钢桥梁制造技术及发展方向.pdf

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1、钢桥梁制造技术及发展方向钢桥梁制造技术及发展方向中铁宝桥集团有限公司中铁宝桥集团有限公司李军平李军平2016 年年 8月月目录目录Content目录2.1 钢箱梁制造技术及耐久性控制钢箱梁制造技术及耐久性控制2.2 钢桁梁建造技术及发展钢桁梁建造技术及发展2.3 桥梁钢塔制造技术及线形控制桥梁钢塔制造技术及线形控制3.钢桥梁发展方向钢桥梁发展方向1.前言前言2.各类钢桥梁制造技术各类钢桥梁制造技术5.结束语结束语4.钢桥梁发展存在问题及建议钢桥梁发展存在问题及建议前言前言1近近20年来年来，随着我国国民经济的发展随着我国国民经济的发展、冶金技术冶金技术的提高的提高，以及设计水平以及设计水平、加

2、工和施工装备水平的提升加工和施工装备水平的提升，我国桥梁建设取得了快速发展我国桥梁建设取得了快速发展，各类造型别致各类造型别致、跨江跨江跨海跨海、在世界桥梁建设史上具有一定影响的桥梁不断在世界桥梁建设史上具有一定影响的桥梁不断涌现涌现，同时同时，也带动了钢桥梁制造技术的进步也带动了钢桥梁制造技术的进步。随着环保理念的加强和去产能政策的推出随着环保理念的加强和去产能政策的推出，为钢为钢结构在公路中小跨度和市政桥梁上的推广应用带来了结构在公路中小跨度和市政桥梁上的推广应用带来了新的契机新的契机，进而进而，有利于改变钢桥梁占比极低的现状有利于改变钢桥梁占比极低的现状，为交通运输行业的健康为交通运输行

3、业的健康、可持续发展打好基础可持续发展打好基础。大跨度桥梁以钢桥梁或组合桥梁为主大跨度桥梁以钢桥梁或组合桥梁为主，其制造其制造、架设技术均取得了快速发展架设技术均取得了快速发展，这里主要介绍以下三这里主要介绍以下三类桥梁钢结构的制造技术：类桥梁钢结构的制造技术：大型钢箱梁制造技术及耐久性控制；大型钢箱梁制造技术及耐久性控制；钢桁梁桥制造及架设技术的发展；钢桁梁桥制造及架设技术的发展；桥梁钢塔制造技术及线形控制桥梁钢塔制造技术及线形控制。各类钢桥梁制造技术各类钢桥梁制造技术2钢箱梁制造技术及耐久性控制钢箱梁制造技术及耐久性控制钢箱梁制造技术及耐久性控制钢箱梁制造技术及耐久性控制2.1钢箱梁制造技

4、术及耐久性控制钢箱梁制造技术及耐久性控制 典型箱梁桥典型箱梁桥 斜拉桥，如：南京长江第二大桥钢箱梁斜拉桥，如：南京长江第二大桥钢箱梁桥长桥长2938米米，跨径布置为跨径布置为58.5m+246.5m+628m+246.5m+58.5m。钢梁总重约钢梁总重约2.1万吨万吨。2.1钢箱梁制造技术及耐久性控制钢箱梁制造技术及耐久性控制 悬索桥，如：泰州长江公路大桥钢箱梁悬索桥，如：泰州长江公路大桥钢箱梁其主桥采用主跨其主桥采用主跨21080m的三塔双跨钢箱梁悬索桥的三塔双跨钢箱梁悬索桥，钢梁总重钢梁总重3.8万吨万吨。于于2012年年11月建成通车月建成通车。钢箱梁制造技术钢箱梁制造技术钢箱梁制造技

5、术及耐久性控制钢箱梁制造技术及耐久性控制 钢箱梁总体制造方案钢箱梁总体制造方案通常采用通常采用“钢板钢板板单元板单元梁段梁段预拼装预拼装除锈涂装除锈涂装 运输运输桥位连接桥位连接补涂装补涂装”的施工方案。的施工方案。随着港珠澳大随着港珠澳大桥的建设，钢梁生产基本实现了机械化、自动化、大型化桥的建设，钢梁生产基本实现了机械化、自动化、大型化，并促成了钢梁制造技术的进步和产业升级。，并促成了钢梁制造技术的进步和产业升级。钢箱梁制造技术及耐久性控制钢箱梁制造技术及耐久性控制 钢箱梁板单元划分钢箱梁板单元划分划分的原则是：尽量实现板单元标准化、超宽化，以方划分的原则是：尽量实现板单元标准化、超宽化，以

6、方便生产和尽量减少对接缝。便生产和尽量减少对接缝。板单元最大宽度可达到板单元最大宽度可达到4.2m，以，以减少焊缝对接数量。减少焊缝对接数量。板单元自动化、机械化制造技术板单元自动化、机械化制造技术2.1钢箱梁制造技术及耐久性控制钢箱梁制造技术及耐久性控制 下料、加工工序的机械化、自动化下料、加工工序的机械化、自动化钢板辊板钢板辊板机机4.5m宽板预宽板预处理线处理线2.1钢箱梁制造技术及耐久性控制钢箱梁制造技术及耐久性控制门式切割机下料门式切割机下料数控切割机下料数控切割机下料焊接边及坡口加工焊接边及坡口加工2.1钢箱梁制造技术及耐久性控制钢箱梁制造技术及耐久性控制U U 形肋坡口加工、压制

