美国旧金山海湾大桥

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1、美国旧金山海湾大桥钢结构制作及解决方案文/张陕峰美国旧金山奥克兰海湾大桥总跨度为565m，其中左跨长180m，右跨长385m（见图1）。这座正在建造的自锚式悬索桥成为桥梁界设计和制造的一个挑战，目前引起国际桥梁界越来越多的关注。本文主要介绍了奥克兰海湾大桥钢塔和钢箱梁制造的总体工艺及预拼装技术。制造背景　　2006年，振华重工被指定为美国新海湾大桥所有钢箱梁和钢塔的钢结构供应商，提供钢塔和钢箱梁在内的45000t钢结构、15000t临时安装桁架和临时塔钢结构，同时提供1700t起吊能力的浮吊供岸边桥梁安装。

2、钢塔总高为160m，分成4个节段，塔柱为变截面5边形结构，由20层联系横梁互相连接塔柱（见图2）。奥克兰海湾大桥钢箱梁总长为605m，宽度约为70m，高度为5.5m，典型的单跨钢箱梁节段宽度约为28m，整个钢箱梁有独立的东侧钢箱梁和西侧钢箱梁组成，并由一系列的联系横梁连接，主体结构为栓焊结构。钢箱梁的材料选用ASTMA709MGR.345（见图3）。　　振华重工指定长兴基地作为这个令人关注的项目的制作和安装基地。长兴基地位于长兴岛，在中国东海之滨，距离桥位约11300km。它占地面积超过300万平方米，拥有

3、深水岸线5公里，其中3.7km岸线为重型码头，适用于大型船舶的装卸。　　超过2500名员工参与制造这座钢桥，总承包商ABF公司雇佣了近200个检验员，加州交通部雇佣了近60个检验员。在这个过程中，超过50万平方米的场地和车间，被用于这个桥梁项目。在制造过程中，工程的顺利完成，先进的技术和设备均起着尤为重要的作用，其中包括电脑数控切割技术，及钢板校平机，铣边机、U肋倒角机、电脑数控U肋折弯机、多头龙门焊机、电脑数控钻孔机等设备。　　一系列重大的制造关键技术被应用到预处理、制作、检验、预拼装和运输中，详见如下。

4、钢塔制造　　钢塔塔柱制作的关键点主要包括厚板焊接、塔柱装配精度的控制、塔柱机加工和整体预拼装。厚板焊接钢塔柱面板厚度较大，最厚为100mm，面板对接主要为60mm与90mm对接、75mm与100mm对接，面板焊缝坡口深，CJP焊接内在质量和焊接变形控制难度大。为了释放钢板轧制应力，采用在钢板下料前先采用钢板校平机校平，然后采用一台22m铣边机进行机加工焊缝坡口，以确保加工精度和焊接质量（见图4、图5）。　　焊接前，采用卡码将厚板与胎架固定，用于控制厚板对接的角变形。增加两端及中间的定位焊的长度，用整体引熄弧

5、板进行两端加强，同时增加电加热板,使热膨胀均匀，防止旁弯。最终,通过翻身焊接来控制厚板焊接变形。钢塔装配塔柱单元的大尺寸、变截面意味着几何精度的控制至关重要。最大钢柱节段长为47.175米，重约1300吨。塔柱为变截面不规则五边形，塔柱之间的内、外部连接板及纵向加劲连接板通过高强度螺栓栓接而成。影响塔柱成型质量的因素有焊接收缩、面板平整度、旁弯、纵向筋装配位置及垂直度等。通过尺寸控制，将所有的不利因素消化在板单元、隔板组件制作过程中（见图6）。为了满足两塔柱之间严格的尺寸控制要求，振华重工按照塔柱端部尺寸制

6、作了标准段，用于匹配每段塔柱，一共制作了24个模板去匹配4根塔柱（见图7）。塔柱机加工　　按照技术规范和受力特点以及线形要求，钢塔栓接面必须保证75％贴合，间隙最大不超过1mm，端面加工要求非常高。振华重工采用了垂直镗铣床进行机加工塔柱端部。利用千斤顶将塔柱整体调整水平，测量塔柱中心轴与刀盘行走轨迹的垂直度，进行整体划线，划出端面加工线、加工检验线以及隔板标高线等等（见图8）。　　塔柱调整到位后，先进行粗加工，每次进刀量约为2.5mm，每次粗加工后，根据加工面再次测量与塔柱的水平与垂直度，并微调至最佳状态。

7、在加工两栓接端面的过程中同样如此，并且测量两加工面的平行度。　　塔柱拼装　　振华重工对于所有的钢塔节段进行预拼装。第一钢塔节段和第二段钢塔节段预拼装的总重量达8000t，高度80m。钢塔柱立式预拼装在重型码头上进行，该重型码头的承载能力为20000t，采用4000t浮吊对塔柱进行提升和吊装（见图9）。　　钢箱梁制作钢箱梁的制作也存在着面板单元制作、箱体成型和线性预拼装方面的几个技术关键点。面板单元制作　　板单元的U肋焊缝熔深需达到U肋板厚的80%，且不能熔穿。合同要求顶板焊后，不允许火工校正，且焊后板单元平

8、整度要求满足纵向1/1000、横向3/1000以内。焊缝采用UT加相控阵方法进行检验。所有U肋采用数控液压折弯机压制，一次成型,并且必须达到合同规定的角度、直线度、扭曲度要求（见图10）。将U肋板单元固定在预制好纵、横向反变形的马鞍形胎架，使板单元焊后无需校正满足合同规定平整度要求。 　　采用门式自动焊接机焊接，采用实芯气保焊丝打底、埋弧焊横焊盖面,保证焊接熔深等焊缝质量要求（见图11）。　　钢箱梁顶板单元的U肋