钢桥制造：图纸完成后的下一步

在钢桥设计图纸完成以后，下一道程序就是钢桥制造（fabrication）。通常情况下，这部分工作应在具备完善设备和成熟工艺的钢结构制造工厂（场）进行；特殊情况下，如抢修或配制施工临时辅助结构，制造也可在工地进行。

钢桥制造应以桥梁的技术设计图纸为依据，遵循相关的行业规定（如《铁路钢桥制造规范》等），绘制施工图并编制制造工艺。在绘制施工图、编制制造工艺过程时，除利用现有机具设备外，还应注意新技术的采用。随着现代管理理论和计算机技术的进步，计算机辅助制造（CAM-Computer Aided Manufacturing）和计算机集成制造系统（CⅠM-Computer Ⅰntegrated Manufacturing）得到重视。在制造设备方面，以数字控制为核心的能自动划线、切割、制孔、焊接的各类数控机床已逐步付诸实用。目前工厂采用的数控钻床和数控多头切割机参见图6.23和图6.24，自动划线和焊接设备参见图6.25和图6.26。

图6.23　数控钻床

图6.24　数控多头切割机

图6.25　自动划线打号机

图6.26　焊接机器人

钢桥的常规制造包括下列工艺过程：作样、号料、切割、零件矫正、边缘加工、制孔、组装、焊接及检验、杆件矫正、试装等。

作　样　根据施工图及工艺规定制作与钢桥的零、部件实物相同的样板，或与实物长短一样的样条，借以在钢料上进行实物划线，标出切割线及栓孔位置。制作样板或样条的工作，就叫做作样。

号　料　利用按实际形状和尺寸做成的样板及样条，在钢料上将切割线划出，叫做号料。号料的目的是把切割线、钉孔位置、材质、零件标志等转划到钢料上，以便于后续工序如切割、制孔、组装等。在划线作业自动化方面，已有电子照相划线法和数控划线机等代替传统的作样和号料。(www.xing528.com)

切　割　根据要求的精度，将号好的料加以切割，制成整备的零件。钢料的切割方法分焰切、剪切和锯切三种。普通的焰切（或称气割）一般用于低碳钢、低合金钢的切割；对于高合金钢，则采用粉末气割和电弧切割等。剪切和锯切则属于机械切割方法。对不规则的复杂图形，采用全自动仿型切割机或光电跟踪切割机、数控切割机等，可一次成型。自动化切割中的无余量切割技术，可提高工效，节省材料。

零件矫正　钢材由于轧制、装卸运输、切割，可能产生变形，故需对钢料进行滚压整平，加工矫正。一般，钢料在切割后进行矫正；但若钢料变形较大，影响号料与切割时，则需在加工前进行初矫。目前的做法是，采用预处理工艺，在加工前对钢料进行机械整平、抛丸除锈和自动喷（底）漆。

边缘加工　钢料因焰切或剪切（精密切割者除外）会使边缘钢材组织受损，切口不平。因此，凡通过边缘的直接接触传递应力的零件，结构的主要部件以及电焊加工的边缘，均应按施工图纸的规定，进行边缘加工（刨、铣等）。边缘加工的目的是为了消除焰割产生的内应力，形成零件的焊接坡口，保证外观质量。

制　孔　对高强度螺栓连接的构件，需要根据图纸规定的栓孔位置，用覆盖式或立体式机器样板进行制孔。传统的覆盖式机器样板由母体和钻孔套组成。钻孔套是用硬金属做成的中空圆柱体。中空的位置就是钻孔位置。见图6.27。将这样的样板覆盖在板束对齐的料件上，钻头透过钻孔套进行钻孔。若构件上的栓孔群位于不同平面，为了保证栓孔位置的准确，则制孔时需用到立体式机器样板。立体机器样板种类很多。其原理是根据构件的外形，设计一个能将构件固定的构架，并在其上安装所需要的若干块覆盖式机器样板。为方便钻孔，构件可以是固定不动的，也可以是转动的。

图6.27　覆盖式机器样板

组　装　为保证各部件的准确定位、提高组装效率，通常采用一种称之为胎型的设备来进行杆件的组装。胎型由托架、底盘和定位挡具组成，分固定和转动两种型式。将整备好的零、部件在胎型内正确就位后，即可进行定位焊，即点焊。组焊完成的杆件，即可出胎进行后续焊接工序。

焊接及检验　对常规厚度的板件，按规定的焊接方法和工艺施焊。对厚板，因焊接时热输入量大，焊缝约束度高、焊接残余应力和变形大，施焊过程中易产生裂纹，应严格制订焊接工艺。反变形焊接技术的应用，可较显著地控制焊接变形，减少整形工作。

焊接部件可能存在各种缺陷，主要是：焊缝及附近基材的材质变硬、韧性降低，焊缝及附近基材中的裂纹，内部气孔，夹渣，未溶透，咬边等。因此，焊接完毕后，应仔细检查焊接质量。对桥梁的重要构件，焊缝须经 X 光检查、超声波探伤或磁粉探伤等。发现有缺陷的焊缝要返修重焊。

杆件矫正　杆件在焊接过程中，因各种原因会产生变形，其主要部分为焊接残余变形。为了使杆件具有规定的外形尺寸以保证拼装的精确度，焊后的杆件可能需进行矫正。根据变形的情况，可用机械冷矫或用火焰热矫。

试　装　对于构造简单、有大量通用杆件的桥跨结构，在杆件出厂前，可对其中有代表性的部分结构进行试装，以验证制造工艺和装备是否精确可靠。对于新钢种、新型结构或非常复杂的结构（难以事先估计出其制造精度）、新设计的及改变工艺装备后制造的钢桥，更应进行较大规模的试装。基于数字化测量技术和计算机仿真技术的虚拟装配技术可取代实物试装。

上述各工序完成后，还需对杆件进行除锈（连接部位）、涂装，在杆件上标注编号，连同钢桥施工图、拼装简图、发送杆件表及工地连接螺栓（若有）等一并发送工地。

工厂制造的钢桥结构主要包括三大类：① 以Ⅰ字形断面的板梁、H形和箱形断面的构件组成的杆系结构，采用工厂焊接、工地拼接（栓接或焊接）的制造架设方法，可制成钢板梁、钢桁梁和钢桁拱等；② 以带纵肋、横肋加劲的板单元组成的板系结构（或者开口/闭口箱段），采用工厂焊接、工地拼接（焊接或栓接）的制造架设方法，可制成钢箱梁、钢箱结合梁、钢箱塔等；③ 以管截面件组成的管系结构，采用工厂卷制焊接、工地拼接（焊接或栓接）的制造架设方法，可制成内灌混凝土的钢管拱、钢管墩柱等（参见第八章）。