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橋梁在投入運營后會承受頻繁的動荷載，對于鋼結構橋梁來說，相比鋼筋混凝土橋梁還具有一些特殊的性能要求。為此，對鋼橋梁的建造質量提出了較高的標準要求，尤其是鋼橋梁的桿件或梁、塔段、塊體的幾何精度及焊接質量等，而鋼橋梁的組裝允許偏差作為保證鋼橋梁構件幾何精度和焊接質量的關鍵因素之一，必須給出科學合理的標準要求，才可能達到成品的允許偏差，從而，保證鋼橋梁的制造質量及耐久性。
1 鋼橋梁制造規范中組裝尺寸允許偏差的現狀
目前，有關鋼橋梁制造方面的行業規范主要有Q/CR 9211—2015《鐵路鋼橋制造規范》、JTG/T F50—2011《公路橋涵施工技術規范》以及江蘇省、安徽省、浙江省等相關地方規范。由于鋼橋梁型式的多樣性、復雜性，這些規范很難全面、詳細地對各種鋼橋梁的制造、驗收標準予以明確，故而對于一般的大型橋梁或特殊橋梁，都要根據相關規范及設計要求等編制針對具體項目的制造驗收規范或規則。然而，這些行業或地方規范或項目的制造規則所制定的組裝尺寸允許偏差往往不夠科學、合理，難以滿足或匹配最終的成品基本尺寸允許偏差要求，因此，也就失去了指導生產的作用，而對于非專業制造廠家，可能還會起到誤導作用。
2 鋼橋梁組裝尺寸允許偏差的確定依據及相關事例
鋼橋梁構件組裝允許偏差的確定應以構件基本尺寸允許偏差即成品允許偏差為依據，并結合構件的結構特點、制造工藝、焊接要求等確定，具體應隨構件的結構形式、板厚、焊接要求如角焊縫、坡口角焊縫或熔透角焊縫的不同而不同，不宜給成固定值，否則，很難達到最終的構件基本尺寸允許偏差要求，甚至還會影響構件的焊接質量。現以鋼桁梁橋、橋梁鋼塔、鋼箱梁橋的部分構件組裝尺寸允許偏差為例加以說明。
2.1、鋼桁梁橋主桁桿件的高度組裝允許偏差要求
對于鋼桁梁橋的主桁桿件，不管是箱形桿件還是工形桿件，其斷面高度尺寸允許偏差較為重要，是確保橋位順利安裝及安裝質量的關鍵，Q/CR 9211—2015要求的基本尺寸允許偏差為：插入式為-2.0～-0.5 mm，對拼式為±1.0 mm。針對該基本尺寸允許偏差要求，該規范中對組裝允許偏差給出了一個較為合理的值(表1)，同時，還考慮了不同板厚、不同焊接量的影響等，增加了表1中注①：可根據坡口深度、焊腳尺寸及工藝方法調整。這是比較合理、全面的。
2.2、橋梁鋼塔節段的組裝允許偏差要求
因鋼塔節段的結構一般較為復雜、焊縫密集、制作過程中需要翻身焊接等原因，通常采用短線法制作，即嚴格控制每個節段的基本允許偏差，斷面寬度、高度允許偏差≤2.0 mm、扭曲≤3.0 mm，待鋼塔節段制作完成后再進行兩兩節段的立式預拼或水平預拼，鋼塔預拼時相鄰節段的錯臺≤2.0 mm等。
為了保證鋼塔節段的基本允許偏差要求，除了制定合理的組裝方案外(圖1為某橋鋼塔節段的結構及組裝方案)，還必須根據結構特點、板厚、焊縫設計等制定合理的組裝允許偏差要求，如圖2中的鋼塔節段，經分析其結構特點及焊接收縮等因素，制定了斷面寬度6.8 m方向(圖2中水平方向)組裝允許偏差+3.0～+4.0 mm、斷面高度5 m方向(圖2中豎直方向)組裝允許偏差+2.0～+3.0 mm、對角線差≤2 mm。實踐證明，該方案是較為合適的，鋼塔節段焊接完成后不用修整就可達到基本尺寸允許偏差的要求。當然，組裝時還采取了必要的焊接變形控制措施等。然而，一般鋼塔項目的制造與驗收規范中，鋼塔節段組裝允許偏差采用與成品的基本尺寸允許偏差(節段斷面高、寬±2 mm，對角線差≤3 mm，扭曲≤3 mm)一致的做法顯然是極為不妥的，因為，作為全焊結構的焊接收縮必須考慮，如：曾經在實測的幾個鋼塔節段后發現，鋼塔節段焊完后，6.8 m方向平均收縮3.5 mm，如果組裝時按0 mm控制，則焊后-3.5 mm，不能滿足±2 mm的標準要求；5 m方向平均收縮2.5 mm，顯然，組裝也不能按與成品的基本尺寸允許偏差±2 mm來控制。所以，有些規范中鋼塔節段斷面的高度、寬度允許偏差盡管按±2 mm要求，但加了一個“注：該項根據經驗及焊接收縮情況確定，具體由工藝給出”。這樣就比較合理。
