【摘要】本文結合南京長江二橋鋼箱梁節段橋位施工，介紹預制鋼箱梁節段接口匹配工藝及接口環縫焊接變形的規律，通過采取工藝措施確保大橋整體線形滿足設計要求。
【關鍵詞】鋼箱梁節段 接口匹配 焊接變形

一、概述
南京長江二橋主橋為雙塔雙索面全焊鋼箱梁斜拉橋，主跨628m，鋼箱梁施工采用節段制造及預拼，運抵橋位后吊裝、匹配及橋上環縫焊接。預制鋼箱梁節段按長度和結構分為十二種類型，共 93個梁段，鋼箱梁橫斷面寬38.2m，中心高3.5m，標準梁段長 15m，重量276t，全橋鋼箱梁長1238m，總重2．3萬t，材料采用16Mnq鋼。
根據鋼箱梁的施工特點，并考慮鋼板規格及運輸等影響因素，采用異地造橋的總體模式，劃分三個階段，即在廠內、汕頭工地制作板塊及各種零部件；靖江工地進行鋼箱梁組焊及節段預拼，橋位進行預制鋼箱梁節段匹配及接口焊接、栓接。
橋上拼裝作業內容包括：排架區鋼箱梁接口匹配，懸臂吊裝鋼箱梁接口匹配，焊前接口精匹配，其他件裝焊、栓接，焊接變形及線型控制等。
鋼箱梁吊裝順序：鋼梁吊裝分為兩個階段，第一階段是排架區梁段的吊裝，通過350t浮吊完成吊裝作業；第二階段是懸臂吊裝（包括邊跨合龍和跨中合龍），通過橋面吊機完成吊裝作業。見圖1所示吊裝分區。
橋位施工總體工藝流程：①鋼箱梁節段運輸及吊裝、接口匹配（高程控制、中軸線控制、焊接順序選擇）；②接口精匹配，焊前準備，高強螺栓初擰；③接口環焊縫焊接，探傷，高強螺栓終擰；④嵌補段拼裝焊接；⑤接口涂裝。

二、鋼箱梁節段接口匹配
l．鋼箱梁預拼裝接口匹配
鋼箱梁紐焊結束之后，在總體預拼胎架上7～10段箱梁進行實橋立體預拼裝：完成制造線形（拱度、橋軸線、預拼長度）及接口匹配（安裝角式匹配件、止推板、對位螺桿底座、劃檢查線），預拼鋼箱梁節段在胎架上設置6個支承點，分布在箱梁兩端橫隔板上，見圖2。

2．排架區梁段的吊裝接口匹配
根據吊裝順序，排架區匹配梁段包括：塔下N（S）A1～N（S）J1共14段；邊跨N（S）A20～N（S）A16共10段，梁段擺放在排架上，支承點在縱隔板與橫隔板的交叉點位置（見圖2）與預拼狀態基本一致，因預制節段經過運輸和吊裝，外形尺寸總有所變化，以一定的量值反映在標高、橋軸線和接口匹配上，為確保架設線形和環縫焊接，在接口匹配時遵循以下工藝程序，從箱梁橫斷面豎向剛性強的地方至剛性弱的地方依次完成匹配為原則：①在主控點標高和橋軸線滿足要求的前提下，保證外腹板上頂面平齊（剛性最強處），頂板止推板和角式匹配件密貼；②以圖3順序連接角式匹配件的螺栓和沖釘；③緊固接口對拉螺桿，核查接口檢查線，依據橋軸線偏位控制在±2mm內。
在排架區梁段匹配中，主控點標高與接口匹配往往存在矛盾，原因為：吊裝主控點標高偏差不大于±15mm，嚴于預拼拱度控制標高（不大于 6mm）偏差，而且標高測點不在同一位置；運輸及吊裝影響等。為了保證主控點標高和橋軸線滿足設計要求，在必保頂板匹配的前提下，底板的縫口可適當調整，但不大于15mm。

