弦桿

弦桿是指桁架上、下外圍的桿件，上邊的桿件稱為上弦桿，下邊的桿件稱為下弦桿。桁架的桿件，依其所在位置不同，可分為弦桿和腹桿兩類。桁架上弦桿和下弦桿之間的桿件稱為腹桿。腹桿又分為豎桿和斜桿。弦桿上相鄰兩結點之間的區間稱為節間。

基本介紹

• 中文名：弦桿
• 外文名：chord member
• 關聯物品：桁架
• 分類：弦桿和腹桿
• 分類依據：位置不同
• 所屬類別：交通

發展歷史

進入 21 世紀以來，我國的橋樑建設步入快速發展時期。鋼桁梁橋作為鐵路橋樑的主要形式，在連線方式、結構形態、焊接技術等方面都產生了很大變化: 由從前的鉚接方式發展為栓焊、全焊連線; 由單一的 H 形、箱形構件發展為整體節點結構; 由普通角焊縫發展為熔透焊縫 。20世紀 60 年代，整體節點的思想在一些工業已開發國家( 如日本) 逐漸推廣，20 世紀 80 年代起，整體節點在鋼橋中得到廣泛套用此後，隨著 14MnNbq 鋼在我國的成功研製和焊接技術的提高，整體節點技術在我國迅速發展現階段我國一些大跨度鋼橋，如蕪湖長江起來大橋、武漢天興洲大橋、鄭州黃河橋以及正在建設中的滬通長江大橋等均採用了這一技術。所謂整體節點，是指將主桁節點單元包含的弦桿、節點板、隔板及與其他各部相連線的接頭板，在工廠組焊成整體節點桿件，在橋上進行節點外拼接。無平直段稱作整體節點，有平直段稱作整體節點弦桿 。與傳統的拼裝式節點相比 整體節點在外觀、應力分布、工地拼裝工作量、施工工期與施工質量等方面均具有其獨特優勢 。

設計特點

弦桿製作工藝控制要點

以往單根整體節點桿件製作長度為一個節間長，包括一個整體節點，本橋整體節點桿件( 以下稱為弦桿)由2 個節間組成，包括兩個整體節點，致使桿件長細比較大，且弦桿橫縱向連線關係多、焊縫密集，焊接工作量大，焊接變形和焊接收縮難度大。弦桿與其他構件連線部位精度要求較高，特別是其與插入式構件( 如腹桿) 的公差配合精度很難控制，同時，由於弦桿斷面小、結構為非對稱形式，因此焊接極易變形 構件製作精度極難控制 是該橋的又一難點; 整節段之間採用多拼口的高強度螺栓連線，而整節段的全焊設計又造成焊接變形的不易控制，因此，制孔方案就要充分考慮到焊接變形、設備能力、生產工效等綜合因素，確定合理方案保證連線精度，這也是該橋的重點之一。

滬通長江大橋整體節點數量多，必須制定合理的製作工藝，方能確保各弦桿具備良好的互換性，實現多方位拼接、孔群密集、幾何尺寸、孔群精度要求高等目標，以此來保證節段拼接及橋位安裝架設的全橋線型，因此，控制和減小焊接變形，保證箱口尺寸，滿足栓孔精度及孔群相互關係及嚴格控制下弦桿、橋面板的焊接收縮量、修整收縮量及桿件變形量等是整體節點弦桿製作技術的關鍵。

關鍵部件的精度控制

豎板外形及直度控制

每塊豎板是由兩塊節點板和三塊豎板平直段構成，保證豎板製作精度，關鍵是對節點板外形、節點中心線間的幾何尺寸及接料直度的控制。節點板寬度尺寸較大，需要先完成鋼板接料並探傷後再整體程切下料，接料位置注意需按照Q/ CR9211—2015《鐵路鋼橋製作規範》要求避開桿件主要焊縫位置。下料矯平後精確劃線，劃線包括腹桿軸線、水平中心線及對接端機加工線 。節點板外輪廓尺寸應滿足如下技術要求:

1)對接接頭與節段垂直中心線平行，與水平中心線垂直，以保證接料直度;

2)控制節點中心至對接接頭的尺寸，以保證左、右弦桿兩塊節點板中心線錯位滿足精度要求。

為了保證豎板單元節點中心距，採用分段接料的方法，在完成二接一和三接一的接料工作後，對工件進行修整，確保尺寸和線型後進行左右兩部分的對接。同時節點板與豎板對接時，需在接料平台上按桿件線形焊接檔腳以確保豎板單元下邊緣線形精度。下弦桿豎板節間預留焊接收縮量和修整收縮量10mm，確保桿件焊接後節間長度尺寸控制在允許偏差之內。

