1 概述

      滬漢蓉快速鐵路引入合肥（féi）樞紐，在經開區（qū）和南淝河處跨越合寧高（gāo）速公路，兩座主橋（qiáo）均采用下承式、等（děng）高度、連續鋼桁柔性拱橋，跨度均（jun1）為（114.75+229.5+114.75）m，全長461m。主桁采用帶豎杆N 型三角桁架，節間長度12.75m，桁高（gāo）15m，柔（róu）性拱（gǒng）采用圓曲線，矢高45m，矢跨比為1/4.5。橋麵（miàn）係采用正交異性板整體橋麵， 道砟範圍內的橋麵板采用（3+14）mm 的321- Q345qD 不鏽鋼複合鋼板，與主桁之間采用高強螺栓連接。不鏽鋼複合（hé）鋼板（bǎn）在我國是首次應用於鐵路鋼橋上，沒有任何製造經驗。橋麵係標準（zhǔn）截麵橫斷麵見圖1。正交異性不鏽鋼複合鋼橋麵板由橫梁、縱（zòng）梁和不鏽鋼複合鋼橋麵板、U 肋（lèi）和I 肋等組成，橋麵板節段（duàn）之間采用焊接，U 肋和I 肋的連接采用兩塊帶有摩（mó）擦麵的高強螺栓連接。每節間縱向分成3 塊，橫向分成6 塊進行製造加工，分段圖見圖2。工廠製造（zào）時，首先製造板單元（yuán），然後進行總拚和預拚裝，然後運輸到橋位進行吊裝栓接。

      2 正交（jiāo）異性不鏽鋼複合鋼橋麵板製造采（cǎi）用的新工藝和新技術

      2.1 無餘量精密切割下料技術

      板單元製（zhì）造過程中，采用了（le）無餘量精密切割下料技術。無（wú）餘量精密切割下料技術是指采用數控或半（bàn）自動精密切割設備，精（jīng）確預留材料富餘量後，將（jiāng）零件一（yī）次下料完成，無需二次切（qiē）割加工的下料技術。采用無餘量精密切割（gē）既充分（fèn）考慮了製造過程中的收縮（suō），又可最大限度地減少過多預留造成的材（cái）料（liào）浪費，還節省（shěng）了（le）大（dà）量勞動力。從（cóng）板單元的整個生產流程看，焊接過程中的收（shōu）縮量占（zhàn）整（zhěng）個收縮量的（de）絕大部分，因此掌握焊接過（guò）程中（zhōng）的收縮量是關鍵。我們（men）通過大量的模擬實驗（yàn）和經驗積累，基本掌握了（le）焊接收縮的變形規律。在（zài）板單元下料時在鋼板長、寬方向預留適當的收縮量，即可（kě）達到無餘量下料的目的。其中（zhōng）不鏽鋼複合鋼橋麵板我們采用數控或半（bàn）自動等離子切割機一次下料完成。

      2.2 板單元無碼組裝（zhuāng）胎技術

      U 肋的組裝（zhuāng）通過設計製作專用（yòng）板單元無碼組裝胎來進行，這樣可以避免用碼板裝配定位而造成較大的裝配應力並修整大量的碼板焊縫，提高了裝配的精度（dù）和效率。U 肋（lèi）之間的（de）連接（jiē）孔采用先孔法，即U肋折彎成型後，通過采用U 肋樣板翻轉鑽孔胎一次性完成設計孔徑。其關鍵在於：通過精確預留焊接（jiē）收縮量和控製焊接順序，使焊後的U 肋連接孔距在允許偏差之內。

