钢箱梁板单元的组装与焊接胎架以 "刚性支撑、精准定位、变形可控" 为核心,通过工装设计与工艺协同实现毫米级精度控制。以下从胎架设计、组装流程、焊接控制三方面展开解析。
一、胎架设计与基准控制
胎架采用 Q235 钢桁架结构,纵向间距 3.2m 设置刚性支撑,基础沉降≤1mm。顶面设置纵横向基准线(偏差 ±1mm),作为板单元定位基准。例如,马鞍山长江大桥胎架通过激光投线仪投射三维坐标网格,底板单元铺设时以网格线为基准,弹性码板固定后平面度误差≤1.5mm/m。胎架两侧设置可调节支撑座,通过螺旋千斤顶调整高度,适应不同板厚的反变形需求。
二、组装流程与精度控制
底板单元定位:以胎架基准线为基准,采用龙门吊吊装底板单元,通过激光跟踪仪实时监测坐标,定位偏差≤±0.5mm。横隔板作为内胎,通过定位销与底板固定,垂直度偏差≤1.5mm/m。
腹板组装:腹板以胎架两侧标志塔基准线为参照,采用液压夹具固定,控制垂直度误差≤1.5mm/m。浦仪公路西段项目采用 U 形肋板单元自动组装定位焊机床,U 肋间距尺寸精确度达 98.3%。
顶板闭合:顶板单元以中间基准线为起点,向两侧对称拼装,纵向对接焊缝采用马板控制收缩,端口错边量≤1mm。
三、焊接工艺与变形抑制
反变形技术:采用三维有限元模拟确定反变形量,例如 20mm 厚板焊接时,胎架预设 2° 反向倾角。浦仪公路西段项目使用反变形船位焊接机器人,U 肋焊接变形量≤1.2mm。
焊接顺序:腹板与底板焊缝分两次施焊,首次焊接 1/3 深度,冷却后再焊满,避免单侧应力集中。马鞍山长江大桥项目中,顶板单元焊接时采用 "中间向两侧" 对称施焊,控制整体扭曲≤3mm。
工艺参数:焊前对坡口两侧 1.5 倍板厚范围预热至 150-200℃,采用 ER50-6 焊丝(φ1.2mm),电流 200-280A,电压 22-28V,线能量≤25kJ/cm。
四、质量检测与典型案例
过程检测:焊接后 100% 进行超声波探伤(B 级标准),重点检测未焊透、未熔合等缺陷。浦仪公路西段项目中,U 肋焊缝探伤一次合格率达 99.5%,相控阵检测结果全部合格。
精度验证:采用三维激光扫描系统对组装后的板单元进行复测,箱体高度偏差 0~+2mm,端口对角线差≤3mm。某跨海大桥项目通过该技术,板单元组装一次合格率达 99.7%,工期缩短 15%。
工装优化:胎架在使用前进行荷载试验,加载至 1.2 倍设计荷载,监测沉降量≤1mm。深中通道项目采用可拆卸式胎架,内斜底板下方设置螺栓连接支撑,提升施工效率 30%。