摘要：本研究旨在探讨钢结构桥梁厂内精细化制造工艺与质量控制策略，以福州洪山桥至洪塘大桥拓宽改建工程为例，通过对工艺流程和质量控制措施的研究，提出了一系列有效的策略和方法，以提高钢结构桥梁的制造质量和工艺精度。研究结果表明，精细化制造工艺和质量控制策略，对于提升钢结构桥梁制造水平和产品质量具有重要意义。

　　关键词：钢结构桥梁；精细化制造；质量控制

　　钢结构桥梁作为重要的交通基础设施，其质量直接影响到桥梁的安全性和使用寿命。随着工程技术的不断发展和市场需求的增加，钢结构桥梁的制造工艺和质量控制面临着更高的要求和挑战。因此，研究钢结构桥梁厂内精细化制造工艺与质量控制策略，对于提高钢结构桥梁的制造水平和产品质量具有重要意义。

　　1工程概况

　　洪塘大桥主桥为独塔双索面自锚式悬索桥，总体布置为50m（钢箱梁锚固跨）+150m（钢箱梁）+150m（钢箱梁）+50m（钢箱梁锚固跨）=400m，采用半漂浮结构体系。洪塘大桥为双向八车道，两侧设人行、非机动车道，悬索桥主桥因结构布置需要横断面为：3m（吊索区）+2.5m（人行道）+4.5m（非机动车道）+0.5m（机非分隔带）+14.75m（机动车道）+1.5m（中央分隔带）+14.75m（机动车道）+0.5m（机非分隔带）+4.5m（非机动车道）+2.5m（人行道）+3m（吊索区）=52m，单向横坡2%。主梁采用分离式扁平钢箱梁，横向分三部分，宽度为53.44m。钢箱梁为全焊接箱型结构，两侧钢箱梁间通过焊接连接，桥面采用正交异性钢桥面。桥梁中心线处的梁高为3.5m。

　　2钢结构桥梁厂内精细化制造工艺

       2.1原材料进场控制

　　钢箱梁制造所需的各种钢材、焊材、涂装材料等材料根据工期安排将分批次供货。钢箱梁共分为5轮总拼，材料供应满足生产需求。根据设计图及钢箱梁分块方案，编制材料采购清单。钢材在采购时必须严格执行采购清单及质量标准。进厂钢材、焊材、油漆、焊钉等必须按规定进行复验，合格后方可入库。本桥钢结构材料损耗需控制在最小范围之内，为此制作前应对零件下料进行合理规划。根据钢箱梁结构的特点，U肋板单元及风嘴板单元下料加工在南通基地完成，其余板单元在马尾基地完成，全部工序在车间内进行，有利于确保工期和质量，避免风、雨、温度、湿度对工期和质量影响。

　　2.2切割下料

　　对于形状复杂的板件如横隔板、横隔板接板等，采用数控切割机进行精确下料是最合适的选择。数控切割机可以根据预设的程序进行高精度的切割，适用于处理复杂形状的板件。针对较长的矩形板件如顶板、底板、U肋等，多头门式切割机是更有效的下料设备。多头门式切割机具有多个切割头，可以同时进行多道切割，提高下料效率。少量简单件适合使用半自动切割机进行下料。半自动切割机可以在一定程度上减少人工操作，提高下料效率。对于顶板、底板焊接边坡口的情况，精密坡口切割机是最适合的设备。精密坡口切割机可以确保切割出符合要求的坡口形状，提高焊接质量。最后，针对肋板、连接板高强度螺栓孔的情况，使用数控钻床或摇臂钻床是最合适的选择。这些设备可以精确地钻孔并保证孔位的准确性，确保高强度螺栓的安装质量。

　　2.3预拼、组装

　　预拼过程中，按照图纸要求安装好各节段之间的工地临时匹配件，待预拼装完成后，松开连接销轴；利用液压平板车将首轮前5个节段运输至外场进行全断面节段验证、匹配，并进行专家评审，评审结束后再利用液压平板车沿运梁路线运至涂装厂房，进行冲砂、油漆工序。车间内分段首轮预拼装结束后，利用液压平板车将首轮前5个节段运输至外场，并将节段全断面3个分段吊至预拼装胎架上，进行节段全断面预拼装、验证。为满足节段第一阶段和第二阶段梁段的匹配，设计外场预拼装胎架，满足5个节段的预拼装、验证。预拼装胎架使用支座胎架，并提前布置，分段在车间内制作结束后能及时预拼装。预拼装场地地基必须坚固，支座胎架通过预埋件与地面固定牢固。支座胎架布置完成后需测线型。胎架制作完成后需对胎架精度进行报检。预拼装胎架制作时，应严格控制胎架关键项点的制作要求，确保钢箱梁结构制造所用胎架的精度。预拼装胎架制作控制项点详见总拼胎架控制项点。

　　2.4钢箱梁验证工艺

　　本项目钢箱梁分为两个阶段进行组装，即先组装两侧钢箱梁，后组装中间钢箱梁。第一阶段两侧钢箱梁分段和第二阶段验证分段制作、预拼完成后，利用液压平板车将首轮需验证的前5个分段运输至外场，进行全断面节段验证、匹配，并组织专家评审。验证流程及要求如下所述。

