震器塔端内置减震器驰振一、主桥建造技术5斜拉索-实施条件塔吊1200t·m最大索长约400m最大张拉吨位约440t一、主桥建造技术5斜拉索-实施条件拉索运输上桥展索挂索张拉一、主桥建造技术5斜拉索-挂索比选施工方法主要特点设备过程简述工效(h)吊点法塔吊、汽车吊、或卷扬机吊机吊点钩挂索夹，边提升，边牵引拉索。4硬牵引法提升卷扬机、牵引卷扬机、钢丝绳钢丝绳一端与硬牵引头相连，另一端通过滑轮转向后与卷扬机相连。6软牵引法多股钢绞线，多节张拉杆，连续快速千斤顶，大吨位千斤顶钢绞线接头、张拉杆、索锚头依次相连，由卷扬机、连续千斤顶、大吨位千斤顶依次张拉。12承重导索法承重导索、多吊点、硬牵引设备硬牵引安装承重导索，硬牵引被多点悬吊的拉索18一、主桥建造技术5斜拉索-挂索比选适用范围应用场合桥梁跨径(m)索长(m)索重(t)拉索水平夹角＜200＜100＜5＞60°近塔柱的几根拉索或小跨径斜拉桥。200~300100~1505~10＞50°小跨径斜拉桥或特大桥中国近塔柱的短、中长度索。300~600150~40010~20＞45°300米以上大跨径斜拉桥及长索。500~1500＞300＞20＞30°500米以上跨径斜拉桥或长、重索。一、主桥建造技术5斜拉索-挂索比选索长105~408m短索:＜300m长索:＞300m硬牵引软牵引索力估算公式：塔顶吊机牵引力钢绞线长度一、主桥建造技术5斜拉索-挂索比选挂索方法的主要选择依据在于设备能力！锚点距离初张拉索力张拉杆长度带帽索力钢绞线选型一、主桥建造技术5斜拉索-挂索比选塔端张拉、梁端锚固塔的刚度比梁大，千斤顶空心塔柱中移动、安装较方便、安全，因此国内较多采取塔端张拉、梁端锚固。梁端张拉、塔端锚固梁段塔端同时张拉一、主桥建造技术5斜拉索-实施情况斜拉索挂设与钢箱梁同步进行。北塔从2011年11月19日开始施工，至2012年6月29日完成，历时223天，综合工效9.3天/段。北塔长索，采取结合钢丝绳、钢绞线、张拉杆依次连接张拉的方式；南塔长索，采取钢丝绳、张拉杆的方式，同时在梁端辅以较强大的入锚手拉葫芦。在梁段起吊阶段，即在塔端通过塔吊放索,节约展索时间。一、主桥建造技术5斜拉索-实施情况台州湾地区多台风，斜拉索风致振动振幅较大，容易疲劳破坏，有必要采取外置减震器抑制振幅，提高斜拉索的耐久性能。斜拉索外包装带的拆除、斜拉索展索、挂索过程中，由于施工方法不当，对斜拉索损伤较大，必须严格要求、加强管理。虽然后期修补，也将严重影响斜拉索的耐久性能。一、主桥建造技术5斜拉索-实施情况台州湾地区多台风，斜拉索风致振动振幅较大，容易疲劳破坏，有必要采取外置减震器抑制振幅，提高斜拉索的耐久性能。斜拉索外包装带的拆除、斜拉索展索、挂索过程中，由于施工方法不当，对斜拉索损伤较大，必须严格要求、加强管理。虽然后期修补，也将严重影响斜拉索的耐久性能。二、钢箱梁制造关键技术2、横隔板单元制作与整体组拼控制技术一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形

钢箱梁为全焊结构，结构复杂，熔透焊缝较多，从而导致焊接难度和焊后变形及焊接残余应力较大，使箱体制造难度加大。同时，钢箱梁隔板采取了整体式隔板也给制造也带来了一定的难度。实践表明：钢箱梁制造关键技术主要在于焊接质量、焊接变形及钢箱梁总拼控制。

1.1主要接头类型钢箱梁主要焊接接头形式有对接接头和角接接头两种，即:U形肋与顶、底板的坡口角接，横隔板的立位对接,横隔板与顶板接板的横位对接，顶、底板的对接焊缝，斜顶板与人行道面板、斜顶板与顶板自然坡口熔透角焊缝等。一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形

