1 概述（shù）

      滬漢蓉快（kuài）速鐵路引入合肥樞紐，在經開區和南淝河處跨越合寧高速公（gōng）路，兩（liǎng）座主橋均采用下承式、等高度、連續鋼桁（héng）柔性拱橋，跨度均為（wéi）（114.75+229.5+114.75）m，全長461m。主桁采用帶豎杆（gǎn）N 型（xíng）三角桁架，節間（jiān）長度12.75m，桁（héng）高15m，柔性（xìng）拱采用圓曲（qǔ）線，矢高45m，矢跨比為（wéi）1/4.5。橋麵係（xì）采用正交異（yì）性板整體橋麵， 道砟範圍（wéi）內的橋麵板采用（3+14）mm 的321- Q345qD 不鏽鋼複（fù）合鋼板，與主桁之間采（cǎi）用高強螺栓連接。不鏽鋼複合鋼板在我（wǒ）國（guó）是首（shǒu）次應用於（yú）鐵路鋼橋（qiáo）上，沒有（yǒu）任何（hé）製造經驗。橋麵（miàn）係標準截麵橫斷（duàn）麵見圖（tú）1。正交異性不鏽鋼複合鋼橋麵板由橫（héng）梁、縱梁和不（bú）鏽鋼複合鋼橋麵板、U 肋和I 肋等（děng）組成，橋麵板節段之間采用焊接，U 肋和I 肋的連接采用兩塊帶有摩擦麵（miàn）的（de）高強螺栓連接。每節間縱向分成3 塊，橫（héng）向分成6 塊進（jìn）行製造加工，分段圖見（jiàn）圖2。工廠製造（zào）時，首（shǒu）先製造（zào）板單元，然後進行總拚和預拚裝（zhuāng），然後運輸到橋位（wèi）進行（háng）吊裝（zhuāng）栓接。

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

      2.1 無餘量精（jīng）密切割下料技術

      板單元製造過（guò）程中，采用了無餘量精密切（qiē）割下料技術。無餘量精密切割下料技術是（shì）指采用數控或半自動精密切割設備，精確預留材料富（fù）餘量後，將零件一次下料完成，無需二次切割加工（gōng）的下料技術。采用無（wú）餘量精密切割既充分考慮了製造（zào）過程中（zhōng）的收縮，又可最大限度地減（jiǎn）少過多預留造成的材料浪費（fèi），還節（jiē）省了大量（liàng）勞動力。從板單元的整個生產流（liú）程看，焊接過程中的（de）收縮量占整個收縮（suō）量的絕大部分（fèn），因（yīn）此掌握焊（hàn）接（jiē）過程中的收縮量是（shì）關鍵（jiàn）。我們通過大（dà）量的模擬實（shí）驗和經驗積累，基本掌握了焊接收（shōu）縮的變形規（guī）律。在板單元下料時在鋼板長、寬方向預留適當的收縮量（liàng），即可達到無餘量下料的目的。其中不鏽鋼複合鋼橋麵板我們（men）采用數控或半自動等離子切（qiē）割機一次下（xià）料完成。

      2.2 板單元無碼組裝胎技術（shù）

      U 肋的組裝通過設計（jì）製作專用板單元無碼（mǎ）組裝胎來進行（háng），這樣可以（yǐ）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（hàn）縫，提高了裝（zhuāng）配（pèi）的精度和效率。U 肋之間的連接孔采用先孔法，即（jí）U肋折彎成型後，通（tōng）過采用U 肋樣（yàng）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（yù）留焊接收縮量和控製焊接順序，使（shǐ）焊後的（de）U 肋連接孔距在允許偏差之內。