7、、检测及钻孔形肋坡口加工、压制、检测及钻孔2.1钢箱梁制造技术及耐久性控制钢箱梁制造技术及耐久性控制 板单元组装工序的机械化、自动化板单元组装工序的机械化、自动化传传统统除除锈锈方方法法2.1钢箱梁制造技术及耐久性控制钢箱梁制造技术及耐久性控制隔板单元焊接机器人系统隔板单元焊接机器人系统门式多电极焊机焊接板单元门式多电极焊机焊接板单元 板单元机械化、自动化的焊接技术板单元机械化、自动化的焊接技术2.1 板单元无码对接技术板单元无码对接技术改变以往设置码板及较厚板需翻身双面焊的做法，采用改变以往设置码板及较厚板需翻身双面焊的做法，采用预设反变形、单面焊双面成型工艺，这样既减少了码板对母预设反变形

8、、单面焊双面成型工艺，这样既减少了码板对母材的损伤，又减少了翻身、清除码板的工作量。材的损伤，又减少了翻身、清除码板的工作量。底板单元无码对接、压重底板单元无码对接、压重控制焊接变形控制焊接变形以往板单元对接方法以往板单元对接方法钢箱梁制造技术及耐久性控制钢箱梁制造技术及耐久性控制2.1钢箱梁制造技术及耐久性控制钢箱梁制造技术及耐久性控制预置缺陷断面预置缺陷断面相控阵检测界面相控阵检测界面 U U肋焊缝超声相控阵检测技术肋焊缝超声相控阵检测技术试验结果表明试验结果表明，超声相控阵检测结果与焊缝断面宏观金超声相控阵检测结果与焊缝断面宏观金相分析结果基本一致相分析结果基本一致，能直观能直观、准确反

9、映焊缝熔深率及缺陷准确反映焊缝熔深率及缺陷位置位置。目前目前，已初步应用于港珠澳大桥顶板已初步应用于港珠澳大桥顶板U肋焊缝检测肋焊缝检测。2.1钢箱梁制造技术及耐久性控制钢箱梁制造技术及耐久性控制1 钢箱梁节段制作技术钢箱梁节段制作技术 钢箱梁节段制作流程钢箱梁节段制作流程钢箱梁制造技术及耐久性控制钢箱梁制造技术及耐久性控制2.1目前目前，对各类大型钢箱梁实现了厂房内组拼对各类大型钢箱梁实现了厂房内组拼、预拼装预拼装，有利于保证质量及耐久性有利于保证质量及耐久性，且已超过了国外发达国家且已超过了国外发达国家。钢箱梁在钢箱梁在62.5160m厂房厂房内制作（我们扬州公司有内制作（我们扬州公司有两

10、跨这样的总拼厂房），两跨这样的总拼厂房），对一般钢箱梁均适用。对一般钢箱梁均适用。为日本为日本露天制露天制作情况作情况钢箱梁制造技术及耐久性控制钢箱梁制造技术及耐久性控制 钢箱梁大节段制造技术钢箱梁大节段制造技术港珠澳大桥钢箱梁采用大节段吊装方案港珠澳大桥钢箱梁采用大节段吊装方案，标准段长标准段长110m、重重2600t，最重达最重达3600t。关键项点保证措施：关键项点保证措施：制造线形控制措施：制造线形控制措施：按制造线形设置组焊胎架；按制造线形设置组焊胎架；合合理划分制造分段；理划分制造分段；采用合理的焊接工艺及施焊顺序采用合理的焊接工艺及施焊顺序。2.1钢箱梁制造技术及耐久性控制钢箱梁

11、制造技术及耐久性控制 长度控制：建立钢箱梁大节段累积长度精度管理系统长度控制：建立钢箱梁大节段累积长度精度管理系统，通过精确测量及配切保证其长度通过精确测量及配切保证其长度。钢箱梁大节段制造主要工序：钢箱梁大节段制造主要工序：在总拼胎架上接成制造分段。在总拼胎架上接成制造分段。制造分段在专用厂房内进行除制造分段在专用厂房内进行除锈涂装处理。锈涂装处理。2.1钢箱梁制造技术及耐久性控制钢箱梁制造技术及耐久性控制钢箱梁大节段钢箱梁大节段装船作业装船作业。在大节段拼装胎架上，拼焊形成在大节段拼装胎架上，拼焊形成钢箱梁大节段。钢箱梁大节段。钢箱梁大节段钢箱梁大节段厂内倒运厂内倒运。2.1钢箱梁制造技术

12、及耐久性控制钢箱梁制造技术及耐久性控制 钢箱梁正交异性钢桥面板耐久性控制技术钢箱梁正交异性钢桥面板耐久性控制技术完善的质量管理体系及先进的加工设备完善的质量管理体系及先进的加工设备设计细节的设计细节的合理性合理性良好的工艺设计良好的工艺设计及细节处理措施及细节处理措施正交异性钢正交异性钢桥面板耐久桥面板耐久性控制性控制1 13 32 22.1钢箱梁制造技术及耐久性控制钢箱梁制造技术及耐久性控制 合理的细节设计对正交异性钢桥面板耐久性至关重要合理的细节设计对正交异性钢桥面板耐久性至关重要 横隔板上横隔板上U肋槽口的合理设计及梁段间肋槽口的合理设计及梁段间U肋的合理连接构造肋的合理连接构造设嵌补段

