1 概述（shù）

      滬漢蓉快速鐵路引入合肥樞紐，在經開區和南淝河處跨越（yuè）合（hé）寧高速公路，兩座主橋均（jun1）采用下承式（shì）、等高（gāo）度、連續鋼桁（héng）柔性拱（gǒng）橋，跨度均為（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（zhǎng）度12.75m，桁（héng）高15m，柔（róu）性拱采用圓曲線，矢（shǐ）高45m，矢跨比為1/4.5。橋麵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（yǔ）主桁之間采用高強螺栓連（lián）接。不鏽鋼複合鋼（gāng）板在我國是首（shǒu）次應用於（yú）鐵路鋼橋上，沒有（yǒu）任何製造經驗。橋麵係標準截麵橫斷麵見圖1。正交異性不鏽鋼複合鋼橋麵板由（yóu）橫梁、縱梁和（hé）不鏽鋼複合鋼橋麵板（bǎn）、U 肋和（hé）I 肋等組成，橋麵板節段之間采用焊接，U 肋和I 肋的連（lián）接采用兩塊帶有摩擦麵的高強螺栓連接。每節間縱向分成3 塊，橫向分成6 塊（kuài）進行（háng）製（zhì）造加工，分段圖見圖2。工廠製造時，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 正交異性不鏽鋼複合（hé）鋼橋麵板製造采用的新工藝和新技術

      2.1 無（wú）餘量精密切割下料技術

      板單元（yuán）製造過程中（zhōng），采用了無餘量精密切割下料技術。無餘量精密切割下料技術是指采用（yòng）數控或半自動精密（mì）切（qiē）割設備，精（jīng）確（què）預留材料富餘量後，將零件一（yī）次下料完成，無需二次切割加工的下料技術。采用無餘量精密切割既充分考慮（lǜ）了製（zhì）造過程中的收縮（suō），又可最大限度地減少（shǎo）過多預留造成的材料浪費，還節省了大量勞動力。從板單元的整個生產流程看，焊接過程中的收縮量占（zhàn）整個收縮量的絕大部（bù）分，因此掌握焊接過程中的收縮量是關鍵。我們通過大量的模（mó）擬實驗和經（jīng）驗積累（lèi），基本掌握了焊接收縮的變形規律。在板單元下料時在鋼板長、寬方向（xiàng）預留適（shì）當的收縮量，即可（kě）達到無餘量（liàng）下（xià）料的目的。其中不鏽（xiù）鋼複合鋼橋麵板我們采用數控或半自動（dòng）等離子切割機一次下料完成。

      2.2 板單（dān）元無碼組裝胎技術

      U 肋的組裝通過設計製作專用板單元無碼組裝胎來進行，這（zhè）樣可以避免用碼板裝（zhuāng）配定位而造成較大的裝配應力（lì）並修整大量的碼板焊縫，提高了裝配的（de）精度和效率。U 肋（lèi）之間的連接（jiē）孔采用先孔法，即U肋（lèi）折彎成型後，通過采用U 肋樣板（bǎn）翻轉（zhuǎn）鑽孔胎一（yī）次性（xìng）完成設計孔徑。其關鍵（jiàn）在於（yú）：通過精確預留焊接收縮量和控製焊接順序，使焊後（hòu）的U 肋連接孔距在（zài）允許偏差（chà）之內。

      2.3 板單元反變形焊接（jiē）技術

      U 肋（lèi）與不鏽鋼複合鋼橋麵（miàn）板的焊接質量直接影響到正交異性（xìng）鋼橋麵板的質量。設計要求U 肋開坡口與（yǔ）麵板焊（hàn）接，其熔深不小於U 肋板厚的80%。U 肋與麵板（bǎn）焊接（jiē）之後（hòu），由於焊接熱影響，麵板（bǎn）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，產生較大（dà）的內應力。對此，通（tōng）過專門設計（jì）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的熔深。在胎架上用CO2自動焊機對稱施焊U 肋焊縫，以盡量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（bǎn）無（wú）論是工廠製造還是現場安裝，都不（bú）可避免出現對接焊縫。不鏽鋼複合鋼板（bǎn）的對接，由於涉及到異種鋼的焊接，不同於普通同種鋼材的焊接。321- Q345qD 不鏽鋼複合鋼板是由14mm的基（jī）材Q345qD 和3mm厚的不鏽鋼321 爆炸複合而（ér）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（jīn）元素滲入（rù）到焊縫中，從而導致焊縫金屬的硬度增加、塑性降低，甚至可能產（chǎn）生裂（liè）紋；而當焊接不鏽鋼的複層321 時，可（kě）能熔化基層Q345qD,使焊縫合金成（chéng）分稀釋，從（cóng）而降低（dī）焊縫（féng）金屬的塑性和耐蝕性。為了（le）防止出現上述不良影響，焊接時再複層和基層之間（jiān）應增（zēng）加（jiā）過渡層，這和《不鏽鋼複合鋼板焊接技術要（yào）求》（GB/T13148- 2008）是一致的。增加過渡（dù）層的目的，主要是為了（le）補（bǔ）償複層由於稀釋所（suǒ）引起的合金元素（如（rú）鉻鎳等（děng））的降低，使複層焊縫（féng）的合金成分保持應有的水平。焊接時，按照“先焊接基層（céng），後焊接過渡層，最後焊接（jiē）複層”的順序。