      2.3 板（bǎn）單元反（fǎn）變（biàn）形（xíng）焊接技（jì）術

      U 肋（lèi）與不（bú）鏽鋼複合鋼橋（qiáo）麵板（bǎn）的焊接質量直接影響到正交（jiāo）異性（xìng）鋼橋麵板的質量。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（de）80%。U 肋與麵板焊接之後，由於焊接熱影響，麵板會出現不同程度的焊接角變形，而（ér）火焰修整不僅增加大（dà）量的工作（zuò）量，還會影響板單元的幾何尺寸，產生較大的內應力。對（duì）此，通過專門設計的板單元反變形焊接胎來控製變形，采用船位焊接的方式保證坡口焊接（jiē）的熔深。在胎架上用CO2自動（dòng）焊機對稱施焊U 肋（lèi）焊縫，以盡量減（jiǎn）小（xiǎo）焊縫（féng）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（shì）現場安裝，都不可避免出現（xiàn）對接（jiē）焊縫。不鏽鋼複合鋼（gāng）板的對（duì）接，由（yóu）於涉及到異種鋼的焊接，不同於普通同種鋼材的焊（hàn）接。321- Q345qD 不鏽鋼複合（hé）鋼板是由14mm的基材Q345qD 和（hé）3mm厚的不鏽鋼321 爆炸複合（hé）而成。當焊接（jiē）不鏽複合鋼板基層（céng）Q345qD 時，可能熔化不鏽鋼的複層321,使合金元（yuán）素（sù）滲入到焊縫中，從而導致焊縫金屬的硬（yìng）度增加、塑性降低，甚至可能產生裂紋；而當焊接不（bú）鏽鋼的（de）複層321 時，可能（néng）熔（róng）化基層Q345qD,使焊縫合金成分稀釋，從而降（jiàng）低焊縫（féng）金屬的塑性和耐（nài）蝕性。為了防止出現上述不良（liáng）影響，焊（hàn）接時再複層和基（jī）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。增加過渡層的目的（de），主要是為了補償複層由於稀釋所（suǒ）引起的合金元素（如鉻鎳等）的降低，使複層焊縫的（de）合金成分保持應（yīng）有的水平。焊接時，按照“先焊接基層，後焊接過渡層，最後焊接（jiē）複層”的順（shùn）序。

      2.5 3+1 匹配預拚裝技術（shù）

      橋麵（miàn）係製造采（cǎi）用倒裝法，按照”3+1”匹配預拚裝方案進行，即每輪次按節間長度匹配組裝、焊接（jiē）和預拚裝同時完成，然後留下一個節段與下一節間節（jiē）段進行匹配預拚裝（注（zhù）：除端部外，每節（jiē）間由QB2- 1、QB2- 2 和QB3共3 個板塊組成（chéng））。通過設計專用總拚胎（tāi）架，胎架（jià）底部按照橋麵板的形狀製作，在橫梁位置設置（zhì）靠檔，靠檔通過螺栓連接。橋麵係拚裝時，先將橋麵板進行二拚一或三拚一（yī）作業（yè），按（àn）照橋麵板→橫梁→縱梁的組裝順序，以立（lì）體（tǐ）階梯推進方式（shì）逐段組裝和焊接。組裝時，重點控（kòng）製（zhì）橋梁的線型、幾何（hé）尺寸和精度，相鄰橫梁間距偏差和U 肋、板肋、縱梁栓孔重合率。

      2.6 單麵焊雙麵成型焊接工（gōng）藝

      無論是工廠內橋麵板縱向對接焊縫還是橋位（wèi）安裝現（xiàn）場的（de）橫向對接焊縫，均采用背麵貼陶瓷襯墊單麵焊雙麵成型工藝，確保了焊接質（zhì）量，提高了焊（hàn）接生產效率。不鏽鋼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（jiē）工藝時優先選擇了熱輸入較小的CO2氣（qì）體保護焊。較常選用的埋弧自動焊比較，CO2氣體保護焊屬（shǔ）於明弧（hú）焊，電弧可見性（xìng）好（hǎo），焊接基層（céng）時不會傷到（dào）複層，且其線能量較小，焊接變形小，操（cāo）作簡單，容（róng）易掌握。通過現場實測（cè）表明，焊後變形很小，用（yòng）較少的時間就可（kě）以火焰矯正過來。

