广州新光大桥钢结构拱肋拴焊工艺

广州新光大桥钢结构拱肋拴焊工艺

王坤生

贵阳市城市发展投资（集团）股份有限公司贵阳市550081

摘要：简述广州新光大桥刚结构拱肋的拴焊工艺，介绍钢拱肋焊缝的焊接及结构件的拴接工艺特点。

关键词：新光大桥；刚结构拱肋；施焊工艺；栓接工艺

新光大桥是连接广州番禺的一座特大桥梁，跨越广州南珠江，全桥跨布置为（3×50）m+（177+428+177）m+（3×50）m，全桥长1083.20m。其中主桥为（177+428+177）m三跨连续下承式钢箱桁架拱桥，拱肋由上下弦杆、腹杆及联结系组成。弦杆截面为箱型(高×宽)1580×2100mm，腹杆截面呈H型，截面形式为(高×宽)H2098×800mm和H2098×600mm两种，全桥在两侧拱肋间共设置11处横向联结系。

拱肋弦杆与腹杆间采用高强度螺栓节点拼接；拱肋弦杆各节段间采用拴焊接混合的方法连接，即对上下弦杆连接环缝采用工地熔透焊接，箱内纵肋之间加连接板用高强度螺栓连接；横向连结系与拱肋间采用高强度螺栓节点拼接，纵横梁上翼缘连接采用工地熔透焊接，下翼缘及腹板采用高强度螺栓节点拼接。

1单节段箱型（上下）弦杆，H型腹杆

新光大桥主拱钢拱肋、边拱钢拱肋的加工安装、焊缝焊接及结构件的拴接等，是关系到拱肋结构质量和提升合拢精度的关键控制环节，对此提出了很高的标准要求。全桥钢结构材质除节点板采用Q345qE钢外，其余均采用Q345qC钢，其中对钢结构母材中的S、P含量作特殊要求，即S含量不大于0.01%，P含量不大于0.025%。为确保桥梁线形和拴孔重合率，整个拱肋部分需要分批进行整体平面拼装工艺，首轮拼装结束后留下最后一个节段参加下一轮次的拼装，依次类推（见主拱中段拱肋结构拼装提升工艺图）。节段预拼时，按拼装图给定的参数调整好桥梁线形及各部尺寸后，组焊纵肋嵌补合拢段，并在腹杆与弦杆连接处投钻一侧拱肋节点板孔，用螺栓拴接。根据新光大桥拱肋整体提升方案，拱肋提升大单元全桥共5段，即主拱中段、主拱边段（两段）、边拱段（两段），每段为两单片组成拱肋结构，单片重约510吨。

1.1拱肋焊接

1、施工前根据设计图纸和技术文件编制焊接工艺评定书，进行地面、水上高空连接焊接工艺评定试验，并编写焊接工艺评定报告。

进行焊接工艺准备工作，检查焊件的几何尺寸、坡口尺寸、焊接间隙、焊接部位的清理情况。除锈后24h内必须焊接，以防接头再次生锈或被污染，否则应重新除锈后再施焊。对工艺要求预热焊接的焊件进行预热，采用电阻加热或火焰加热，预热温度宜达到要求上限，预热范围每侧100mm以上。本桥钢结构节段间环缝为横桥向对接焊缝，是主要传力焊缝，要求100%熔透和100%无损检测。预热后进行定位焊，定位焊可采用手工焊或CO2气体保护焊，在焊接过程中，板件的拼接焊缝与结构焊缝的间距应不大于100mm；待定位焊完成后进行埋弧自动焊，埋弧自动焊缝的端部须焊引弧板及引出板，其材质、坡口与所焊焊件相同。焊后应待焊缝稍冷却后再敲去熔渣。焊接时须按焊接工艺规定的焊接位置、焊接顺序及焊接方向施焊。有顶紧要求的肋板，应从顶紧端开始向另一端施焊。

拱肋焊接作业部分在水上高空操作，由于水上高空施工条件差，焊缝拘束度很大，水上高空焊接施工的环境温度宜在5℃以上，相对湿度不大于80%，风力不大于5级。若在露天或雨天施焊时，应采取有效的防风、防雨、防潮措施。当定位焊出现裂纹或其它严重缺陷时，应查明原因再清除缺陷并补充定位焊。埋弧自动焊尽量采取对称施焊工艺顺序，以减小焊接变形和焊接残余应力。埋弧自动焊施焊时不应断弧，如出现断弧，则必须将停弧处刨成不陡于1∶5的斜坡，并搭接50mm再继续施焊，焊后将搭接部分修磨匀顺。多层焊施焊过程中每焊完一道，必须将熔渣清除干净，并将焊缝及附近母材清扫干净，再焊下一道。焊后采用火焰切割方法切掉引板，清理熔渣及飞溅物，并打磨平顺。

焊缝检验及焊接接头性能要求，根据《新光大桥钢结构制造及验收规则》的要求，板厚≥32mm的钢板应探伤交验，焊缝不得有裂纹、未熔合、焊瘤、夹渣、未填满弧坑等缺陷，焊缝的外观质量和内部质量应满足验收要求。检验不合格的焊接件，在未返修合格前不得进入下一道工序。焊缝返修不宜超过两次，超过时应分析原因后再处理。

2高强度螺拴施拧连接

钢构件连接孔在安装高强度螺拴前，应清除飞边、毛刺等附着物，摩擦面应保持干燥、整洁，螺拴连接施工不宜在雨中作业。新光大桥高强度螺拴施工预拉力按下表的规定值执行

高强度螺栓的安装，螺栓应能自由穿入，如遇螺栓不能自由穿入拴孔时，不得强行将螺栓打入，应用铰刀进行修孔，不得用气割扩孔，修孔后应清除孔边毛刺，并将碎屑清除干净。螺栓拧紧的顺序为：从板束刚度大、缝隙大之处开始，对大面积连接节点宜从螺栓群中间向外侧进行拧紧，施拧时，不得采用冲击拧紧和间断拧紧；用扭矩法拧紧高强度螺栓连接副时，施工扭矩扳手在作业前应进行校正后，分初拧、复拧和终拧依次进行，质量验收应终拧4小时以后、24小时以内完成扭矩检查。终拧扭矩采用松扣、回扣法检查，先在螺栓与螺母上做标记，然后将螺母退回30°，再用检查扭矩扳手把螺母重新拧至原来位置测定扭矩，该值不小于规定值的10%时为合格。终拧检查合格的螺栓，应做标记，外漏部分立即涂上防护油漆。

广州新光大桥钢拱肋的加工制作、拼装拴焊后，整体提升合拢，合拢就位精度为20mm，这种精度说明了刚结构拱肋制作安装与拴焊接工艺控制是非常成功的。其成功之处有以下几方面：1）拱肋分批进行平面预拼装，按拼装图调整线形和尺寸，控制较好；2）拱肋定位焊定位精度高，无扭曲变形，埋弧焊一次成型达99.9%，焊接质量达到优质标准；3）螺栓的拴接严格控制了安装和施拧环节，降低了拱肋变形。

广州新光大桥的成功建成，为拱桥向更大跨度的发展提供了新思路。其主拱中段拱肋3078吨整体提升就位，为我国桥梁建设史增添了新的篇章。