2.3、鋼箱梁節段有關組裝尺寸允許偏差問題
JTG/T F50—2011對鋼箱梁節段基本尺寸允許偏差的幾個要求：1)當梁高h≤2 m時，允許偏差為±2 mm；當h>2 m時，允許偏差為±4 mm；2)腹板中心距允許偏差為±3 mm；對角線差允許偏差為≤4 mm。而在同一本規范中，梁高的組裝尺寸允許偏差要求與其基本允許偏差一樣，給出的箱形梁寬度組裝尺寸允許偏差為±2 mm，對角線差≤3 mm。可以看出，該規范制定的鋼箱梁組裝允許偏差沒有考慮鋼箱梁焊接量大小及焊接收縮等因素的影響，這肯定是不合理的。而且，該規范對于大型鋼箱梁節段基本允許偏差的項點規定不詳，新版JTG/T 3650—2020《公路橋涵施工技術規范》更沒有具體的要求，而江蘇、安徽等省份制定有相關的地方規范。
在一般情況下，每個大型或特殊橋梁項目開始前，參照相關行業規范、省部級規范或以前類似項目的制造驗收規則，制造單位要編制一個針對具體鋼箱梁橋項目的制造驗收規則，經過專家評審后用于該項目鋼箱梁的制造及成品驗收。但這些行業規范、省部級規范和為項目制定的制造驗收規則有一個共同的特點，就是沒有把最終的梁段基本尺寸允許偏差和組裝尺寸允許偏差區別開來，更沒有考慮鋼箱梁制造工藝的特殊性。如：DB 34/T 2225—2014《公路橋梁鋼箱加勁梁制造安裝技術規程》，鋼箱梁制造基本尺寸允許偏差的梁高、梁寬、端口尺寸相關要求見表2，而對應的梁段組裝相關尺寸允許偏差見表3。可以看出，兩者之間的允許偏差基本一致，沒有考慮焊接收縮的影響等因素，自然是不合理的，而且，對于比較關鍵的吊點的橫向位置或梁段中心距允許偏差沒有給出要求。
表2 大型鋼箱梁基本尺寸允許偏差
另外，DB 32/T 947—2006《公路橋鋼箱梁制造規范》規定的鋼箱梁段制造尺寸允許偏差：梁高±2 mm；梁寬(半寬)：2車道±5 mm(±2.5 mm)，4車道±6 mm(±3 mm)，6車道±8 mm(±4 mm)，端口對角線差≤6 mm。而對梁段組裝允許偏差要求：梁高±2 mm，梁寬(用梁段上的兩吊點橫向中心距代替)：2車道、4車道、6車道分別為±5，±6，±8 mm，端口對角線差≤4 mm。這里，控制梁段上吊點的橫向間距允許偏差是有意義的，所給的允許偏差也是合理的，但這應該是成品的基本尺寸允許偏差要求。而不應該是組裝允許偏差要求。因為，若組裝時滿足該公差要求，當鋼箱梁組焊完成并解馬(鋼箱梁與總拼胎架解除約束)后，因剛性約束解除、應力釋放會使梁段的幾何尺寸發生變化，此時很難達到梁段的基本尺寸允許偏差要求。而且，對梁段頂、底板或輪廓尺寸寬度的尺寸允許偏差分別要求為±5 mm(2車道)、±6 mm(4車道)、±8 mm(6車道)的意義也不大。
3 制定鋼梁構件組裝尺寸允許偏差應注意的問題
3.1、對部分鋼梁構件組裝允許偏差的剖析