      2.5 3+1 匹配預拚（pīn）裝（zhuāng）技術

      橋麵係製造采用倒裝法，按照”3+1”匹配預拚裝方案進行，即每輪（lún）次按節間長度匹配組裝、焊接和預拚裝同時完成，然後留下一個（gè）節段與下一節間節段進行匹配預拚裝（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（shè）計專用總拚胎架，胎架底部按（àn）照橋麵板的形狀製作，在橫（héng）梁位（wèi）置設置靠檔，靠檔通過螺栓連接。橋麵係拚裝時，先將（jiāng）橋麵板進行二拚一或三拚一作業，按照（zhào）橋麵板（bǎn）→橫梁→縱梁的組裝（zhuāng）順序，以立體（tǐ）階梯推進方式逐（zhú）段組裝和焊接。組裝時，重點控製（zhì）橋梁的線型、幾何尺寸和精度（dù），相鄰橫梁間距（jù）偏差和U 肋、板肋、縱梁栓孔重合率。

      2.6 單麵焊雙麵成（chéng）型焊（hàn）接（jiē）工藝

      無論（lùn）是工廠內橋麵板縱向對接焊縫還是橋位安裝現（xiàn）場的橫向對接焊縫，均采用背麵貼陶瓷襯墊單麵焊雙麵成型工藝（yì），確保（bǎo）了焊接質量，提高了焊接生產效率。不鏽鋼複合（hé）鋼橋麵板的對接，考慮到321 不鏽鋼的（de）熱膨（péng）脹係數明顯大於基層Q345qD 鋼（gāng），製定焊接工藝時優（yōu）先選擇了熱輸入較小的CO2氣體保護焊。較常選用的埋弧自動焊比較，CO2氣體保護焊屬（shǔ）於明弧焊，電（diàn）弧可見性好，焊接基層（céng）時不會傷（shāng）到複層，且（qiě）其（qí）線能量（liàng）較（jiào）小，焊接變（biàn）形（xíng）小，操作簡單，容易掌（zhǎng）握（wò）。通過現場實測（cè）表明，焊後變形很小，用較少的時間就可以火焰（yàn）矯正過來。

      3 質量控（kòng）製措施

      3.1 原材料控製

      不鏽鋼複合（hé）鋼板321- Q345qD 的加工，采取我方通過招標采（cǎi）購不鏽（xiù）鋼321 和橋梁（liáng）鋼Q345qD, 然後委托中船重工725 研究所（suǒ）進行爆炸焊接。複合板進廠後，按照相關規定進行取樣（yàng）複試。焊接材料（liào）按照評審通過的焊接工（gōng）藝試（shì）驗選用的焊接材料牌號進行招標采購，進廠後複試合格後才（cái）能使用。

      3.2 人員控製

      明確各級管理人員的職責，根據製造工藝方案，開工前技術人員對生產、質檢（jiǎn）和加工班組人（rén）員進行係統的技術交底。在正交異性板加工過程中，加強了工序質量（liàng）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（duì）於參與（yǔ）製造的班組進行技能（néng）培訓和考核（hé），特別是電焊工。

      3.3 工藝保證

      根據設計圖紙和相關規範，專門（mén）編製了“正交異性（xìng）不（bú）鏽鋼（gāng）複合鋼橋麵板製造驗收規則”，作（zuò）為控製標準（zhǔn）來指導和控製加工（gōng）全過程。對於（yú）不鏽鋼複合鋼板首次應用在鐵路鋼橋上，屬於新材（cái）料，大家都沒有任何的焊接經驗。我們在開（kāi）工前製備了12 組的不鏽鋼複合鋼板焊接工藝試驗，並進行了專家評審。實驗接頭形（xíng）式包含了對（duì）接和角接兩種接頭形式，對接接頭分不鏽鋼複合鋼（gāng）板之間（jiān）的對接和不鏽鋼複合板與橋梁鋼（gāng）的（de）對接。另（lìng）外，按照《鐵路鋼橋製造規（guī）範》（TB10212- 2009） 和《不鏽鋼複合（hé）鋼板焊接技術（shù）要求》（GB13148- 2008）對（duì）對接接頭形式進行（háng）了拉伸、彎曲和低溫衝擊、晶（jīng）間腐蝕和宏觀（guān）金相試驗。

      3.4 工裝控製

      為了保證正交異（yì）性板不鏽鋼複合鋼橋麵板的製造質量，我們專門設（shè）計了一批專（zhuān）用工裝和設備（bèi），如鑄鐵劃（huá）線平台（tái）、橋麵板無碼組裝胎、U 肋反變形（xíng）焊接胎具和橋麵係總拚裝胎具。通過（guò）利用（yòng）工裝胎具的精度保（bǎo）證產品（pǐn）的質量，減少人工技能差（chà）別給（gěi）質量造成的影響。整（zhěng）體（tǐ）拚裝胎具每拚裝完成一個輪次，就重新檢測胎具的精（jīng）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（bú）鏽鋼複合鋼板作為橋麵（miàn）板，開創了鋼橋防腐的新篇章，大大提高（gāo）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（le）先進工藝技術和設（shè）備（bèi），保證了鋼橋的質量（liàng）和工期，取得（dé）了良好的（de）社會效益和經濟效益。全（quán）橋共（gòng）109 塊橋（qiáo）麵係，截止2011 年12 月15 日，全部加工完成（chéng）。