      2.3 板（bǎn）單元反變形焊接技術

      U 肋與不鏽（xiù）鋼複（fù）合鋼橋麵（miàn）板的焊接質量直接（jiē）影（yǐng）響到正交異性鋼（gāng）橋麵板的質量。設計要求U 肋開坡口與麵板焊接，其熔深不小於U 肋板厚的80%。U 肋與麵板焊接之後，由（yóu）於焊接熱影響，麵板會出現不同程度的焊接角變形，而火焰修整不僅增加大量的工作量，還會影響板單元的幾何尺寸（cùn），產生較大的內應力。對此，通過專（zhuān）門設計的板單元反變形焊（hàn）接胎來控製變形，采用船位焊接的方式保證坡口焊接的熔（róng）深。在胎架上用CO2自動焊機對稱施焊U 肋焊縫，以盡（jìn）量（liàng）減小焊縫變形的內應力。

      2.4 不鏽鋼複合鋼板對接分層焊接工藝

      正交異性板無論是工廠製造還是現場安裝，都不（bú）可（kě）避免出現對接（jiē）焊縫。不鏽鋼複合鋼板的對接，由於涉及到異種鋼的焊接，不同於普通同種鋼（gāng）材的焊接。321- Q345qD 不（bú）鏽鋼（gāng）複（fù）合鋼（gāng）板是由14mm的基材Q345qD 和3mm厚的不鏽鋼（gāng）321 爆炸複合而成。當焊接不鏽複合鋼板基層Q345qD 時，可能熔化不鏽鋼的複層321,使合金元素滲入到焊縫中，從而導致焊縫金屬的硬度增加、塑性降低，甚（shèn）至可能產生裂紋；而當焊接不鏽鋼的複層（céng）321 時，可能熔化基層Q345qD,使焊縫合金成分稀釋，從（cóng）而降（jiàng）低焊縫金屬的（de）塑性和耐蝕性。為了防止出現上述（shù）不（bú）良影響，焊接時再複層和基層之間應增加過渡層，這和《不鏽鋼複合鋼板焊接技術要求》（GB/T13148- 2008）是一致的。增加過渡（dù）層的目（mù）的，主要是為了補償複層由於稀（xī）釋所引起的合金元素（如鉻鎳等）的降低，使（shǐ）複層焊縫的合（hé）金成分（fèn）保（bǎo）持應有的水平。焊接時，按照“先焊接基層，後焊接過渡（dù）層，最後（hòu）焊接複層”的順序。

      2.5 3+1 匹配預拚裝技術

      橋麵係製造采（cǎi）用倒裝法，按照（zhào）”3+1”匹配預拚（pīn）裝（zhuāng）方案進行（háng），即每輪次按節間長度匹配組（zǔ）裝、焊（hàn）接和（hé）預拚裝同時完成，然後（hòu）留下一個節段與下一節間節段（duàn）進行匹配（pèi）預拚（pīn）裝（注：除端部外，每節間由QB2- 1、QB2- 2 和QB3共3 個板塊組成）。通過設計專用總拚胎架，胎架（jià）底部（bù）按照橋麵板的形狀製作，在橫梁位（wèi）置設置靠檔，靠檔通過螺栓連接。橋麵係拚裝時，先將橋麵板進行（háng）二拚一或三拚一作業，按（àn）照（zhào）橋麵板→橫梁→縱梁的組裝順（shùn）序（xù），以立體階梯推進方式逐段組裝和焊接。組（zǔ）裝時，重點控製橋梁的（de）線型、幾何（hé）尺寸和精度，相鄰橫梁間距偏差和（hé）U 肋、板肋、縱梁栓孔（kǒng）重合率。

      2.6 單（dān）麵焊（hàn）雙（shuāng）麵成型焊接工藝

      無論是工廠內橋麵板縱向對接焊縫還是橋位安裝現場的橫向對接焊縫，均采用（yòng）背麵貼陶瓷（cí）襯墊單麵焊雙（shuāng）麵成型工藝，確保了（le）焊（hàn）接質量（liàng），提高了焊接生產效率。不鏽鋼（gāng）複合鋼橋麵板的對接，考慮到321 不鏽鋼的熱膨脹係數明顯大於基層Q345qD 鋼，製定焊接工藝時優先選擇了熱輸入較小的CO2氣體（tǐ）保護（hù）焊。較常（cháng）選用的埋弧自動焊（hàn）比較，CO2氣體保護焊屬於明弧焊，電弧可見（jiàn）性好，焊接（jiē）基層時不會傷到複（fù）層，且其線能量較（jiào）小，焊接變（biàn）形小，操作簡（jiǎn）單，容易掌握（wò）。通過現場實測表明，焊（hàn）後變形很小，用較少的時（shí）間就可（kě）以火焰矯正（zhèng）過（guò）來。