1.1.1U形肋与顶板坡口角接焊缝的焊接和变形控制1.1.2顶、底板的对接焊接与收缩变形控制1.1.3横隔板对接焊缝的焊接与变形控制1.1.4顶板接板与横隔板横位对接控制1.1.5锚箱的焊接与变形控制一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形1.1.1U形肋与顶板坡口角接焊缝的焊接和变形控制

设计要求：钢箱梁U形肋板厚8mm，要求焊缝有效厚度≥0.8倍的U形加劲肋的板厚，且不允许烧穿，并对焊缝进行磁粉探伤检测。

U肋与面板角焊缝焊接设计图

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形

控制要点一：为保证焊缝的熔透率和减小焊接变形，通过焊接工艺评定试验，确定最优坡口形式、焊接参数，采用线能量较小药芯焊丝（φ1.6）CO2气体保护自动焊进行焊接。接头坡口形式、焊接方法、代表接头及工艺参数表试验项目坡

口

尺

寸代表接头焊接材料熔敷简图焊接参数焊道电流(A)电压(V)焊速(m/h)

道间温度气流量δ8+δ16横位坡口角接顶板板块U肋焊接E71T-1φ1.61380321820一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形

控制要点二：为控制板单元件在焊接过程中的横向收缩变形和保证U肋对焊接位置的要求，通过试验设计焊接反变形胎架，然后根据单元件变形趋势，总结变形规律，确定反变形量，使板单元在预拱状态下船位焊接，同时对顶、底板的自由边进行刚性固定，减小波浪变形。

U肋与面板船位焊接

面板单元预拱状态下焊接

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形控制要点三：板单元加工完成后，采用冷矫正或火焰矫正的方法，矫正单元件翘曲变形，重点矫正边缘的波浪变形，从而满足对接时平面度的要求。顶板单元件的纵向收缩变形采用3000KN液压矫正机进行冷压矫正。

板单元件在液压矫正机上矫正

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形

控制要点四：整个板块采用同方向施焊，并采用合适的焊枪角度及焊丝送进位置。合理的焊接顺序可以减少不必要的焊接变形，能保证焊接质量和几何精度。合适的焊枪角度和焊丝位置可以保证坡口根部熔合良好及焊缝表面成型质量。

U肋与面板焊接顺序

U肋与面板角焊缝焊丝位置

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形检测结果表明：采用上述工艺施焊的焊缝，焊缝有效厚度达到0.8-0.85倍U肋板厚，力学性能、抗弯性能、硬度等指标满足设计要求，接头断面无裂纹、气孔等缺陷。

δ8+δ16横位坡口角接

接头宏观金相照片

U肋与面板角焊缝的磁粉探伤

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形1.1.2顶、底板的对接焊接与收缩变形控制

根据钢箱梁结构特点，结合国内钢材的供货现状及火车运输界限，将每一节标准梁段分为47个块件，其中包括顶板板块14块，底板板块11块，斜顶板板块4块，斜底板板块4块，横隔板为12块，人行道单元2块。

钢箱梁板单元划分图

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形

顶、底板的对接采用实心焊丝CO2气体保护焊打底，埋弧自动焊填充盖面的单面焊双面成型技术。

组装马板

CO2打底焊

埋弧自动焊盖面一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形控制要点一：为保证焊缝质量，通过焊接工艺评定试验，确定最优坡口形式、焊接参数和焊接材料。接头名称坡

口

尺

寸代表接头焊接材料熔敷简图焊接参数焊道电流(A)电压(V)焊速(m/h)

道间温度（℃）气流量(l/min)δ12+δ12平位对接底板、斜底板板块（单元）对接ER50-6(φ1.2)116025＜20020225030H10Mn2(φ4)SJ1013～46402921.5δ16+δ16平位对接顶板、底板板块(单元)对接ER50-6(φ1.2)118026＜20020221028H10Mn2φ5SJ101其余6502821.5接头坡口形式、焊接方法、代表接头及工艺参数表一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形控制要点二：通过对对接焊接收缩量进行测量跟踪、准确预留焊接收缩量，制作焊前板单元定位样板、焊后检查样板，充分保证焊缝两侧相邻U形肋的中心距，且预置反变形，以保证焊后板块的尺寸精度和平面度。

