中铁建大桥工程局集团第一工程有限公司 辽宁省大连 116000
摘要：大连普湾新区十六号路跨海桥工程跨越普兰店湾，北接炮台镇高家村，南接石河镇北海。大连市普湾新区16号路跨海桥工程主桥为跨200m的五跨提篮拱桥，跨径布置为50+170+200+170+50=640m。主桥均处于R=50000m的凸形竖曲线上。主拱肋采用钢箱截面，拱肋轴线总体内倾9°,主梁为钢－混凝土组合梁结构，由边纵梁、横梁、小纵梁组成的纵横体系。主桥桥型为五跨连拱结构形式，中间三孔为中承式，边跨为上承式结构。中跨、次边跨拱肋跨度分别为200米、170米，最高点分别为61.54m、44.46m。其中钢箱拱梁采用高强螺栓和焊连两种连接方式。
关键词：大跨度钢箱拱桥；栓焊连接；施工工艺
总体构思
根据桥梁的施工特点次边跨拱肋采用扣挂法施工，通过预应力钢绞线制作的扣锚索、塔架和后锚定形成的扣挂体系，每节拱节段安装完成后通过扣锚索力的平衡来固定拱节段。吊装机械采用一台400T和一台150T履带吊地面吊装，根据拱节段的分布特点和吊装高度我们会把拱节段2-3节在地面拼装，形成整体后会进行整体吊装，减少吊装次数和扣锚索。
为加强拱节段之间连接牢固本工程桥梁采用高强螺栓和二氧化碳气体保护焊两种方式连接，栓焊连接双重保险，能够弥补焊缝疲劳损伤、又能弥补高强螺栓因受力过大产生的滑移、受剪带来的危害。本工程采用摩擦型高强螺栓，拼接板的接触面均采用热喷铝工艺，在增加摩擦系数的同时又能很好的防锈。本工程采用10.9级摩擦型高强螺栓；高强螺栓连接的表面初始抗滑移系数要求不小于0.55，安装时涂层表面抗滑移系数不小于0.45。高强螺栓型号为M22和M24。因为本桥梁涉及栓焊连接，先进行高强螺栓的连接还是先进行焊接对于这两种顺序都各有利弊。若先进行高强螺栓连接，则由可能出现因为焊接电流击伤高强螺栓、焊接热胀冷缩使接触面滑动破坏接触面、焊缝因冷却出现裂缝、连接处存在较大内力等情况。而先焊接则会出现后期高强螺栓孔位不正无法穿入等情况。针对此情况我们先用冲钉和普通螺栓将拼接板简单固定，再进行焊接，待焊缝完全冷却后拆除冲钉和普通螺栓，释放内力，重新安装高强螺栓进行初拧和终拧。
栓焊连接施工
1、施工顺序
制作钢构件→地面拼装→安装拼接板→安装冲钉和普通螺栓→地面焊接→焊缝检测→取下冲钉和普通螺栓→安装高强螺栓→初拧、终拧→高强螺栓检测→吊装、定位→安装临时固结→空中焊接→焊缝检测→解除临时固结→安装高强螺栓→初拧、终拧→高强螺栓检测→安装扣锚索→张拉→吊机脱钩进行下一段吊装。
2、焊接工艺评定
针对项目的结构特点、所采用的钢材性能和焊接接头的质量要求，依据《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）及设计文件相关要求进行焊接工艺评定。在施工现场按照同等环境、同等板材和焊丝的情况下对试件进行平焊、立焊和仰焊焊接施工，通过对焊接试件的外观检查、无损检测、力学性能等一系列试验结果的分析，确定合理的焊接方法及焊接工艺，为编制焊接工艺规程和指导现场施工提供依据。
3、地面拼装
对于整体吊装的节段现在地面拼装，在地面上将胎架摆放平整至同一标高，先将一个拱节段摆放平整，再将另一个拱节段与之前的拱节段拼装，先通过预先准备好的匹配件拼装，逐个安装拼接板，打入冲钉和普通螺栓，对拼接板进行简单的固定，一般冲钉和普通螺栓的数量为拼接板孔数的1/3-2/3。安装陶瓷衬垫，一般保证焊缝在6-8mm。
4、地面焊接
焊接工艺要点
①焊接的环境要求
焊缝的焊接质量与施工现场的温度、湿度和风速有着至关重要的联系，规范要求风速不得大于2m/s，湿度不得大于80%，温度不得低于5℃。
而本工程又在海上施工，风速和湿度严重超标，为保证焊缝质量，施工现场使用Φ16钢筋制作钢筋框架，尺寸为3.5m*1.2m*1m，钢筋框架与钢箱拱连接固定，外面采用苫布包围，技能防风又能遮雨，框架顶端安装抽风机，及时排除焊接产生的烟和二氧化碳，避免施工人员窒息。
夜间和清晨空气会比较潮湿，对于焊丝要在烘箱进行加热除湿，对于钢结构表面要用火焰加热除湿，具备条件后方可进行焊接施工。若气温低于5℃也将采用火焰加热的方式提高钢构件温度。