13、，上设嵌补段，上下搭接连接下搭接连接整体整体隔板隔板 横隔板结构型式的合理设计横隔板结构型式的合理设计2.1钢箱梁制造技术及耐久性控制钢箱梁制造技术及耐久性控制 提高正交异性钢桥面板的工艺措施提高正交异性钢桥面板的工艺措施 零部件加工和组装精度控制零部件加工和组装精度控制 关键部位细节处理关键部位细节处理2.1钢箱梁制造技术及耐久性控制钢箱梁制造技术及耐久性控制 完善的质量管理体系：是确保产品质量的关键因素。完善的质量管理体系：是确保产品质量的关键因素。自动化自动化、机械化的加工设备：有利于避免人为因素影响机械化的加工设备：有利于避免人为因素影响，确保质量稳定确保质量稳定，对对U肋焊缝熔深等关

14、键项点也更易于保证肋焊缝熔深等关键项点也更易于保证。2.1为了更好的监控每个焊工的焊接工艺执行情况，研发为了更好的监控每个焊工的焊接工艺执行情况，研发了焊接数字化群控技术。了焊接数字化群控技术。控制室控制室电压监控界面电压监控界面电流监控界面电流监控界面钢箱梁制造技术及耐久性控制钢箱梁制造技术及耐久性控制2.1钢桁梁建造技术及发展钢桁梁建造技术及发展钢桁梁建造技术及发展钢桁梁建造技术及发展2.2 钢桁梁桥简介钢桁梁桥简介随着交通建设事业的快速发展随着交通建设事业的快速发展，钢桁梁桥钢桁梁桥的结构形式也在发生不断的变化的结构形式也在发生不断的变化，由散装节点向由散装节点向整体节点发展整体节点发展

15、，由两桁纵横梁体系向三桁由两桁纵横梁体系向三桁、拱桁拱桁、斜桁斜桁、整体桥面发展整体桥面发展，且由最初主要是铁路桥采且由最初主要是铁路桥采用到公用到公、铁路桥均采用钢桁梁结构铁路桥均采用钢桁梁结构，同时同时，钢桁钢桁梁的制造梁的制造、架设技术也得到了很大提升架设技术也得到了很大提升。钢桁梁建造技术及发展钢桁梁建造技术及发展2.2钢桁梁建造技术及发展钢桁梁建造技术及发展 平弦整体节点钢桁梁桥，典型代表为芜湖长江大桥。平弦整体节点钢桁梁桥，典型代表为芜湖长江大桥。芜湖桥为芜湖桥为首座整体节点钢桁梁大桥首座整体节点钢桁梁大桥，且为双桁且为双桁平弦平弦钢桁钢桁梁桥梁桥，桁高桁高13.5m，桁宽桁宽12

16、.5m，节间距节间距12m，主要材质为主要材质为14MnNbq，主桁杆件板厚主桁杆件板厚3250mm。全桥钢梁约全桥钢梁约4万吨万吨。典型钢桁梁桥典型钢桁梁桥2.2钢桁梁建造技术及发展钢桁梁建造技术及发展 三桁整体节点连续钢桁拱桥，代表桥梁南京大胜关大桥。三桁整体节点连续钢桁拱桥，代表桥梁南京大胜关大桥。该桥为该桥为整体节点整体节点三桁钢桁拱桥三桁钢桁拱桥，桁高桁高16m，从拱趾到拱顶从拱趾到拱顶96.2米米，桁宽桁宽215m，节间距节间距12、15、15.72m三种三种，桥面板桥面板为整体桥面结构为整体桥面结构。主要材质为主要材质为Q420qE、Q370qE和和Q345qD，主桁杆件板厚主桁

17、杆件板厚1268mm。2.2钢桁梁建造技术及发展钢桁梁建造技术及发展 三桁整体节点钢桁梁桥，代表桥梁武汉天兴洲大桥。三桁整体节点钢桁梁桥，代表桥梁武汉天兴洲大桥。该桥为三桁整体节点钢桁梁桥该桥为三桁整体节点钢桁梁桥，桁高桁高15.2m，桁宽桁宽215m，节间长度节间长度14m，桥面板为整体桥面结构桥面板为整体桥面结构。主要材主要材质为质为14MnNbq，主桁杆件板厚主桁杆件板厚850mm。2.2钢桁梁建造技术及发展钢桁梁建造技术及发展 三桁整体节点斜桁桥，典型代表为郑州黄河大桥。三桁整体节点斜桁桥，典型代表为郑州黄河大桥。该桥桁高该桥桁高14m，节间距节间距12m，下桥面为两线铁路下桥面为两线

18、铁路、上桥面为六车道公路上桥面为六车道公路，由于上桥面宽而下桥面窄由于上桥面宽而下桥面窄，故中故中桁垂直桁垂直、两边桁倾斜两边桁倾斜，其中下弦桁间距其中下弦桁间距8.5m、上弦桁间上弦桁间距距12m，桥面为整体桥面结构桥面为整体桥面结构，主要材质为主要材质为Q370qE，主主桁杆件板厚桁杆件板厚1650mm。2.2钢桁梁建造技术及发展钢桁梁建造技术及发展 钢桁梁杆件制造工艺钢桁梁杆件制造工艺桁梁桥一般由上下弦杆、斜竖杆、桥面板、平横联等组桁梁桥一般由上下弦杆、斜竖杆、桥面板、平横联等组成，拱桁结构中增加了一个拱弦杆。成，拱桁结构中增加了一个拱弦杆。上弦杆上弦杆下弦杆下弦杆竖杆竖杆斜杆斜杆桥面板

