探析钢桁梁桥焊接整体节点杆件的制造技术

探析钢桁梁桥焊接整体节点杆件的制造技术

蔡东才

河钢承钢公司能源事业部067101

摘要：随着社会的发展与经济的进步，我国工业技术日渐成熟，尤其在焊接制造技术方面已经领先于世界相关技术，在各个桥梁制造上得到广泛应用。基于此，本文以焊接整体节点杆件的制造技术为研究，通过对整体节点杆件结构的共性进行分析，从此项工艺制造技术出发，分别从折线形整体节点杆件线形控制、相关质量保障、多节点式整体节点杆件制孔精度等方面详细阐述钢桁梁桥焊接整体节点杆件制造实践。

关键词：钢桁梁桥焊接；整体节点；制造技术

引言：自从孙口黄河桥的成功使用，我国钢桁梁桥焊接整体节点结构被广泛关注，该技术的出现，减少了高强度螺栓与拼接板件的使用数量，一定程度上减少了资源上的浪费，经过技术的不断优化与调整，缩短了工程安装时间，并普遍应用于桥梁焊接上，除了广泛应用在平弦杆件上，就连拱座和拱弦等结构也应用了该技术，并逐渐发展出平行四边形、板桁结合形等多个新特点。

1.整体节点杆件结构共性分析

不管整体节点杆件采用的是平行四边形还是矩形截面，应用在任何一个部位，都具有共性，其主要包括以下几点：杆件与节点之间经过焊接最终形成一个整体，在单件中有一个或者两个节点，平直段和节点板采用不同厚度对接焊的方式进行焊接；利用高强度的螺栓在弦杆中进行焊接，拼接的时候采用四面拼接，极边孔距的精度必须控制好；对拼与插入式连接应用在腹杆与弦杆节点板之间，插入式连接的时候节点板内的宽度要和腹杆配合，确定插入顺利以后再进行摩擦面之间的密贴处理；集熔透对接焊缝、棱角焊缝和熔透角焊缝可以将焊缝之间更加密集。

2.工艺制造技术分析

达到基线系列的目的如下：（1）节点板和竖板接料的时候要控制接料保持线形和直度；（2）在进行组装单元件的时候，可以将其作为纵肋组装基准，基线系列必须成为组装箱体的基准；（3）基线系列作为整体节点杆件保持制造精度的基础，也是控制与检测焊接是否变形的基准，特别是扭曲变形的时候，基线系列更是能发挥它独特的作用，同时，基线系列也是钻孔的基准。

重要零件的机加工是该制造工艺成功的前提，箱体内隔板、竖板与节点板机加工、接头板机加工以及水平板机加工两边，需要严格控制其宽度，从而有利于在节点板内部的宽度尺寸进行合理控制。其中，箱体内隔板作为控制杆件的断面尺寸的重要零件，起到了防止扭曲变形的作用，当相关技术人员在进行箱体组装的时候会将箱体内隔板作为杆件的内胎，进行施工操作时必须保持内隔板的尺寸精度与垂直度。箱体进行组装的时候必须在平台上或者专用的胎型上进行操作，正位、反位以及卧位组装的方式使杆件的组装方法具有针对性，有利于对精度进行控制，保证最后焊接的质量。

根据组装的顺序和步骤，确定焊接时的先后顺序，在对焊接质量有所保证的前提下减小焊接变形的可能性。对此，施工技术人员会要求主箱体的四条主角进行焊缝时保持同一个方向焊接，在下水平板的侧面两条棱角进行焊接时也同时焊接。组装箱体后，外侧四条主焊缝采用二氧化碳气体保护焊打底加上埋弧自动焊的焊接方式，进行焊接的时候需要保证四条主焊缝在平台或者专用胎型上同一个方向对称施焊，从而有效防止扭曲变形。主焊缝焊接后组装并焊接箱体两侧的横梁接头板，横梁接头板的组装位置仍以有孔纵肋的栓孔为基准划线进行，并确保与内部横隔板对应。在进行上水平板与下水平板之间的箱外纵肋分段组装，有利于方便穿过箱外横梁接头板，纵肋两端遮挡箱体竖板栓孔的部分待箱体钻孔完成后组焊。