②焊前工艺准备
a、施工前对所有技术人员、质检人员和焊接人员进行技术交底。
b、之前的焊接工艺评定试件检测合格。
c、本工程处于海洋气候钢构件到达现场后在焊接坡口处（未涂装）非常容易产生锈渍，和污渍所以在焊接前要使用角膜或电动钢刷进行打磨，以露出钢材本色为标准，当天打磨完的钢材当天完成焊接，若未能完成焊接第二天须重新打磨。
③定位焊的要求
a、定位焊应该由具有相应资格的焊工来承担；
b、定位焊及临时点焊所用的焊接材料应与所焊工件相匹配；
c、工艺要求焊前预热的，定位焊预热温度应在工艺规定基础上提高30-50℃；
d、定位焊缝要保持均匀，焊脚尺寸及焊缝长度按照工艺文件的要求执行，定位焊缝表面不允许有裂纹、未熔合等缺陷；
e、定位焊缝距离工件的端部最少要有30mm。十字焊缝定位焊时，在距离十字焊缝中心位置50mm内不允许有定位焊；
f、不符合装配及焊接工艺要求时，不允许定位焊。
④焊接过程中的要求
a、焊工要严格按照焊接工艺的要求进行施焊。多层多道焊时，接头要错开，清理干净上层上道的药皮、飞溅后才能进行后续焊道的焊接；
b、采用埋弧焊的对接焊缝端部要安装引弧板和熄弧板。焊接完成后，引、熄弧板不允许用锤击等方法去掉，要采用火焰切割，并且留1～3mm的余量，用砂轮机打磨至与母材平齐；
c、有预热要求时，焊前必须按工艺要求进行预热，预热范围不得小于焊缝两侧100mm，在距焊缝50mm处测温。
d、需气刨清根的焊缝，要求反面气刨深度、宽度要均匀。碳弧气刨时，根部至少应有R≥6mm的圆弧；
e、焊缝及钢材表面若被电弧擦伤，该处的弧坑需要打磨，使均匀的过渡到母材表面，若打磨后的母材局部厚度减少1mm时，则要补焊后再打磨至与母材平齐，并进行磁粉检测；
f、较长焊缝，宜采用分段对称施焊的原则进行，以控制焊接变形；
g、本工程使用的是药芯焊丝，且每条焊缝都需要进行多层焊接，每层焊接完成后须用铁锤敲掉表面药渣，露出焊肉，再进行下一层的焊接。
h、施焊过程中，若发现重大焊接质量事故，要立即停止施焊，并报告焊接主管工程师和监理工程师，待找出产生问题的原因并提出防止措施、解决办法后，再继续施焊。
5、高强螺栓施工
①将冲钉和普通螺栓拆下，逐个安装高强螺栓。②清理拼接板，将拼接板和加劲肋的焊渣及其他杂质，保证拼接板的清洁。③每天施工前和下班后用检测扳手检测电动扭矩扳手的准确性，其误差不得超过±5%。④每个环缝的高强螺栓需保证在同一天完成全部的初拧和终拧工作。⑤终拧扭矩值是按照螺栓的直径计算得出，而初拧值为终拧的50%。⑥同一连接面上的螺栓，应由接缝中间向两端顺序进行紧固。两个连接件应按先主要构件后次要构件的顺序施工。拱节段紧固顺序为顶板→底板→腹板。⑦在安装高强螺栓时，禁止强行穿入高强螺栓螺栓，防止损伤螺纹。如不能进行穿入时，用绞刀进行修整，修整后最大直径不得大于1.2D（D为螺栓公称直径）。严禁使用气焊切割。⑧安装高强螺栓时，构件的摩擦面应保持干燥，不得在雨中作业。⑨每个连接板的螺栓要保证同一方向，每个螺栓有两个垫片，且注意垫片是否正确。⑩高强螺栓施工时应使用扭矩扳手施拧螺母且保证螺杆不得转动。⑪每个拼接版初拧完成后用红色信号笔在每个螺母上画出记号，防止漏拧。终拧结束后用白色信号笔做同样的标记。⑫对于地面拼装部分应在地面完成进行初拧和终拧及检测合格后，进行整体吊装。
6、吊装施工
在地面拼装完成后使用400T和150T履带吊将拼装好的拱节段转体、起吊，吊至设计高度后在空中将拱节段与之前安装好的拱节段进行临时固结，临时固结采用码板、临时拼接板和高强螺栓的组合方式进行固定连接，待拱节段坐标和标高调至设计位置后进行焊接和高强螺栓施工，施工工艺与地面拼装施工时相同，同时在拱节段的前端锚点上安装扣锚索并张拉至设计索力，履带吊脱钩，进行下一节段吊装工作。
结语：
综上所述，在开展大型桥梁工程的过程中，应该灵活运用钢箱拱桥栓焊连接施工工艺，随着当前科学技术的不断提高，栓焊技术也日益成熟，但还有部分内容需要进行优化与调整。为此，相应的工作人员应根据工程需求展开调整，做好工程中各项要点的把控，从而推动我国整体发展。