　　2.4.1第一阶段钢箱梁上胎架

　　按顺序将第一阶段两侧钢箱梁利用龙门吊吊运至验证胎架上，第一阶段与第二阶段两端各预留150mm间隙（其中第二阶段边侧顶板留有80mm修割余量），并连接临时匹配件。根据两侧分段上的纵横基准线对钢箱梁进行调整，要求两侧钢箱梁横向基准线对齐、纵向基准线平行。两侧钢箱梁中间档距需预留第二阶段梁段安装时的修割余量。

       2.4.2第一阶段钢箱梁分段线型调整与控制

　　首先选取桥塔中心线位置的0号段为基准节段，胎架两端设置四个全站仪基点，作为全站仪坐标基准点来定位基准节段，每个节段设6个线型控制点，然后以基准节段为基准分别验证其他各节段是否满足制造线型。

　　2.4.3第二阶段钢箱梁上胎架

　　按顺序将第二阶段钢箱梁吊运至验证胎架上，按要求摆放验证梁段，并连接临时匹配件。根据分段上的纵横基准线对钢箱梁进行调整，要求与两侧钢箱梁横向基准线对齐、纵向基准线平行。

　　2.4.4整体线型验证

　　以基准节段为基准同时验证第一阶段、第二阶段钢箱梁各分段是否满足制造线型。检查和调整顶板、底板、边腹板及U型肋、纵向肋之间的错边情况，然后复验标高和线型。

　　整体线形验证合格后，进行首轮节段专家评审。评审合格后利用300T龙门吊和液压平板车沿运梁路线运至涂装厂房进行除锈、涂装，并按架设顺序要求运至存梁区存放。

　　2.5钢箱梁节段焊接工艺

　　2.5.1纵向对接焊缝的焊接

　　纵向对接焊缝的焊接是一种常见的焊接工艺，主要用于连接两个相邻的金属板。在这种焊接过程中，通常采用单面焊双面成形工艺进行焊接。为了确保焊接质量，会在焊接过程中采用背面贴陶瓷衬垫进行支撑，同时使用CO2气体进行保护焊打底。在焊接过程中，会使用马板进行定位，控制焊缝间隙在6±2mm内，同时控制打底焊缝的厚度在8mm左右。在埋弧自动焊填充时，会精确控制线能量和层间温度，以确保焊缝的性能。盖面焊道通常采用2道焊接完成，会严格控制余高和焊缝的外观成形，以确保焊接的质量和稳定性。

　　2.5.2底板、底板U型肋和横隔板的焊接

　　底板、底板U型肋和横隔板的焊接是焊接工艺中的重要环节，需要特别注意焊接质量和稳定性。在底板、底板U型肋和横隔板的相交处，通常采用实芯焊丝CO2气体保护焊进行打底，以确保焊接的牢固性和密封性。而在盖面焊接时，会选择药芯焊丝CO2气体保护焊，以提高焊接质量和效率。为了进一步提高焊接接头的质量，会对焊缝端部进行包角焊，并在完成焊接后对焊缝进行打磨，使其成为半径不小于12mm的圆弧。减小焊接接头的应力集中，提高焊接接头的强度和耐久性。通过以上的焊接工艺和控制措施，确保底板、底板U型肋和横隔板的焊接质量达到标准要求，保证焊接接头的稳定性和可靠性。

　　2.5.3顶板、顶板U形肋和横隔板的焊接

　　顶板、顶板U形肋和横隔板的相交处，由于承受往复作用的荷载，应力比较复杂，为提高此处的抗疲劳性能，待各单元件就位后，按WPS要求进行焊接，采取连续焊过倒角的方式是一种常见的焊接技术，特别适用于U肋拐角处的焊接。在焊接过程中，会确保不允许断弧，即一次性将切角焊缝，以确保焊接接头的牢固性和密封性。对于U肋与横隔板角焊缝的端部，会进行包角处理，有效减小焊接接头的应力集中，提高焊接接头的强度和稳定性。此外，对于成形不匀顺的地方，也会进行修磨处理。通过修磨，使焊接接头表面更加平整光滑，提高焊接接头的外观质量和密封性。这种细致的处理措施确保焊接接头的质量达到标准要求，同时也提高了焊接接头的耐久性和可靠性。

　　2.5.4焊接变形控制

　　满足设计要求及焊工可操作的情况下，尽量减小开坡口的角度，有利于减小焊接角变形。焊接严格采用现场WPS执行，并严格按照本控制工艺执行焊接过程。为减小焊接变形，对于对称焊缝，应采用对称焊以抵消焊接变形；而对于非对称焊缝，应先焊接焊缝少的一侧，后焊接焊缝多的一侧。

