大跨度斜拉桥和悬索桥钢箱梁制造技术

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1、大跨度斜拉桥和悬索桥钢箱梁制造技术史永吉史志强刘晓光曾志斌孙国安文峰白玲(铁道部科学研究院北京100081)摘要：近年来，我国建成和正在建设的大跨度钢箱梁斜拉桥和悬索桥已有十余座，跨长达到世界级水平．我国钢箱粱制造技术虽处于起步阶段，但是借鉴发达国家钢箱粱制造经验，通过这些桥梁的实践．摸索了一整套钢箱梁制造方法，生产工艺流程，焊接质量、焊接变形和几何精度的控制措施。从而在较短的时间内使我国钢箱梁制造技术有了飞跃的进步．关键词斜拉桥悬索桥钢箱梁制造工艺流程质量控制O前言自从1966年英国Severn桥(主跨988m的悬索桥)第一次采用扁平流线形钢箱梁作为主梁以来，因其抗风稳定性能好

2、、重量轻、工厂制造质量易于保证、安装和制造工期短等优点，现己成为大跨度斜拉桥和悬索桥加劲梁的主流结构形式。近几年来，随着我国交通工程、高速公路网的建设，已建成或在建的跨度超过500m的钢斜拉桥和钢悬索桥10余座(见表1)．图l为斜拉桥和悬索桥’的典型例子，图2为钢箱梁典型断面。表1我国近期建造的钢箱梁悬索桥和斜拉桥类别桥名跨长(m)钢箱梁特点建造年代单跨钢箱梁(宽x高=20．6×3．Ore)，用西陵长江大桥9001996年钢量约O．76万吨单跨钢箱梁(宽x高=35．6x3．Om)．用虎门珠江大桥8881997篮钢量约1．3万吨三跨连续全焊钢箱梁(宽×高=36．6x厦门海沧大桥23

3、0州；48+2301999年3．0m)，用钢量约1．6万吨单跨全焊钢箱粱(宽×高=36．9×悬索桥江阴长江大桥13853．Om)，用钢量约1．9万吨1999焦三跨连续全焊钢箱粱(宽x尚=37．Ix鹅公岩长江大桥2l纠600十212建设中3．0m)，用钢量约I．43万吨单跨钢箱梁(宽x高=30．OX3．Om)。用宜昌长江大桥960建设中钢量约1．09万吨单跨全焊钢箱梁(宽x高=38．2x2000年底镇扬长江大桥14903．Om)。用钢量约2．2万吨开工混合加劲梁，2X47m为PC箱梁．中间汕头宕石大桥2×47+lOO+518+160+2×47718m为钢箱梁(宽×高=32．7x3．

4、Om)。1998玺用钢量约0．96万吨混合加劲梁，中间906．3m为钢箱梁(宽武汉长江三桥主跨6181999年×高=30．3x3．Om)，用钢量约1．25万吨斜拉桥三跨连续钢箱粱(宽x高=38．2×南京长江二桥305+628+3052000釜3．5m)，总用钢量约1．9万吨五跨连续钢箱粱(宽x商=38．8x军山长江大桥48+204+460+204+48建设中3．0m)，总用钢量约1．64万吨苏通长江大桥主跨约1000正在进行方案设计规划中(a)南京长江第二大桥(斜拉桥)76竹?们骶m‰m，丌m椰斫砌腑唧?／—‘、‘==每k’一(b)厦门海沧大桥(悬索桥)图l典型的斜拉桥和悬索桥●

5、(a)汕头宕石大桥(斜拉桥)(b)南京长江第二大桥(斜拉桥)(c)厦门海沧大桥(悬索桥)图2典型的钢箱梁断面钢箱梁是斜拉桥和悬索桥的主要组成部分，如何制定合理的制造工艺流程，并应用新技术、新工艺来确保钢箱梁的制造质量，降低成本，缩短工期，不仅是我国也是世界桥梁建设的重要课题。本文结合这些桥梁的钢箱梁制造实践，概要介绍了钢箱梁的制造方法、工艺流程、焊接质量和几何精度控制措施，以及通过新技术、新工艺的应用，大幅度提高了生产效率，缩短了工期。1．钢箱梁的制造特点1．1从制造角度划分钢梁的类别从制造角度看，钢梁结构可分为三类：(1)杆系结构，如板梁、桁架等．是由一根根杆单元杆件组成，杆件

6、(H型、口型、T型断面)在工厂焊接制造并制孔，工地用高强度螺栓连接成桥；(2)板系结构，如大断面箱梁，是由一块块带纵横加劲肋的板单元构件组成，板单元构件在工厂焊接制造，箱梁节段在便于运输的现场组装、焊接，然后吊装连接成桥；(3)管系结构，如钢管拱、网架等，是由一根根管构件组成，管构件(或管构件组成的节段)在工厂焊接制造，工地通过管一管对接和相贯线连接构成整体结构。1．2设计对钢箱梁制造的要求大跨度钢斜拉桥一般采用平衡悬臂法逐段安装架设，悬索桥一般采用逐段吊装铰接连接法架设，即钢箱梁应按照设计要求分段预制，然后运至桥位逐段吊装。钢箱梁节段之间全断面对焊连接，直至合龙。成桥后钢箱梁拱

7、度应符合设计设定的要求。由此可见，钢箱梁制造中，不仅焊接质量是重要控制项点，其几何精度的控制是另一项难度更大的课题，它包括钢箱梁长、宽、高和所有板的平整度，相邻钢箱梁节段端口和全部纵向肋的精密匹配，以及数十段钢箱梁连接成桥后的拱度、中心线偏差和桥梁总长度。1．3钢箱梁制造要点钢箱梁为正交异性板结构，即由互为垂直的面板、纵肋和横肋组成的箱体结构，基于这一构造特点和设计要求，钢箱梁制造应周到考虑以下要素：(1)制定合理的整体工艺设计方案对于大型钢箱梁制造，首先应设计合理的工艺流程，便