19、桥面板平联平联横联横联2.2钢桁梁建造技术及发展钢桁梁建造技术及发展 整体节点整体节点弦杆制作弦杆制作在专用组装胎型上先将弦杆组焊为槽型结构，然后组装在专用组装胎型上先将弦杆组焊为槽型结构，然后组装盖板，最后划线、钻制连接孔。盖板，最后划线、钻制连接孔。2.2钢桁梁建造技术及发展钢桁梁建造技术及发展 桥面系吊装单元制作桥面系吊装单元制作配制配制U U肋拼接板肋拼接板桥面系预拼装桥面系预拼装桥面系制作过程桥面系制作过程2.2钢桁梁建造技术及发展钢桁梁建造技术及发展 钢桁梁试装及检测钢桁梁试装及检测主桁试装主桁试装横联试装横联试装平联试装平联试装桥面试装桥面试装2.2钢桁梁建造技术及发展钢桁梁建造

20、技术及发展试装螺栓施拧试装螺栓施拧100N悬尺检测悬尺检测螺栓孔通过率螺栓孔通过率检测检测试装平面度检测试装平面度检测2.2基于设计水平基于设计水平、架设装备架设装备、成本等原因成本等原因，我国我国20世纪世纪90年年代以前建造的及一些特殊结构的钢桁梁桥均为散拼节代以前建造的及一些特殊结构的钢桁梁桥均为散拼节点结构点结构，在桥位架设时一般采用杆件单件吊装法在桥位架设时一般采用杆件单件吊装法，桥位架桥位架设工作量大设工作量大、周期长周期长，且不易保证产品质量且不易保证产品质量。散拼节点结构吊装前拼装、架设照片散拼节点结构吊装前拼装、架设照片 钢桁梁桥架设技术的发展钢桁梁桥架设技术的发展 国内以往

21、钢桁梁传统架设方案国内以往钢桁梁传统架设方案钢桁梁建造技术及发展钢桁梁建造技术及发展2.2钢桁梁建造技术及发展钢桁梁建造技术及发展芜湖长江大桥芜湖长江大桥钢桁梁架设钢桁梁架设南京大胜关大桥南京大胜关大桥钢桁梁架设钢桁梁架设2.2丹麦厄勒海峡桥丹麦厄勒海峡桥 120米钢桁梁整体安装米钢桁梁整体安装 国外钢桁梁架设情况国外钢桁梁架设情况国外发达国家国外发达国家，对于有运输条对于有运输条件的大型桥梁件的大型桥梁，基本都采用大节段基本都采用大节段吊装吊装。大节段间采用栓接连接大节段间采用栓接连接（节节段内采用焊接连接段内采用焊接连接），这样既可以这样既可以大大降低桥位的工作量大大降低桥位的工作量，又有

22、利于又有利于确保质量和减低成本确保质量和减低成本。日本东京湾临海大桥大节日本东京湾临海大桥大节段架设及成桥照片段架设及成桥照片钢桁梁建造技术及发展钢桁梁建造技术及发展2.2 武汉天兴洲长江大桥武汉天兴洲长江大桥是世界上首是世界上首座三索面斜拉桥座三索面斜拉桥，采用了小桁段采用了小桁段（一个节间一个节间）吊装方案吊装方案，在一定程在一定程度了缩短了桥位施工周期度了缩短了桥位施工周期，但由于但由于一个节间为不稳定结构而不得不增一个节间为不稳定结构而不得不增加了一些临时连接杆加了一些临时连接杆，从而给桥位从而给桥位施工带来了一定的麻烦施工带来了一定的麻烦。国内钢桁梁桥架设技术的发展国内钢桁梁桥架设技

23、术的发展钢桁梁建造技术及发展钢桁梁建造技术及发展2.2 铜陵长江大桥铜陵长江大桥采用整体桁片式结构设计采用整体桁片式结构设计，每每2个节间为一个节间为一个桁片式单元个桁片式单元，单片桁重量约单片桁重量约330t，斜杆斜杆、竖杆与主桁节点竖杆与主桁节点采用焊接连接采用焊接连接，桁片在工厂制作桁片在工厂制作、桥位安装桥位安装。桁片之间采桁片之间采用高强度螺栓连接用高强度螺栓连接，采用节点外拼接方式采用节点外拼接方式。钢桁梁建造技术及发展钢桁梁建造技术及发展2.2 沪通长江大桥沪通长江大桥（在建）吊装节段制造、架设方案（在建）吊装节段制造、架设方案钢桁梁建造技术及发展钢桁梁建造技术及发展 主跨：主跨

24、：1092m 桁宽：桁宽：217.5m 桁高：桁高：16m 桁间距：桁间距：14m 本项目特点：本项目特点：采用大节段采用大节段（2个节间个节间）吊装吊装，重量约重量约1560t。采用了采用了Q500qE新钢材新钢材。2.2钢桁梁建造技术及发展钢桁梁建造技术及发展 钢桁梁吊装节段制作方案钢桁梁吊装节段制作方案按照按照“钢板钢板杆件杆件、板单元板单元桁片桁片、桥面块体单元桥面块体单元吊装节段吊装节段预拼装预拼装”的方案进行制作的方案进行制作。采用采用“3+1”模式进模式进行行预拼装预拼装，节段之间的桥位连接孔在杆件时施钻节段之间的桥位连接孔在杆件时施钻。吊装节段吊装节段吊装节段预拼装吊装节段预拼