两拼检查样板

面板双拼胎架一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形控制要点三：对单元件因运输或吊装等原因产生的变形进行矫正，后在单元合件拼焊胎架上，以纵横基准线为准，将两单元就位，确认对线无误、焊接间隙合理后，用卡兰将周边卡固。

板单元件划线

板单元对接前预拱示意图

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形控制要点四：由于拼接时，坡口间隙不匀易引起焊缝根部熔合不良，因此针对过大或过小的焊接间隙采用向前推或拉的运条方式及按线配切坡口来解决问题。按线切割板单元件对接坡口

CO2气体保护焊打底

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形控制要点五：为避免由于打底焊道较薄，焊缝受热后易下坠而导致反面余高过高等外观不良等问题，要求焊接完第一道埋弧自动焊后再去除衬垫，让受热下坠的焊缝金属有所依托，同时，为减小焊接变形，马板应在打底焊道焊接完成后等温度降低后再拆除。粘贴陶瓷衬垫

焊接引弧试板

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形检测结果表明：采用上述工艺施焊的焊缝，焊缝力学性能、抗弯性能、硬度等指标满足设计要求，焊缝外观质量良好，对接质量合格。序号项目允许偏差(mm)检查方法和频率数据分析合格率（%）最大值最小值平均值1长度±1.5卷尺检查+1.5-1.5+0.091002宽度±1卷尺检查+1-1-0.461003板边直线度≤2拉线、钢板尺200.761004板边平面度1/1000钢板尺、平尺100.51005U肋中心距端部±1卷尺检查+1-1+0.211006横向平面度≤2钢板尺、平尺200.921007纵向平面度≤4/4m范围钢板尺、平尺3.501.71008对角线≤3卷尺检查301.31009四角不平度≤5专用平台301.510010焊缝外观质量焊角尺寸合格；无气孔、咬边；焊波合格。11焊缝探伤检查合格一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形1.1.3横隔板对接焊缝的焊接与变形控制目前国内钢箱梁横隔板形式主要有搭接、整体对接和整体横隔板三种，由于考虑到搭接会导致偏心，整体横隔板会造成仰焊，影响桥面板的耐久性，对整体受力性能不利，因此，大跨径斜拉桥钢箱梁横隔板基本上采用上下两块或三块板组成的对接式横隔板，上下或上中下板块熔透对接，上板与顶板单元一起组装，板块间采用熔透对接方式相连。一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形控制要点：由于悬索桥横隔板有几种规格，对于较薄横隔板的立位焊接，采用单面焊接双面成型，是一种可以保证焊接质量的方案，但当板厚较大时，改双面坡口可以减小焊接填充量，降低劳动强度，并减小了焊接收缩和焊接变形量。

钢箱梁不同类型横隔板

箱梁顶板平面图

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形控制要点：整体对接式横隔板在长度方向采用立位对接，宽度方向采用仰横位对接。立位和仰横位对接横隔板板厚为12mm的，采用单面焊双面成型，背面贴圆弧槽陶质衬垫。对于特殊梁段部分板厚为16mm的，考虑到单面焊接填充量大，焊接变形严重，所以立位对接采用双面V形坡口进行焊接。横位对接16mm厚板采用不对称K型坡口，先焊接大坡口侧，再反面清根焊接小坡口侧，保证熔透。一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形

横隔板组焊：从一端开始，依次按线组装横隔板，最后安装工艺隔板。组装过程中辅以定位夹具、顶拉工具控制隔板位置精度和垂直度等项点，使横隔板间距满足标准要求。先焊横隔板焊缝，再焊其它焊缝。

横隔板组拼

横隔板焊前调整

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形横隔板对接焊缝严格按照已评定的焊接工艺参数进行，焊接间隙保证在6mm左右，为保证背面成型质量，陶瓷衬垫必须烘干、贴紧，焊接完成后及时清渣，清除飞溅。横隔板立位对接焊