3.钢桁梁桥焊接整体节点杆件制造实践

3.1折线形整体节点杆件线形控制

钢桁梁桥焊接整体节点杆件制造实践过程中，对折线形整体节点杆件进行线形控制十分重要，具体体现在以下几个方面:（1）竖板接料线形控制方面，必须保证接料的线形，根据上文提到的基准线系列进行严格控制，建议利用三点控制的方法将操作简单化处理，可以在竖板平直段上的边缘位置做出一条水平线，并将这条水平线延长，在节点板的中心位置作为折弯点，再确定节点板上边缘端部高度的相关坐标数据，将三点连接成一条折线，以此作为竖板的线形，此外，杆件的平直段必须长于折线段，根据长边确定短边，制作流程简单化切精准度较高。（2）孔群角度控制方面，建议运用覆盖式机械样板卡钻方法，利用子母样板，将母样板作为大型整体覆盖式样板，设置各个孔群的定位，将子样板作为小型满孔机械样板，根据母样板上面的定位孔定位接钻余孔。

3.2板桁结合式整体节点杆件穿出式节点板与上水平板焊接的质量保障

以南京大胜关长江大桥的施工作为举例，该工程采用了板桁结合式整体节点弦杆技术，箱形节点板穿出了上水平板，因为疲劳控制，穿出上水平板的部位需要两者熔透。南京大胜关长江大桥选择的施工方案是在上水平板的单面V型坡口出，该方式有利于将缺陷方便清楚，保证施工时焊缝处能够有效的熔深，虽然这种方案焊接的时候变形程度较大，但是在工艺上可以采取相关措施，减少其变形的程度。在该种方案的操作下，焊接的顺序为：杆件呈现反位槽型的时候，焊接上水平板和竖板间的箱体内部侧面贴角焊缝，箱体内部焊脚的尺寸保证熔透焊缝处在外侧不会漏出。该步骤完成操作后，采用碳弧气刨清跟，然后用砂轮进行打磨，直到打磨光滑位置，再用二氧化碳气体进行根部打底焊道，最后将埋弧自动焊进行盖面的焊接。

3.3多节点式整体节点杆件制孔精度保证

在进行钢桁梁桥焊接整体节点杆件制造实践中，必须对多节点式整体节点杆件制孔的精度有所保证，以吉茶高速公路矮寨桥为例，吉茶高速公路矮寨桥在进行施工的时候就采用多节点式整体节点杆件的处理方法，单件杆件有两个或者更多的节点，竖板上由于平直段和节点板之间的厚度不相同，会设置三道或三道以上对接焊缝，关于箱体主焊缝的焊接，会造成两个节点之间的距离很难控制，尤其是关于孔位精度方面。所以，吉茶高速公路矮寨桥在进行施工的时候从两个节点之间距离问题和孔位精度问题两方面考虑，第一种方法是焊接收缩量的预料，在进行接料的时候确保直度，减少施工时修整量，第二种方法是龙门数控和覆盖式样板之间的相互配合，简单来说，就是杆件的高度和宽度能够顺利通过龙门数控，在两个节点和两端的位置选择龙门数控，并进行孔钻制定位孔，配合短样板。如果杆件的高度和宽度无法顺利通过龙门数控，可以将控们数控钻制一段进行定位孔操作，配合大型整体式覆盖样板就可以了。

总结：总而言之，钢桁梁桥焊接整体节点杆件制造实践中，关于各个类型的整体节点杆件制造，只要了解其共性结构的同时，针对个性特点，找出存在的主要矛盾与问题，将传统的制造工艺进行改进与创新，选择最经济的方案解决矛盾，在保证施工质量的基础上提高施工的效率，升级相关加工设备，致力于钢桁梁桥焊接整体节点杆件制造工艺技术变的更加简单化、便捷化，使工艺更加先进。

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