嘉闵高架钢桥制造中焊缝收缩变形
因果分析与对策
宋光华 黄 平 佘守琪 (上海洪铺钢结构工程有限公司)
摘 要： 简述嘉闵高架大跨度三维箱型结构钢桥在建造中，对焊缝收缩所产生钢
桥变形情况的因果分析，研究制定有效工艺对策措施，在制造中控制和缓减焊接变形，确保嘉闵高架钢桥建造重点工程主要质量。
关键词： 嘉闵高架钢桥 焊缝收缩变形 因果分析与对策
1. 工程概况
嘉闵高架路桥是虹桥交通枢纽系统中一项重点的配套工程，它是上海市2008年—2010年跨年度的重大交通新建项目，位于闵行、青浦、长宁三区交界的新虹桥开发区的重要区域。
嘉闵高架的建成贯通将直接给闵行、嘉定两地区带来极大的交通便利，为进一步推进上海市西北区域的经济发展创造了十分便利条件。
钢桥分段结构形式
洪铺钢构公司通过综合实力竞争中标的嘉闵高架主要部分钢桥系统共分设：主线钢箱梁桥体4个、匝道桥钢箱梁体3个、和人行天桥钢箱梁体2座以及全部的钢质防撞墙，所有钢桥材质均为Q345qD，钢质防撞墙的材质为Q235B,具体各路段桥体结构形式和重量分别如下： （1）嘉闵主线钢桥
A.主线高架跨天山路钢箱梁桥，跨径为50.296m+77m+50.296m，全长177.593m，此段为变高度单箱多室连续钢箱梁：高2.88m～4.68m，宽31.7m，钢结构总重约3200余吨。
B.主线高架跨北翟路钢箱梁桥，跨径组合为40m+60m+40m，全长140m，为变高度单箱多室连续钢箱梁：高2.88m～3.60m，宽31.7m，梁顶标高42.271～42.821m，钢结构总重约2773余吨。
C.主线高架跨新角浦钢箱梁桥，跨径组合为40m+60m+40m，全长140m，为变高度单箱多室连续钢箱梁：高2.88m～3.60m，宽31.7m，钢结构总重约2850余吨。
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D.主线高架跨蟠龙港钢箱梁桥（K74～77孔），跨径组合为40m+60m+40m，全长140m，为变高度单箱多室变截面连续钢箱梁：高2.88m～3.60m，宽31.7m～42m，钢结构总量约3100余吨。 （2）北翟路钢箱梁立交匝道
共有NE跨、ES跨和SE跨三条匝道：分别重590余吨、651余吨、284余吨。 （3）钢箱梁人行天桥
共有天山路和北翟路两座：分别重650余吨、580余吨。 （4）钢质防撞墙
所有钢箱梁路桥段均设钢质防撞墙，材质为Q235B，总用钢量约为850余吨。
钢桥结构截面示意图
主线钢箱梁桥体横、纵截面积及分段示意图，以蟠龙港区域钢桥为例见下： 蟠龙港单箱多室变截面连续钢箱梁主线钢桥横截面示意图见下（图一）、（图二）； 蟠龙港连续钢箱梁主线钢桥平面各分段示意图见下（图三）。
（图一）蟠龙港主线钢桥横截面示意图
（图二）带有整体连接横梁主线钢桥超宽横截面示意图
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（图三）蟠龙港连续钢箱梁主线钢桥平面各分段示意图 2. 钢桥制作工艺概述 2.1. 主要工艺技术准备工作
（1）钢桥主材及焊接材料进场复试、检验合格（并附有厂家质量保证书）； （2）首先在设计兰图的基础上进行图纸二次深化（重点确保深化图纸“三维线形”
的尺寸要求执行），绘制各零部件板料工艺尺寸、焊缝坡口等详细图纸； （3）合理地划分钢箱梁体的最大分段（需根据现场施工、构件运输、保质可行的
