连续钢桁系杆拱桥钢梁制作工艺方案

大胜关长江大桥主桥采用连续钢桁系杆拱结构，这是一项复杂的工程系统，涉及多条铁路线和多线高架桥。钢桁梁由1734根主桁构件组成，材质采用新Q420qD钢和Q370qD钢，全桥钢梁总重约82308吨，是我国铁路建设的重大工程。

主桥钢梁概况与基本参数

主桥上部结构连续钢桁系杆拱，桁宽30.0m，采用三片桁架，变节间布置。除3个主墩墩顶采用8个15m节间外，其余均为12m节间。主桁杆件共有1734根，主桁弦杆采用整体节点，最大杆件重约111t。

主要技术指标

• 主桁材质：Q420qD钢、Q370qD钢
• 桥面系材质：Q370qD钢
• 联结系、轻轨材质：Q345qD钢
• 辅助结构：Q235B
• 杆件总数：1734根
• 最大杆件重量：约111吨
• 全桥钢梁总重：约82308吨

焊接材料与涂装体系

钢梁制造采用多种焊接工艺和涂装材料，以适应复杂的应力条件和环境要求。不同钢种配备不同的焊接材料，确保焊接质量满足设计要求。

钢材焊接材料配置

• Q420qD：埋弧焊焊丝H08MnMoA、焊剂HJ350、手工焊条J557MoV
• Q370qD：埋弧焊焊丝H08Mn2E/H08MnE、焊剂SJ101q、手工焊条SHJ507Ni、气体保护焊丝E712C
• Q345qD：埋弧焊焊丝H08MnA、焊剂SJ101q、手工焊条J507、气体保护焊丝E712C

涂装材料体系

• 底漆：特制环氧富锌防锈底漆（80μm）
• 中间漆：环氧云铁中间漆（80μm）
• 面漆：脂肪属聚氨脂面漆（80μm）
• 总涂层厚度：240μm

钢梁制造的主要特点与难点

该工程的钢梁制造具有以下特点：跨度大、节间多、杆件规格品种繁多、精度要求高、构件尺寸大。主要难点包括Q420qD新钢种焊接、厚板焊接、熔透角接等。

制造难点与要点

• Q420qD新钢种焊接难度大，易产生冷裂
• 厚板焊接（板厚80mm）需采用熔透角接，质量控制困难
• 整体节点尺寸大（最大6633mm×8250mm），孔群不一致，制孔精度要求高
• 试拼节段大（最大85m×195m），对场地和设备要求非常高
• 材料品种多、量大（近8万600吨），混料风险高
• 单杆件重量大（最大111吨），吊装翻转难度大

关键工艺措施

针对上述难点，采取了一系列关键工艺措施，确保钢梁的制造质量和安全性能。

Q420qD钢焊接措施

• 通过焊接试验确定焊接参数
• 选择合适焊材，用小线能量、多道焊法
• 采取预热及控制层温办法防止冷裂
• 焊后进行热处理消除残余应力
• 使用高水平焊工操作

厚板角接熔透焊措施

• 通过焊接试验确定焊接工位和焊接顺序
• 采用远红外加热器温控仪控制预热温度
• 用温度测量仪控制层间温度
• 焊接工位采用船形埋弧焊，反面清根气刨清理
• 焊接一次连续完成，焊后及时热处理

制孔精度控制措施

• 采用先打定位孔，再用整体覆盖模板钻孔的方法
• 采用全站仪精密测量划线技术
• 大量节点板、拼接板采用数控钻孔技术
• 无法进入数控钻床的大型节点板采用精密划线模板钻孔
• 一次入胎，一次三维定位钻孔，确保孔的同心度

生产场地与设施布置

钢梁生产分为三条流水线布置，分别在重型钢构厂、桥梁厂、结构厂生产。各厂房配备了龙门起重机、桁车、喷砂车间等完整的生产设施。

主要生产设备配置

• 桥梁厂：21m×150m厂房两座，主要承担轻轨及桥面板（19262吨）
• 结构厂：21m×100m厂房4座，平面联结系及辅助结构（14197吨）
• 重型钢构厂：30m×200m厂房两座，主桁杆件（47701吨）
• 试拼场地：最大边跨16m×96m，中支点77m×183m，主跨35m×211m

常见问题

为什么Q420qD钢既怕冷又怕热？

Q420qD钢含碳量和合金元素较高，冷却速度快时易形成脆硬的马氏体组织导致冷裂；加热温度过高或冷却不当又会产生热裂。因此需要精确控制预热温度、层间温度和焊接线能量。

如何保证试拼的精度和安全？

试拼采用平面辗转局部试装法，先试装4～6个节间，逐段检验调整。用试孔器检查孔位，要求95%孔能自由通过比设计孔径小0.5mm的试孔器，100%通过小0.75mm的试孔器。

混料防止措施有哪些？

通过材料标记、登记、下料编号的追溯体系，自行编制钢板号，将板号移植到零件号再到杆件号。焊材也采用不同色标和颜色焊丝盘区分，确保不出现材质混用。

小结

大胜关长江大桥的钢梁制造是钢结构工程的典范，涉及新钢种焊接、超厚板焊接、精密制孔等多项关键技术。江苏杰达钢结构工程有限公司借鉴该项目的技术经验，已形成了完整的大型桥梁钢梁制造能力，能够胜任各类高难度的钢梁加工和安装任务。