25、装桁片及块体桁片及块体2.2桥梁钢塔制造技术及线形控制桥梁钢塔制造技术及线形控制桥梁钢塔制造技术及线形控制桥梁钢塔制造技术及线形控制2.3桥梁钢塔制造技术及线形控制桥梁钢塔制造技术及线形控制桥梁钢塔具有强度高桥梁钢塔具有强度高、自重小自重小、抗震性能好抗震性能好、施工施工速度快速度快、地基费用省地基费用省、工业化程度高等一系列优点工业化程度高等一系列优点，因因此此，在日本在日本、美国等发达国家得到了广泛应用美国等发达国家得到了广泛应用。国内真正意义的桥梁钢索塔是从南京三桥开始的国内真正意义的桥梁钢索塔是从南京三桥开始的，之后之后，相继建造了泰州长江大桥相继建造了泰州长江大桥、马鞍山长江大桥钢中

26、马鞍山长江大桥钢中塔塔、港珠澳大桥九洲航道桥钢塔等港珠澳大桥九洲航道桥钢塔等，并取得了多项成果并取得了多项成果，也代表着我国经济实力的不断增强和桥梁建造技术的不也代表着我国经济实力的不断增强和桥梁建造技术的不断进步断进步。桥梁钢塔发展概况桥梁钢塔发展概况2.3桥梁钢塔制造技术及线形控制桥梁钢塔制造技术及线形控制 桥梁钢塔种类及难点桥梁钢塔种类及难点按钢塔节段间的连接形式划分按钢塔节段间的连接形式划分，国内已建成的钢塔大国内已建成的钢塔大体分为两类体分为两类:“金属接触金属接触+高栓连接高栓连接”联合受力钢塔和焊接联合受力钢塔和焊接钢塔钢塔。不管哪类钢塔不管哪类钢塔，都有着共同的特点都有着共同的

27、特点，结构型式复杂结构型式复杂、焊接量大焊接量大、几何精度和线形精度要求高几何精度和线形精度要求高，制造难度很大：制造难度很大：为了保证塔段之间的连接匹配良好，对塔段几何精度要求极高：为了保证塔段之间的连接匹配良好，对塔段几何精度要求极高：断面高度、宽度：断面高度、宽度：2mm端口对角线差：端口对角线差：3mm扭曲：扭曲：3mm预拼及桥位安装相邻接口错边量：预拼及桥位安装相邻接口错边量：2mm（个别角点（个别角点3mm）根据受力要求，对塔柱线形要求较高：根据受力要求，对塔柱线形要求较高：“金属接触“金属接触+高栓连接”联合受力钢塔柱一般要求成桥线形高栓连接”联合受力钢塔柱一般要求成桥线形1/4

28、000；焊接钢塔柱一般要求焊接钢塔柱一般要求1/15001/3000。2.3桥梁钢塔制造技术及线形控制桥梁钢塔制造技术及线形控制 钢塔节段的几何精度控制技术钢塔节段的几何精度控制技术 制定科学合理的总体制作方案：制定科学合理的总体制作方案：按照按照“板单元板单元板单元合板单元合件件块体块体箱体箱体”的制作思路分步完成的制作思路分步完成，有利于焊接变形分有利于焊接变形分步释放步释放，降低塔段整体焊接的残余应力降低塔段整体焊接的残余应力。2.3桥梁钢塔制造技术及线形控制桥梁钢塔制造技术及线形控制 研发有利于控制焊接变形的组焊工艺研发有利于控制焊接变形的组焊工艺。中间横隔板单元、锚箱侧壁板单元侧壁板

29、单元外块体内块体 采用合理的焊接变形约束方案采用合理的焊接变形约束方案。2.3桥梁钢塔制造技术及线形控制桥梁钢塔制造技术及线形控制 钢塔柱线形控制技术钢塔柱线形控制技术 焊接钢塔柱线形控制技术焊接钢塔柱线形控制技术一般情况下一般情况下，塔高在塔高在100m以下以下、壁板厚度不大于壁板厚度不大于40mm的景观桥塔多采用熔透焊接连接的景观桥塔多采用熔透焊接连接，且塔柱线形一般达到且塔柱线形一般达到1/15001/3000左右即可左右即可。2.3桥梁钢塔制造技术及线形控制桥梁钢塔制造技术及线形控制焊接钢塔施工最关键的当属线形控制焊接钢塔施工最关键的当属线形控制，因为制作的塔段因为制作的塔段会有一定的

30、误差会有一定的误差，环缝焊接时周边的收缩量也不尽一致环缝焊接时周边的收缩量也不尽一致，再再加上局部焊缝返修加上局部焊缝返修、安装累积误差影响等安装累积误差影响等，使得其线形控制使得其线形控制的难度大大增加的难度大大增加。为了满足线形要求为了满足线形要求，需采取如下措施：需采取如下措施：除了确保钢混结合段的施工精度外除了确保钢混结合段的施工精度外，还须：还须：提高塔段提高塔段的制造精度；的制造精度；采取措施采取措施、确保环缝焊接时尽量均匀收缩；确保环缝焊接时尽量均匀收缩；提高焊接质量提高焊接质量、减少返修；减少返修；宜将每个塔段作为调整节宜将每个塔段作为调整节段段，即精确测量即精确测量、加垫等措

31、施进行纠偏加垫等措施进行纠偏。2.3桥梁钢塔制造技术及线形控制桥梁钢塔制造技术及线形控制“金属接触“金属接触+高强螺栓”联合受力钢塔柱的线形控制技高强螺栓”联合受力钢塔柱的线形控制技术术 钢混结合段施工精度控制钢混结合段施工精度控制钢混结合段预埋后标高偏差应不大于钢混结合段预埋后标高偏差应不大于1mm，横桥向、，横桥向、纵桥向倾斜度不大于纵桥向倾斜度不大于1/5000。极高的钢塔端面加工精度要求：极高的钢塔端面加工精度要求：端面垂直度（横桥向、顺桥向）端面垂直度（横桥向、顺桥向）1/10000平面度：平面度：0.08mm/m 0.25mm/全平面全平面粗糙度：粗糙度：Ra12.5m塔段长度：塔