组装及焊接工艺、工艺预放尺寸措施），绘制钢桥整体三维反装拼装胎架； （4）编制钢桥制作工艺技术文件（重点根据国家桥梁制作现行标准中的主要工序
工艺技术尺寸、要点、工艺防变形措施、技术质量标准进行编写）； （5）开工前认真做好工艺及技术要求的交底工作，发放制作工艺技术方案文件，
组织配备符合制作工艺要求的生产工人及管理机构人员；
（6）制作钢桥反装胎架及正拼装线形位置搁凳，并经仪器测量验收合格。 2.2. 主要焊接工艺制定
（1）桥面、底、腹板全部采用双面埋弧自动焊，反面电刨清根的焊接工艺； （2）制作板单元胎架，实施桥面板与U形槽板单元反变形自动焊接工艺； （3）零部件组焊、及胎架上组装焊接均采用二氧化碳气体保护焊工艺，立、横焊
均使用（E501T-1）药芯焊丝，其它均使用（ER50-6）实芯焊丝；
（4）工地现场中拼组对焊接均针对焊接不同位置，分别使用药芯焊丝+实芯焊丝；
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（5）安装定位后，总拼装焊接采用二氧化碳气体保护焊和手工电弧焊工艺。 2.3. 钢桥制作主要工序检查流程图
反装胎架制作检验合格 桥面板大件上反装胎定位 板单元胎架制作 板单元反变形胎架组焊 板单元变形检验合格 定位尺寸检验合格 桥面板拼装焊接 面板拼焊探伤 缺陷焊缝返工 选择主材生产厂家 主材采购复试合格 各板按图数控下料 二次细化设计工艺技术交底 纵腹板、横隔板组装定位 部件组焊检验合格 胎架总装焊接检查合格 监理日常巡视检验 质检部全过程检测 分段构件按序焊接调修 桥底板焊接探伤合桥底板调修组装定位 翻身吊耳焊接检验 分段检验合格按顺序下胎 吊装吊耳焊接检验 翻身正装试拼修正检验合格 构件油漆及分段工厂专检 各分段出厂验收合格待发运
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2.4. 箱型钢桥组装顺序示意图 见下（图四）
（图四）钢箱梁反装胎架上组装顺序示意图
从“图二” 和“图四”结构示意图中可见嘉闵高架主线钢桥的横截面宽度达到31.7m—42m，属于宽和超宽型的横截面桥体；在综合考虑多方面因素后，划分为五拼单体，采用在反装胎架进行整体组装固定，但实施单体分拼焊接；也因主线钢桥各基墩之间跨度分别为：50.296m、77m、60m、40m。
整个钢箱梁钢桥制造和安装工程中主要分为四大焊接工序过程： （1）工厂制造板单元组拼焊接 （2）胎架上组装单拼合成焊接
（3）现场吊装前单拼中拼焊接（采用整体提升工艺，将高空焊接改善为地面焊接） （4）吊装定位后各拼总拼焊接
2.5. 钢桥分阶段焊接工艺、焊接量、焊接变形影响因素 分析统计如下（表一）
序号 钢桥建造主要焊接工序 工厂制造板单元 组拼焊接 胎架上组装单拼 合成焊接 现场吊装前单拼 中拼焊接 吊装定位后各拼 总拼焊接 焊接工艺方法 占总焊接量 焊接变形 焊接变形因素源 影响量 （%） 3—5% A：下料及坡口尺寸 B：组装间隙及角度 C：焊接工艺规范 1 A：CO2半自动焊 A：12—14% B：埋弧自动焊 B：9—10% 2 CO2半自动焊 58—62% ★ A：组装间隙及角度 68—70% B：焊接规范参数 ★ A：组装间隙及测量 15—18% B：焊接规范参数 A：定位及组装间隙 B：焊接工艺规范 3 CO2半自动焊 7—9% 4 A：CO2半自动焊 B：手工电弧焊 14—16% 10—12% 5