焊缝修整、打磨

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形检测结果表明：采用上述工艺施焊的焊缝，焊缝力学性能、抗弯性能、硬度等指标满足设计要求，焊缝外观质量良好，对接质量合格。焊缝的级别、检验方法及检验范围焊缝部位焊缝级别探伤方法探伤比例探伤部位横隔板对接焊缝Ⅱ级超声波100％两端各1米，≤2米全探一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形2.2.4顶板接板与横隔板横位对接控制顶板接板与横隔板之间为融透焊缝，要求全部超声波探伤。此焊缝焊接形式困难，焊接量大，焊接变形大，对顶板高程影响大，为控制好顶板接板与横隔板横位对接必须采取相关控制措施。横隔板与顶板接板贴陶瓷衬垫

横隔板与顶板接板焊前马固

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形控制要点一：接板与横隔板粗对位。接板与顶板先进行整体组装，保证接板之间的距离与接板垂直度满足要求。在横隔板垂直度满足要求的前提下，在隔板上部两边点焊定位马板，使用插入式定位方法对接板纵向进行粗略定位。顶板与接板预先组装

横隔板垂直度调整

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形控制要点二：保证接板与横隔板组装间隙。接板与隔板之间组装间隙主要以顶板高程为准，并且兼顾接板与顶板间隙及焊接变形为原则进行精确定位。然后用马板将接板与隔板马固，进行焊接。定位托板、定位件示意

通过定位件调整顶板接板与横隔板组装间隙

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形控制要点三：接板与横隔板焊接变形控制。

1）焊接工艺参数见1.1.3章节有关内容；

2）对接间隙控制，使其控制在6～8mm，对不满足要求的接板进行局部配切，以便于控制焊接变形及外观成型；

横隔板单元配切坡口

顶板接板与横隔板组装间隙

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形控制要点四：接板嵌补段组装。接板嵌补段根据实际测量尺寸进行配切，用马板对接板进行精确定位后焊接；为减少接板焊接变形对隔板整体带来的影响，控制焊接顺序为：嵌补段先与接板两边焊接，再与顶板进行焊接，最后与隔板整体焊接。顶板接板嵌补段组装

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形2.2.5锚箱的焊接与变形控制

锚箱直接承受和传递索力，是钢箱梁的关键部件，其制作精度和焊缝质量要求较高，全熔透焊缝较为集中，会产生较大的焊接变形。锚箱单元由承力板、部分斜顶板和耳板等组成。耳板和承力板的焊缝为直接传力焊缝，是该桥的关键承力区，因此，耳板在箱体上的位置精度及耳板与承力板的焊接质量十分重要。为了便于翻身、保证熔透焊缝焊接质量，将锚箱单元所包含的斜顶板单元分三段制造，锚箱单元沿吊点中心向两侧各取2m，构成4m长的锚箱单元；两侧的其余部位，按斜顶板单元制作。

锚箱翻身焊接

锚箱焊接

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形控制要点一：锚箱耳板、补强板、承力板、吊耳加劲板在板材预处理后用数控切割机精密切割下料。

钢板下料前滚平

钢板预处理

数控切割下料

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形控制要点二：按焊接工艺评定试验确定焊接方法、焊接坡口等参数，选择多道线能量小的焊接工艺，减小焊缝应力叠加，避免层状撕裂。

焊缝接头坡口形式、焊接方法、代表接头及工艺参数表接头名称坡

口

尺

寸代表接头焊接材料熔敷简图焊接参数焊道电流(A)电压(V)

道间温度（℃）备注δ30+δ12平位熔透角接承力板与斜顶板、斜底板熔透角焊缝E71T-1φ1.2124028＜200气流量(l/min)20，反面焊第17道前清根其余28032其余23028δ30+δ16平位熔透角接锚腹板与承力板熔透角焊缝E71T-1φ1.21-722028＜200气流量(l/min)20反面焊第7道前清根8-1024030δ30+δ40横位角接耳板加劲与耳板坡口角焊缝E71T-1φ1.21-1427033≥50＜200预热50℃，气流量(l/min)20一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形控制要点三：用铣床加工承力板豁口的焊接坡口，以耳板底边和耳板板厚中心线为基准，在镗床上加工销孔及耳板补强板，确保销孔的孔径公差和垂直度公差。耳板组焊补强板后，采用锤击工艺消除焊接应力。