　　为了保证面板错边量，利用卡马、胎具等强制手段，并以外力固定被焊工件来减小焊接变形，具体方法有胎具固定法和局部增加刚性法。对于一些大型的或结构较为复杂的焊件，也可以先组装后焊接，即先将焊件用点焊或分段定位后，再进行焊接，可以控制第一道焊接时焊枪前进方向对接边的受热变形，保证接头组装精度。若采用“马板”进行定位时，“马板”只能进行单侧定位焊。马板的长度不小于300mm，宽度不小于120mm。定位焊缝长度应不小于50mm，焊脚大小6mm～8mm为宜，端部避开10mm不焊，马板焊缝不得有裂纹、未熔合、焊瘤、弧坑未填满等缺欠。卡马安装间距为500mm～1000mm，根据结构需要增加或减少，卡马距焊缝两端＞100mm。打底焊时，采用跳弧焊越过卡马板，实现连弧焊接。卡马板预热、后热与正式焊缝要求一致，打底焊完成后，解除卡马板预留2mm～3mm根茬，采用磨平方式处理，但不能伤及母材，严禁野蛮拆除马板，马板拆除位置需进行MT检查。

　　3钢结构桥梁厂内精细化质量控制策略

       3.1现场安装测量控制网的建立

　　为了便于测量控制，节段组装胎架以及大节段组装胎架两端设置三对测量标志塔，其中一对设置在钢箱梁中心处，另外两对设置在边腹板处。标志塔应设在基础牢固之处，并设有适当预埋件，同时在施工过程中严禁车辆、吊物等碰撞标志塔，测量标志塔顶端设有标尺。

　　3.1.1标高控制网设置

　　胎架周边布置标高基准点以形成标高测量控制网是为了确保车间内各个部位的高度测量准确无误。首先，标高基准点的布置应该在车间立柱上，纵向间距不宜超过40m，保证控制网的覆盖范围和精度。此外，标高基准点应该建立在坚实可靠、最大沉降不得大于2mm的基础之上，以保证基准点的稳定性和准确性。在进行控制测量时，需要测得的控制网闭合差不大于2mm，控制网内各个基准点的高度测量结果应该非常接近，以确保车间内各个部位的高度测量准确无误。为了保证测量结果的准确性，最好采用偶数测站的水准测量方式，并且对控制网进行多次测量，直至能给出准确数据为止。最后，标高控制网内各个基准点的高度数据应该记录成册，并定期进行检验，以确保测量结果的长期稳定性和准确性。有效地保证车间内各个部位的高度测量准确无误，为生产和制造工作提供可靠的数据支持。

　　3.1.2胎架纵、横基准线设置

　　胎架纵向基准线设于胎架马板及预埋钢板之上，并用样冲做好标记，每轮胎架改造时需进行重测。这个基准线的设置是为了确保胎架在改造过程中的纵向位置准确无误。基准线的标记通过样本的方式进行，以确保标记清晰可见。每次进行胎架改造时都需要对纵向基准线进行重测，以确保胎架的位置和结构符合设计要求。横向基准线则刻划在胎架纵梁之上以及地面预埋钢板上。这个基准线的设置是为了在胎架制造过程中进行结构的初步定位。横向基准线的刻划位置应该清晰明确，以便在制造过程中进行准确的定位。然而，需要注意的是，纵、横向基准线仅用于节段制造过程中结构的初步定位，而结构的精确定位则需要依据梁段两端的标志塔上标尺，配合经纬仪或全站仪进行。

　　3.2钢箱梁体上测量点位的选择

　　3.2.1纵向基准线的设置

　　钢箱梁节段设置三道纵向基准线，纵向基准线平行于桥梁纵轴线，分别位于桥梁中心线处以及锚点位置处，刻划在顶板上。纵向板单元（如顶板、腹板、底板等）在其中心线处设置纵向基准线，纵向基准线平行于节段纵向基准线，如板单元中心线位于U型肋或加劲位置，则移至一侧的两道肋板之间。

　　3.2.2横向基准线的设置

　　钢箱梁标准节段横向基准面垂直于桥梁纵轴线，位于钢箱梁横隔板位置处。钢箱梁标准节段横向基准面与桥梁顶板上表面交线作为节段的横向基准线，与各板单元表面的交线作为板单元的横向基准线。

　　3.2.3线型控制点设置

　　线型控制点设置在顶板上表面，位于节段两端端口线与三条纵向基准线交点。

　　3.2.4水平基准线、竖向基准线的设置

　　钢箱梁横隔板设置水平基准线及竖向基准线，水平基准线处于水平位置，距顶板下边缘最高点1000mm处，竖向基准线与之垂直，位于隔板两侧与底板U肋装配中心位置处。

　　4结语

　　本研究通过对钢结构桥梁厂内精细化制造工艺与质量控制策略的研究，提出了一系列有效的策略和方法，为钢结构桥梁制造行业的发展和提升质量水平提供了有益的参考。精细化制造工艺和质量控制策略的实施，将有助于提高钢结构桥梁的制造精度和产品质量，进一步提升行业的竞争力和市场地位。希望本研究成果能够为相关行业提供借鉴和启示，推动钢结构桥梁制造行业的健康发展和持续进步。