32、段长度：2mm预拼及桥位架设金属接触率：预拼及桥位架设金属接触率：壁板、腹板壁板、腹板50%加劲肋加劲肋40%两节段预拼垂直度：两节段预拼垂直度：1.5/100002.3用专用优化程序将理论塔段数据模型用专用优化程序将理论塔段数据模型MLML与实际塔段数据与实际塔段数据模型模型MSMS进行最小二乘意义上的拟合，进行最小二乘意义上的拟合，确定加工工艺基准确定加工工艺基准。端面加工工艺基准的确定端面加工工艺基准的确定 由于钢塔断面较大由于钢塔断面较大，要达到极高的加工精度要求要达到极高的加工精度要求难度较大难度较大，需采取多种措施：需采取多种措施：桥梁钢塔制造技术及线形控制桥梁钢塔制造技术及线形控

33、制2.3 塔段找正及支撑反力管理：塔段找正及支撑反力管理：根据有限元分析结果确定支点根据有限元分析结果确定支点位置及对反力进行管理位置及对反力进行管理，用数控液压调整系统进行找正用数控液压调整系统进行找正，确确保节段在水平放置时自重作用不会使端面发生超差偏转保节段在水平放置时自重作用不会使端面发生超差偏转。温度管理：温度管理：在加工过程中对温度进行严格管理在加工过程中对温度进行严格管理。其中其中最最后一道精加工及最终检测放在温度稳定的凌晨后一道精加工及最终检测放在温度稳定的凌晨35点进行点进行。桥梁钢塔制造技术及线形控制桥梁钢塔制造技术及线形控制N1-N2N1+N25%N3-N4N3+N45%

34、N5-N6N5+N65%2.3 合理的端面加工工艺设计合理的端面加工工艺设计根据塔段所用材质及相关经验根据塔段所用材质及相关经验合理选择切削刀具、切削参合理选择切削刀具、切削参数、走刀顺序等数、走刀顺序等，同时，为了减少加工振动对端面加工精度的，同时，为了减少加工振动对端面加工精度的影响，影响，设置必要的端面刚性加固工装设置必要的端面刚性加固工装。桥梁钢塔制造技术及线形控制桥梁钢塔制造技术及线形控制2.3 先进、高精度的配套设备也是确保精度的关键先进、高精度的配套设备也是确保精度的关键桥梁钢塔制造技术及线形控制桥梁钢塔制造技术及线形控制 大型落地镗铣（大型落地镗铣（可加工范围：可加工范围：6m

35、30m）数控液压调整系统数控液压调整系统四点或六点同步顶升精度：四点或六点同步顶升精度：0.50mm单点调整精度：单点调整精度：0.15mm数控液压调整系统数控液压调整系统2.3桥梁钢塔制造技术及线形控制桥梁钢塔制造技术及线形控制 高精度的激光跟踪测量系统高精度的激光跟踪测量系统（简称简称API）：三维空间测量精度三维空间测量精度(静态静态)：5ppm（5m/m）坐标重复性：坐标重复性：优于优于2.5ppm（2.5m/m）测量范围测量范围60m主要用于塔段加工主要用于塔段加工前的数据采集及加工后前的数据采集及加工后的端面检测的端面检测。2.3桥梁钢塔制造技术及线形控制桥梁钢塔制造技术及线形控制

36、 钢塔柱的累积精度管理技术钢塔柱的累积精度管理技术由于精度要求极高，即使单个钢塔节段加工能满足较高的由于精度要求极高，即使单个钢塔节段加工能满足较高的精度要求，但几段安装起来后公差累积可能出现超差现象而导精度要求，但几段安装起来后公差累积可能出现超差现象而导致桥位线形不能满足标准要求，为此，开发了累积精度管理技致桥位线形不能满足标准要求，为此，开发了累积精度管理技术，以实现对钢塔柱制造和安装精度的主动管理。术，以实现对钢塔柱制造和安装精度的主动管理。2.3桥梁钢塔制造技术及线形控制桥梁钢塔制造技术及线形控制 两两钢塔节段的预拼装两两钢塔节段的预拼装主要目的是检验箱口匹配及端面加工精度，并为钢塔

37、柱累主要目的是检验箱口匹配及端面加工精度，并为钢塔柱累积精度管理提供资料。采用积精度管理提供资料。采用水平预拼时，用有限元分析确定支水平预拼时，用有限元分析确定支点位置，确保自重引起的变形不会影响加工及安装精度。点位置，确保自重引起的变形不会影响加工及安装精度。2.3桥梁钢塔制造技术及线形控制桥梁钢塔制造技术及线形控制 调整接口的设置及实施调整接口的设置及实施尽管对钢塔节段采取了端面精确加工、立式匹配验证及必尽管对钢塔节段采取了端面精确加工、立式匹配验证及必要的修正加工、累积精度管理等措施，但考虑到累积精度管理要的修正加工、累积精度管理等措施，但考虑到累积精度管理指导节段加工时仍有公差带的限制