数控铣床加工焊接坡口

镗床加工销孔

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形控制要点四：在胎型上组装锚箱合件，以控制组装精度和减少焊接变形。

锚箱胎型

锚箱组拼

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形控制要点五：锚箱结构比较复杂，由于其熔透焊缝较多，焊接难度较大；锚箱合件采取90－180度翻身，工艺上尽可能采用平位焊接，锚箱的焊接顺序为：(1)焊接耳板和补强板焊缝：用CO2半自动焊焊接，焊丝为E71T-1，φ1.2。(2)焊接耳板与承力板焊缝：由于该处焊缝为主要受力焊缝，焊接质量要求高，且承力板板厚较大（30mm），焊接变形较大。为了保证焊接质量，采用双面K形对称坡口焊缝，第一面坡口侧焊完两道后，焊接第二面焊缝，再焊第一面剩余部分焊缝。用CO2半自动焊焊接，焊丝为E71T-1，φ1.2的药芯焊丝。焊接时对称施焊，以减小焊接变形。(3)焊接承力板和斜顶板焊缝：采用K形坡口，CO2半自动焊焊接，焊丝为E71T-1，φ1.2的药芯焊丝。该焊缝在锚箱合件上，采取90－180度翻身，尽可能采用平角位焊接。锚箱翻身焊接

锚箱承力板焊接

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形控制要点五：锚箱结构比较复杂，由于其熔透焊缝较多，焊接难度较大；锚箱合件采取90－180度翻身，工艺上尽可能采用平位焊接，锚箱的焊接顺序为：(1)焊接耳板和补强板焊缝：用CO2半自动焊焊接，焊丝为E71T-1，φ1.2。(2)焊接耳板与承力板焊缝：由于该处焊缝为主要受力焊缝，焊接质量要求高，且承力板板厚较大（30mm），焊接变形较大。为了保证焊接质量，采用双面K形对称坡口焊缝，第一面坡口侧焊完两道后，焊接第二面焊缝，再焊第一面剩余部分焊缝。用CO2半自动焊焊接，焊丝为E71T-1，φ1.2的药芯焊丝。焊接时对称施焊，以减小焊接变形。(3)焊接承力板和斜顶板焊缝：采用K形坡口，CO2半自动焊焊接，焊丝为E71T-1，φ1.2的药芯焊丝。该焊缝在锚箱合件上，采取90－180度翻身，尽可能采用平角位焊接。锚箱翻身焊接

锚箱承力板焊接

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形控制要点六：锚箱定位组焊锚箱结构复杂，空间狭小，焊缝密集。锚箱采用先加工锚箱合件、后总拼现场组装的方法，在斜顶板上开焊接手孔，确保各焊缝施焊的宽松条件，且有利于精度的控制。具体工艺如下：1用胎架将锚箱承力板、锚箱腹板、部分斜顶板、吊耳组焊成锚箱合件，矫正后划出纵横组装线。2待钢箱梁组装至斜底板前，将锚箱合件以边测量塔和斜底板上的横基线为准进行组装，将所有焊缝施焊完毕，并对斜底板与承力板、腹板、横隔板的熔透角焊缝进行超声波探伤。3组焊箱外劲板及先前断开的板条纵肋嵌补段，采用手工电弧焊，E5015φ4焊条进行焊接。锚箱位置开焊接手孔

锚箱单元组装

锚箱与斜顶板内部焊接一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形检测结果表明：采用上述工艺施焊的焊缝，焊缝力学性能、抗弯性能、硬度等指标满足设计要求，几何尺寸满足制造工艺要求，焊缝外观质量良好，焊接质量合格。δ30+δ12平位熔透角接接头断面金相照片

δ30+δ40横位角接接头断面金相照片

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形1.1.3.横隔板单元件制作与整体组拼控制技术3.1横隔板单元件制作难点控制3.2横隔板整体组拼难点控制一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形横隔板是箱形梁组装的内胎，它的周边加工精度和U型肋槽口精度的控制是确保钢箱梁几何精度，顺利组装的关键。大跨径桥梁钢箱梁宽度大，板单元间纵向对接缝较多，焊接变形对钢箱梁宽度影响较大。因此必须对隔板单元件制作和组拼进行控制。一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形3.1横隔板单元件制作难点控制钢箱梁隔板材质主要为δ10、12、16mmQ345D钢板，焊接收缩对隔板长度方向和平面度影响较大。如何保证隔板焊接完成后，焊接变形对单元件尺寸和U肋槽口尺寸以及隔板平面度的影响是隔板生产的最大难点。