鋼橋梁制造驗收規范或規則是鋼梁制造過程中必須嚴格遵守的重要技術標準，只有科學合理的標準要求才能起到指導生產的作用，而鋼梁構件的組裝允許偏差是保證成品尺寸精度的關鍵，必須認真對待。從鋼桁梁橋桿件高度組裝允許偏差的確定可以看出(2.1節)，鋼桁梁橋的工形、箱形桿件，由于組成零件少、結構相對簡單，規范容易給出較為合理、與基本尺寸允許偏差相匹配的組裝允許偏差要求；而對于斷面尺寸較大、組成零件多且對幾何精度要求較高的鋼塔節段，必須結合其結構特點、組裝方案、焊接變形等綜合因素來確定其組裝允許偏差(2.2節)；對于大型鋼箱梁節段來說，制造工序多、影響因素多，梁段的幾何精度受組裝工藝、焊接變形等多種因素的影響，所以，把梁段組裝尺寸允許偏差和成品尺寸允許偏差定成一致或接近是不合理的、也是不科學的(2.3節)。因此，必須結合具體鋼橋梁構件的結構特點、焊縫設計、制造工藝等因素確定其組裝允許偏差。
3.2、如何確定復雜鋼梁構件的組裝允許偏差
要制定合理的鋼梁構件組裝尺寸允許偏差，不但要清楚其成品基本尺寸允許偏差要求，更要了解其結構特點、制造工藝等。實際上，對于大型鋼箱梁節段，從制造流程上來說，根本不存在整體的組裝允許偏差要求，因為鋼箱梁節段是邊組裝邊焊接的工藝，如：首先，底板從中間向兩邊、兩邊向中間依次組裝、焊接(最后組焊合龍底板)，再將橫隔板從一端向另一端組裝、焊接，之后，頂板從中間向兩邊、兩邊向中間組裝、焊接，最后，組焊合龍頂板單元等。也就是說，鋼箱梁節段并不是整體組裝完成后再焊接的，而是邊組裝邊焊接，所以，制造規范給的鋼箱梁節段組裝尺寸允許偏差，在生產中是無法操作的，因為組裝完成意味著焊接完成，檢測的幾何尺寸為解馬前的尺寸。而鋼箱梁在解馬后，會因為焊接內應力使梁段寬度兩側發生反彈等，從而使得解馬前后的尺寸發生變化，即解馬前的尺寸與梁段成品尺寸允許偏差也是不同的。
因此，對于較復雜的鋼梁構件，保證構件成品尺寸允許偏差的關鍵應該是深厚的造橋理念、科學合理的工藝方案、工藝設計及工藝留量等，組裝尺寸允許偏差應在制造工藝中考慮。在制造驗收規范或規則中，對鋼梁構件組裝工序規定一些基本要求是必要的，如：板單元的對接錯邊、對接或組裝間隙等要求，但對于梁段整體的幾何精度等要求，在規范中很難給出合理的標準要求，應該由制造廠在工藝中體現，其目標就是確保達到制造驗收規范或規則中的成品基本尺寸允許偏差要求。
3.3、制定的鋼梁構件基本尺寸允許偏差應該科學合理
鋼梁構件的基本尺寸允許偏差是基于結構安全、安裝順利而定的，過嚴的規范要求會大大增加制造成本且無益于結構安全及橋位安裝，如：對于30～50 m寬度的鋼箱梁來說，一味地要求寬度尺寸允許偏差達到±6 mm(4車道)、±8 mm(6車道)是沒有意義的，因為，對于由多個板單元組成并經過多次組裝、焊接工序才能完成的鋼箱梁節段來說，達到較高的公差要求難度較大，也沒有必要。所以，國外發達國家的相關規范規定，鋼箱梁節段的寬度允許偏差為±(4+B/2)mm(B為鋼箱梁寬度，m)，如：B=40 m，則寬度允許偏差為±24 mm。可以看出，這個寬度尺寸允許偏差比國內規范要寬松得多。當然，對于比較關鍵的指標，從嚴要求是合理的，如：鋼箱梁節段上吊點位置精度、相鄰鋼箱梁節段的錯臺、隔板與頂板組裝間隙等要求，不過，按同一工藝且采用預拼裝匹配制作的梁段，相鄰梁段的錯臺達到≤2 mm的要求是容易達到的。即應該結合鋼梁構件具體的結構特點、各項點的重要程度等制定科學合理的基本允許偏差要求。
4 結 論
科學合理的鋼梁構件基本尺寸允許偏差要求，不僅有利于確保結構安全、方便制造及橋位安裝，更有利于節省制造成本。而組裝允許偏差與制造工藝密切相關，尤其對于較復雜的鋼梁構件，應該由制造廠依據鋼梁構件的基本允許偏差要求，結合結構特點、焊接收縮等因素在工藝上給出，規范上只需對組裝工序的一些基本要求予以規定。
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