      3 質量控製措（cuò）施

      3.1 原材（cái）料控製

      不鏽鋼複合鋼板321- Q345qD 的加工，采取（qǔ）我方通過招標采購不鏽鋼321 和橋梁鋼Q345qD, 然（rán）後委托中船重工725 研究所進（jìn）行爆炸焊接。複合板進廠後，按照相關規定進行取樣複試。焊接材料按照評（píng）審通過的焊接工藝（yì）試驗選用的焊接材料牌號進行招標采購，進廠後複試（shì）合格後才（cái）能使用。

      3.2 人員（yuán）控製

      明確各級管理人員的職責，根（gēn）據製造工藝方案（àn），開工前技術人（rén）員對生產、質檢和加工班組人員（yuán）進（jìn）行係統（tǒng）的技（jì）術交底。在正交異性板加工過程中，加強了工序質量的控製，以工序質（zhì）量確保成品質量，設立了專職質檢員和檢查工程師。對於參與製造（zào）的班組進行技能培（péi）訓和考核，特別是電焊工。

      3.3 工藝保證

      根據設計圖紙和相關規範，專（zhuān）門編（biān）製了“正（zhèng）交異性不鏽鋼複合鋼橋麵板製造驗收規則（zé）”，作（zuò）為控製標準來指導和控製（zhì）加工（gōng）全過（guò）程。對（duì）於不鏽鋼複合鋼（gāng）板首次應用在鐵路鋼橋上，屬於新材料，大（dà）家都沒有任何的（de）焊（hàn）接經驗。我們在（zài）開（kāi）工前製備了12 組的不鏽鋼複合鋼板焊接工藝試（shì）驗，並進行了專家評審。實驗接頭形式包含了對接（jiē）和角接兩種接頭形式，對接（jiē）接頭分不（bú）鏽鋼複合鋼板之間的對接（jiē）和不（bú）鏽鋼複合板與橋梁鋼的對接。另外（wài），按照《鐵路鋼（gāng）橋製造規（guī）範》（TB10212- 2009） 和《不鏽鋼複合鋼板焊接技（jì）術要求（qiú）》（GB13148- 2008）對對接接頭（tóu）形式（shì）進行（háng）了拉（lā）伸、彎曲和低溫衝（chōng）擊、晶（jīng）間（jiān）腐（fǔ）蝕和宏觀金相試驗。

      3.4 工裝控製

      為了保（bǎo）證正交異性板不鏽鋼複合鋼橋麵板（bǎn）的製造質量（liàng），我們專門設計了一批專用工裝和設備，如鑄鐵（tiě）劃線平台、橋麵板無碼組裝胎、U 肋反變形焊接胎具和橋麵（miàn）係總拚裝胎具。通過利用工裝胎（tāi）具的精度（dù）保證產品的（de）質量，減少人工技能差別給質量造成的影響。整體（tǐ）拚裝胎具每拚裝完成一個輪（lún）次，就重（chóng）新檢測胎具的精（jīng）度是否有變（biàn）化。

      4 結束語

合肥南環線鋼桁梁柔（róu）性拱橋是國（guó）內第一座采用不鏽鋼複合鋼板作為橋（qiáo）麵板，開創（chuàng）了鋼橋防腐的新篇章，大大提（tí）高了鋼（gāng）橋（qiáo）的內（nèi）腐（fǔ）蝕能力，延長（zhǎng）了鋼橋的使用壽命。鋼橋在製作（zuò）過（guò）程中，大量采用了先進（jìn）工藝技術和設備，保證（zhèng）了鋼橋的質量和工期，取得了良好的社會效益和經（jīng）濟效益。全橋共109 塊橋麵係（xì），截止2011 年12 月15 日，全部加工完成。