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形控制要点一：对钢箱梁整体横隔板进行合理的分块。根据现场制造要求，将横隔板划分为三个单元件，中隔板、边隔板和角隔板。横隔板划分单元前，先在钢板上划纵横基线、托板位置线及机加工刨线。

横隔板分块示意图

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形控制要点二：单元件全部采用数控下料，先数控精切人孔、管线孔，最后切割周边，保证其制造精度。对单元件长度方向预留较为合适的工艺量并均匀分布于各个U肋槽口，保证槽口尺寸。横隔板数控下料

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形控制要点三：下料后对隔板进行预处理释放应力，尽量减少应力集中，有助于对接焊的应力变形。横隔板辊板消除下料残余应力

辊板设备

一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形控制要点四：对隔板板肋焊接顺序进行调整：中间→两边→四周。在板肋焊接前，先对线定位组装。横隔板板肋定位组装

焊横隔板中间板肋焊横隔板周边板肋一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形控制要点五：横隔板单元件焊接完成后，采用控制火焰温度和密集形梅花点进行火焰调直，保证单元件平面度。横隔板火焰调平横隔板平整度检查一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形3.2横隔板整体组拼难点控制3.2.1横隔板U肋槽口与底板U肋吻合控制如何保证隔板U肋槽口与底板U肋相吻合是隔板精确组装的难点之一。黄埔大桥悬索桥钢箱梁底板总宽28300mm，板厚为δ10mm，有10条纵向对接缝，焊接收缩量大。为使横隔板U肋槽口能与底板U肋吻合，保证整体隔板组装顺利，对板单元对接焊缝，预留较为合适的焊接收缩量，确保底板接完后，所有U形肋间距尺寸在预想范围内；另外，给隔板U形肋槽口每边预留了2mm工艺量，以解决U形肋间距误差对隔板组装的影响，而且对隔板与U形肋的焊缝，提出了相应的要求。横隔板与底板U肋插入式构造横隔板与底板U肋的焊缝连接一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形控制要点一：底板定位在专用总拼胎架上以纵横基线为准，用经纬仪、水准仪对底板基线、高程进行精确定位后，用弹性马板马固，进行施焊以满足底板要求。为控制及减少焊接变形，角焊缝焊接顺序由中间向两边进行对称施焊。底板定位底板焊接一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形控制要点二：K7立位贴角焊，预先将此处的横隔板局部先加工7×7mm的倒角，待各板件精确定位后，从下至上采取连续焊过倒角的方式，将此处填实。过焊孔处不得熄弧、引弧。焊接设计要求现场焊接一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形3.2.2横隔板整体组拼及焊接难点控制为保证横隔板整体组拼顺利，主要采取了以下措施：1）隔板定位组装顺序为：中隔板→边隔板→角隔板；2）定位：隔板定位后用丝杠支撑，调整隔板垂直度；3）焊接：先对隔板进行立位对接，使得隔板在横向能自由收缩；横隔板立位对接为45度坡口的单面焊双面成型焊缝，并要求全部探伤；4）修整：对隔板整体平面度、垂直度、高程进行修整。修正完成后组装隔板角点加劲，及立位对接处隔板加劲嵌补段。横隔板从中间往两边组装一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形隔板垂直度检查隔板对接间隙检查隔板高程控制角隔板焊接质量检查一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形4.其它关键技术4.1钢箱梁单元件消除残余应力的特殊方法4.2钢箱梁横隔板不同形式焊接方法4.3钢箱梁的线性控制办法一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形4.1钢箱梁单元件消除残余应力的特殊方法4.1.1滚板机处理4.1.2振动时效处理一、钢箱梁制造关键技术1焊接质量与焊接变形采用辊板机处理板件，不仅能保证钢板平面度，更能消除钢板轧制、下料后残余应力，能更好控制焊接变形。如在面板单元焊接U肋前，横隔