3.懸臂吊裝接口匹配
懸臂吊裝接口匹配施工程序：①調整梁段斜率、高度，使頂板中軸線區域基本平齊，連接中軸線兩側匹配件的螺栓和沖釘；②調整梁段高度，使頂板縱隔板處止推板平齊，同時測量吊裝梁段的前點標高，使其滿足設計要求；③檢查梁段底板的縫隙是否接近預拼狀況（匹配件密貼或焊接間隙不大于15mm；若主控點標高與接口底板匹配存在矛盾，在兼顧線型和焊
接縫隙的前提下相互勾借）；④用千斤頂使待匹配箱口主腹板平齊，通過邊頂板處對拉螺桿根據橋軸線情況調整檢查線；⑤復測標高合格后，接口其他匹配件按圖3所示順序連接完成，裝焊腹板剪力鍵，測量橋軸線。⑥依據線型情況決定環縫焊接順序。
懸臂吊裝接口匹配應注意以下幾點：匹配梁段上不得放置除吊機以外的其他施工荷載；所有匹配件連接完成后，不允許采用橋面吊機強行提升梁段達到調整標高的目的；匹配時應根據前梁斜拉索第二次張拉后測得的主梁軸線偏差，在偏向側的接口匹配件上放置2mm墊片，因頂、底板焊接收縮差引起遠端撓頭，底板及斜底板上的匹配件間放置2mm墊片。
懸臂吊裝，因2個匹配梁段處于兩種受力狀態，橫斷面在外腹極處平齊的條件下，接口除匹配件地方外仍存在較大的高低偏差（最大25mm），見圖4。

在焊接之前接口精匹配，要求保證接口面板高低差不大于0.5mm，由于存在圖 4所示懸臂吊裝接口匹配情況，給后序精匹配帶來很多困難。在接口匹配完成之后，通過吊機卸載使吊裝梁段的部分重量轉換到腹板剪力鍵上，可減小接口高低偏差，但會影響遠端主控點標高，最終未能采用。為減小內應力，對橋式縱隔板，將位于接口隔倉內的圓管與節點板之間的焊縫在精匹配之前氣刨開，通過千斤頂壓平接口，并用馬板固定的方法使接口完成精匹配，待吊機前移吊裝下一個梁段后，再焊接圓管與節點板之間的焊縫。

三、橋位接口焊接變形
在保證預拼線型及吊裝匹配線型的前提下，環縫焊接是橋位施工中對線型影響較大的因素。為了有效控制焊接變形和主橋線型，對環縫焊前（打點距離300mm）和焊后進行跟蹤量測，經過數據統計和分析，環縫在各種焊接間隙范圍內的焊接收縮平均值見表1。

從圖示數據可以看出，頂板在焊前U型肋高強螺栓已經初擰，相對約束較底板大得多，其收縮量普遍比底板小1.0～2.0mm，兩側外腹板、斜底板焊接間隙不同將導致焊接收縮的差異，引起梁段遠端標高和橋軸線的變化，經過焊前和焊后觀測，線型變化量與幾何量值相接近，為有效控制焊接變形采取以下措施：運用反變形的原理在接口匹配件之間預加鋼墊
片；根據遠端標高選擇先焊頂板或先焊底板；根據橋軸線偏位選擇先焊上游側外腹板、斜底板或先焊下游側外腹板、斜底板；精匹配時采用剛性較大的馬板并減少間距等措施。

四、結論
在鋼箱梁節段預拼的基礎上，通過對不同的接口壓配狀態下考慮焊接收縮的影響．并采取相應的裝配工藝措施和施焊順序。使接口環縫焊接和架設整體線型得到了良好的保證，完全滿足設計要求。

參考文獻
[1]Shoichi Saeki The Honshu-Shikoku Bridges,SEI Volume 8,Number 1,1998
[2]Manabu Ito,The Cable-Stayed Meiko Grand Bridges,Nagoya,SEI Volume 8,Number 3,1998