      3 質量控製措施

      3.1 原材料控製

      不（bú）鏽鋼複合鋼板321- Q345qD 的加工，采取我（wǒ）方通過（guò）招（zhāo）標采購不鏽鋼321 和（hé）橋梁鋼（gāng）Q345qD, 然後委托中船重工725 研究所進行爆炸焊接。複（fù）合板進廠後，按照相關規（guī）定進（jìn）行（háng）取樣複試。焊接材料按照評審通過的焊接工（gōng）藝試驗選用的焊接材料牌號進行招標（biāo）采（cǎi）購，進廠後複試合格後才（cái）能使用。

      3.2 人員控製

      明（míng）確各級管理人員的職責，根據製造工藝方案（àn），開工前技術人員對生產、質（zhì）檢和加工班組人員進行係統的技術交底。在正交（jiāo）異性板加工過程中，加（jiā）強了工序質（zhì）量的控製，以工序質量確保成品質量，設立了專（zhuān）職質檢員和檢查工程師。對於參與製造的班組進行技能培訓和考核，特別是電焊工（gōng）。

      3.3 工藝（yì）保證

      根據設計圖紙和相關規範，專門編製了（le）“正交異性不鏽鋼複合鋼橋麵板製造驗收規則（zé）”，作為控製標準來指導（dǎo）和控製加工全過程。對於不鏽鋼複合鋼板首次應用在鐵路鋼橋（qiáo）上，屬於新材料，大家都沒（méi）有任何的焊接經驗。我們在（zài）開工前製備了12 組的不鏽鋼複合鋼板焊接工藝試（shì）驗，並進行了專家評（píng）審。實驗接頭形式（shì）包含了對接和（hé）角接兩種接（jiē）頭形式，對接接頭分不鏽鋼複合鋼板之間的對接和不鏽鋼複合板與橋梁鋼的對接（jiē）。另（lìng）外，按照（zhào）《鐵路鋼橋製造規範》（TB10212- 2009） 和《不鏽鋼複合鋼板焊接技術要求》（GB13148- 2008）對對接接頭（tóu）形式進行了拉（lā）伸、彎曲和低溫衝擊、晶間腐（fǔ）蝕和宏（hóng）觀金相試驗（yàn）。

      3.4 工裝控製

      為了保證（zhèng）正（zhèng）交異性板不鏽鋼複合鋼橋麵（miàn）板的製造（zào）質（zhì）量，我們專門設計了一批專用工裝和設備，如鑄鐵劃線平台、橋麵板無碼組裝胎、U 肋反變形焊（hàn）接胎具和橋麵係總拚裝（zhuāng）胎具。通過利用工（gōng）裝（zhuāng）胎具（jù）的精度（dù）保證產（chǎn）品的質（zhì）量，減少人工技能差別（bié）給質量造成的影響。整體拚裝胎具每拚裝完成一個（gè）輪次，就重（chóng）新檢測胎具的精度是否有變化。

      4 結束語

合肥南環線鋼桁梁柔性拱橋是國內第一座采用不鏽鋼複合鋼板作為橋麵板，開創了鋼橋防腐的新篇章，大（dà）大（dà）提（tí）高了鋼橋的內腐蝕能力，延長了鋼橋的使用壽命。鋼（gāng）橋在製作過程中，大量采用了先進工藝技（jì）術和設備，保（bǎo）證了鋼橋的質量（liàng）和（hé）工（gōng）期，取得了良好的社會效益和經濟效益。全橋共109 塊橋麵係，截（jié）止2011 年12 月15 日，全部加工完成（chéng）。