橫隔板精度控制

隔板是控制桿件寬度、高度及箱型對角線、防止扭曲變形的重要零件，相當於弦桿組焊內胎，其尺寸精度必須嚴格控制。採用等離子數控切割機切割隔板，確保隔板高度、寬度、垂直度偏差在 0 ～ 0. 5 mm 之內，在製作中及時對切割的隔板進行質量抽查，確保隔板的製作精度。

箱體組裝

根據滬通橋下弦桿的結構特點，箱體組裝採用胎型正位組裝順序，如圖 5 所示。即在專用組裝胎型上首先鋪下水平板單元，對線並臨時固定，然後依次組裝隔板和豎板單元，形成槽形，焊接修整後，組裝上水平板單元，形成箱形為了保證整體節點桿件的幾何尺寸和連線精度，在箱體的組裝、焊接過程中應遵循以下要求:

1) 分別以下水平板的縱肋栓孔及其上的縱向軸線作為隔板組裝的基準線，組裝前，應首先按照 GB 50205—2001《鋼結構工程施工質量驗收規範》對每塊隔板的外形尺寸進行驗證，然後劃出隔板寬度中分線作為組裝基準線，中分線應與中軸線重合，對線組對豎板成槽型。

2) 注意隔板的相同邊緣標記位於同側，並保證水平板、豎板與隔板的密貼，同時須保證豎板上邊緣平直。當隔板對角線存在偏差時，應按照偏差同向的原則放置橫隔板。

3) 組裝上水平板時，應根據水平板上節點板穿出處的槽口中心尺寸控制節點板豎板的水平距離，保證上水平板順利穿過節點板槽口。

4) 組裝箱體後，外側四條主焊縫採用 CO2 氣體保護焊打底+ 埋弧自動焊的焊接方式，焊接時應保證4 條主焊縫在平台上同向對稱施焊，以防止扭曲變形。

5)主焊縫焊接後組裝並焊接箱體兩側的橫樑接頭板，橫樑接頭板的組裝位置仍以有孔縱肋的栓孔為基準劃線進行，並確保與內部橫隔板對應。

6)上、下水平板的箱外縱肋分段組裝，以便穿過箱外橫樑接頭板。縱肋兩端遮擋箱體豎板栓孔的部分待箱體鑽孔完成後組焊。正位組裝法有以下優點:

1)水平板置於胎型平台上，相當於組裝水平基準面;

2)兩側豎板同時組對，便於控制橫向組裝精度;

3)為實現對稱焊接提供了條件;

4)減少翻身次數。

栓孔鑽制

下弦桿箱體栓孔採用龍門數控鑽床鑽制，鑽孔前需檢測其旁彎、豎彎、扭曲，合格後劃基準孔位置線鑽孔。箱外各類接頭板須在箱體鑽孔前完成組焊，從而徹底避免焊接接頭板時對箱體直線度及栓孔極邊孔距的影響，桿件鑽孔後再分別劃線火焰切割手孔及上、下水平板兩頭二次切割量。

滬通橋下弦桿豎板兩端均設定連線孔群，而且節點部位斷面大，導致桿件往往無法整體通過龍門數控鑽床。為此，以往製作工藝通常採用龍門數控鑽床鑽制靠近節點一端的箱口兩側豎板栓孔，再進行複雜的立體劃線，利用大型整體覆蓋式機械樣板接鑽箱體另一端的兩個豎板栓孔，然後利用其他小型樣板接鑽桿件水平板栓孔的制孔方法 。這種制孔方法工序多，工藝過程複雜，且人為因素影響較大。因此在滬通橋實際生產中引進了雙龍門三維數控鑽床，利用雙龍門的精密聯動，同時一次性完成桿件兩端栓孔的鑽制，從而簡化了整體節點桿件箱體鑽孔的工藝過程，避免了複雜的立體劃線及不易操作的大型覆蓋式樣板，從而大幅提高桿件的鑽孔效率，有效地保證了栓孔的精度，也降低了工裝成本。

套用展望

本文以滬通長江大橋主航道橋下弦桿為工程背景，結合採用整體節點技術的鋼桁梁橋下弦桿的設計特點，詳細研究了整體節點下弦桿的製作工藝，闡述了在滬通橋弦桿的製作過程中的工藝最佳化措施，明確了製作工藝中的控制要點並提出了具體控制措施。通過滬通橋節段拼裝精度控制結果來看，本橋所採用的製作工藝科學、合理，各控制要點和措施精確有效，可供今後類似工程參考。