38、、测量仪器也有一定的精度指导节段加工时仍有公差带的限制、测量仪器也有一定的精度限制，而且进行精度管理采用的无应力假设和刚体假设与实际限制，而且进行精度管理采用的无应力假设和刚体假设与实际有一定的差别，从而不能完全保证满足较高的安装精度要求，有一定的差别，从而不能完全保证满足较高的安装精度要求，故必须设置一定的调整接口。故必须设置一定的调整接口。D3与D4D5与D6D15与D16D18、D19、D20与上横梁D4与下横梁 立面图侧面图+65.900391920+6.000+6.00014+200.00D0与D1D2D3D4D5Q420qDQ370qD编号材料D1D0D6D7D8D9D10D11D

39、12D13D14D15D16D17D18D19D202.3桥梁钢塔制造技术及线形控制桥梁钢塔制造技术及线形控制 横梁安装及主动横撑设置横梁安装及主动横撑设置在安装过程中，考虑施工设备等影响，须尽量保证钢塔柱在安装过程中，考虑施工设备等影响，须尽量保证钢塔柱处于自由状态，并不致产生附加应力而影响线形，因此，横梁处于自由状态，并不致产生附加应力而影响线形，因此，横梁安装及主动横撑的设置对控制钢塔柱的线形也至关重要。安装及主动横撑的设置对控制钢塔柱的线形也至关重要。2.3钢桥梁发展方向钢桥梁发展方向3为落实为落实“国务院钢铁行业化解过剩产能实现脱困国务院钢铁行业化解过剩产能实现脱困发展的意见发展的意

40、见，以供给侧改革加快推进公路钢结构桥梁以供给侧改革加快推进公路钢结构桥梁建设建设，促进公路建设转型升级促进公路建设转型升级”等精神等精神，有必要对推广有必要对推广应用钢桥梁存在的问题进行认真梳理应用钢桥梁存在的问题进行认真梳理，加快钢桥梁新技加快钢桥梁新技术的研发应用术的研发应用，以更好的贯彻以更好的贯彻“去产能去产能”文件精神文件精神。相比发达国家相比发达国家，如：美国如：美国、日本日本、欧洲欧洲，我国钢桥我国钢桥梁所占比重非常低梁所占比重非常低，因钢桥梁有利于资源储备因钢桥梁有利于资源储备、环保等环保等优势优势，加之钢材产能过剩导致的价格较低加之钢材产能过剩导致的价格较低，也为我国钢也为我

41、国钢桥梁的大力推广应用创造了条件桥梁的大力推广应用创造了条件。钢桥梁发展方向钢桥梁发展方向3 环保涂装体系的研发应用环保涂装体系的研发应用随着国家对环保要求的提高随着国家对环保要求的提高，选择或研发更为环保的选择或研发更为环保的涂装体系对推广钢桥梁有一定的积极作用涂装体系对推广钢桥梁有一定的积极作用。高强度连接面采用无机富锌防锈防滑涂装代替热喷铝高强度连接面采用无机富锌防锈防滑涂装代替热喷铝。冷涂锌代替热镀锌或热喷铝冷涂锌代替热镀锌或热喷铝，施工简便施工简便,具备优良的重涂具备优良的重涂性性，且不受场地且不受场地、设备的限制设备的限制。水性涂料的研发应用水性涂料的研发应用。目前目前，已有公司研

42、制出了施工性已有公司研制出了施工性能和防腐性能优良的水性涂料能和防腐性能优良的水性涂料，正在进行应用性试验正在进行应用性试验。对环保涂装体系的推广应用对环保涂装体系的推广应用，一是需要进一步加强研一是需要进一步加强研究究、提高其综合性能提高其综合性能，二是设计者应勇于接受新技术新工二是设计者应勇于接受新技术新工艺艺。钢桥梁发展方向钢桥梁发展方向3 免涂装耐候钢的研发应用免涂装耐候钢的研发应用免涂装耐候钢桥具有成本免涂装耐候钢桥具有成本低低、简化维护简化维护、施工工期短施工工期短、绿色环保等优点绿色环保等优点，在美国等发在美国等发达国家得到了广泛应用达国家得到了广泛应用。免涂装的耐候钢桥梁免涂装

43、的耐候钢桥梁钢桥梁桥位涂装钢桥梁桥位涂装钢桥梁发展方向钢桥梁发展方向3我国冶金及钢桥制造水平达到了世界先进水平我国冶金及钢桥制造水平达到了世界先进水平，具备具备了推广免涂装耐候钢桥的条件了推广免涂装耐候钢桥的条件。正在承建的川藏铁路拉林正在承建的川藏铁路拉林段藏木特大桥为国内第一座免涂装的耐候钢桥梁和国内跨段藏木特大桥为国内第一座免涂装的耐候钢桥梁和国内跨度最大的铁路双线钢管拱桥；即将开建的河北官厅水库公度最大的铁路双线钢管拱桥；即将开建的河北官厅水库公路桥路桥，为主跨为主跨720m的双塔单跨钢的双塔单跨钢-混结合梁悬索桥混结合梁悬索桥，也采也采用免涂装的耐候钢用免涂装的耐候钢。相信这两座大桥

44、的成功建造相信这两座大桥的成功建造，必将为必将为我国公路我国公路、铁路免涂装耐候钢桥的发展起到引领作用铁路免涂装耐候钢桥的发展起到引领作用。藏木特大桥效果图藏木特大桥效果图官厅水库大桥效果图官厅水库大桥效果图钢桥梁发展方向钢桥梁发展方向3 钢桥梁在市政项目上的推广应用钢桥梁在市政项目上的推广应用钢结构具有易于造型钢结构具有易于造型、自重较轻自重较轻、便于工厂化制作且便于工厂化制作且施工速度快等优点施工速度快等优点，非常适用于市政桥梁非常适用于市政桥梁。近几年来近几年来，我我们公司已承制了们公司已承制了10多万吨市政桥梁工程多万吨市政桥梁工程（厦门厦门3.2万吨万吨，成都成都2.5万吨万吨，呼和

45、浩特呼和浩特1.3万吨万吨，郑州郑州1.5万吨万吨，西安西安0.9万吨万吨，西宁西宁0.6万吨万吨等等），美观的造型及快速的施工速度为方便市民生活及经美观的造型及快速的施工速度为方便市民生活及经济发展发挥了重要作用济发展发挥了重要作用。钢桥梁发展方向钢桥梁发展方向3 钢结构在高速公路桥梁等项目上的推广应用钢结构在高速公路桥梁等项目上的推广应用高速公路桥梁或公路高架桥采用组合梁或钢桥梁也高速公路桥梁或公路高架桥采用组合梁或钢桥梁也具有一系列优点具有一系列优点，如：便于工厂化制作如：便于工厂化制作、施工速度快施工速度快、有利于环保等有利于环保等，结合目前钢材产能过剩结合目前钢材产能过剩、价格较低的

46、现价格较低的现状状，具有广阔的发展空间具有广阔的发展空间。钢桥梁发展方向钢桥梁发展方向3另外另外，适合跨度的钢适合跨度的钢-混组合梁桥混组合梁桥（港珠澳桥浅水区航道桥港珠澳桥浅水区航道桥及九洲航道桥及九洲航道桥、望东长江大桥等望东长江大桥等）有利于避免正交异性钢桥面板有利于避免正交异性钢桥面板的疲劳问题的疲劳问题，也有一定的发展空间也有一定的发展空间。钢桥梁发展存在问题及建议钢桥梁发展存在问题及建议4 存在问题存在问题1.专业设计人员缺乏专业设计人员缺乏、设计人员的水平参差不齐设计人员的水平参差不齐。过过去公路桥以钢筋混凝土结构为主去公路桥以钢筋混凝土结构为主，要大力推广公路钢桥要大力推广公路

47、钢桥，大多设计院缺乏钢桥梁的设计人才大多设计院缺乏钢桥梁的设计人才。目前钢桥设计中存在目前钢桥设计中存在的问题主要表现在以下几个方面：的问题主要表现在以下几个方面：焊缝设计应合理焊缝设计应合理。目前设计的好多市政或公路桥梁目前设计的好多市政或公路桥梁，见焊缝就熔透见焊缝就熔透，岂不知岂不知，焊缝过大焊缝过大，不仅无端增加成本不仅无端增加成本，而且而且，焊接量大焊接量大、构件变形就大构件变形就大，较大的内应力及热矫正较大的内应力及热矫正等都会给其内在质量造成不良影响等都会给其内在质量造成不良影响。正如有些老专家看了正如有些老专家看了有些桥的设计图纸后戏称：设计者是有些桥的设计图纸后戏称：设计者是

48、“铸造专业铸造专业”毕业的毕业的。钢桥梁发展存在问题及建议钢桥梁发展存在问题及建议4 钢梁的接头连接形式钢梁的接头连接形式、吊装方案应区别对待吊装方案应区别对待。像日像日本本，具有水运条件的具有水运条件的大跨度钢桥梁大跨度钢桥梁，基本都采用大节段吊基本都采用大节段吊装装、现场连接多采用栓接或栓焊结合形式现场连接多采用栓接或栓焊结合形式，主要基于减少主要基于减少现场工作量和有利于保证质量的考虑；而对于城市匝道桥现场工作量和有利于保证质量的考虑；而对于城市匝道桥等多以箱形结构等多以箱形结构、桥位栓接或栓焊结合连接为主桥位栓接或栓焊结合连接为主，主要是主要是为了减少桥位施工的费用为了减少桥位施工的费

49、用，用小型吊机吊装用小型吊机吊装、桥位采用栓桥位采用栓接连接施工周期短接连接施工周期短，且分块较小也便于运输且分块较小也便于运输，并可减少对并可减少对市民的影响市民的影响。钢桥梁发展存在问题及建议钢桥梁发展存在问题及建议4 新技术在应用过程中遇到问题不应急于否定新技术在应用过程中遇到问题不应急于否定。如：如：20世纪世纪90年代初我国建造的第一座免涂装耐候钢桥年代初我国建造的第一座免涂装耐候钢桥-京广铁路武京广铁路武汉巡司河桥汉巡司河桥，运营几年后因钢材起层而改为涂装方案运营几年后因钢材起层而改为涂装方案，之后之后，就否定了耐候钢在桥梁上的应用就否定了耐候钢在桥梁上的应用。钢桥梁发展存在问题及

50、建议钢桥梁发展存在问题及建议4美国初期建造的耐候钢桥也出过一些问题美国初期建造的耐候钢桥也出过一些问题，发现后积极发现后积极分析原因分析原因、采取对策采取对策，当然当然，耐候钢桥的建造有一定的环境耐候钢桥的建造有一定的环境条件及设计细节等要求条件及设计细节等要求。匹兹堡匹兹堡Frick公园的公园的FernHollow耐候钢桥耐候钢桥，建于建于1940年代年代，尽管下盖板有起层现象尽管下盖板有起层现象，但仍在使用但仍在使用。钢桥梁发展存在问题及建议钢桥梁发展存在问题及建议4 建于建于2000年的马里兰州某水库上的耐候钢桥年的马里兰州某水库上的耐候钢桥，用于代替用于代替1922年建造的年建造的、已