安雪松

(中鐵山橋集團(tuán)有限公司,河北秦皇島 066205)

港珠澳大橋青州航道橋鋼錨箱整體組裝技術(shù)研究

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(中鐵山橋集團(tuán)有限公司,河北秦皇島 066205)

根據(jù)港珠澳大橋青州航道橋鋼錨箱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),介紹其在車間整體組裝過程中采取的技術(shù)方案,以控制鋼錨箱整體組裝精度,使鋼錨箱成品各部尺寸滿足規(guī)定要求。

鋼錨箱 整體組裝 技術(shù)方案

According to the structure characteristics of the steel anchorage box of Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge’s Qingzhou channel bridge,the technology program used for shop assembly to be introduced,to control the assembly accuracy of steel anchorage box and ensure the dimension of all the parts meet the requirements.

Steel Anchorage Box Shop Assembly Technology program

1 工程概況

港珠澳大橋青州航道橋采用雙塔鋼箱梁斜拉橋，橋跨布置為110+236+458+236+110=1150m，雙向四車道，鋼箱梁總寬35.8米。中跨和次邊跨布設(shè)斜拉索，邊跨不布設(shè)斜拉索。主梁采用流線型扁平鋼箱梁。斜拉索采用扇形式布置，雙索面，在外側(cè)錨固。索塔采用橫向H形框架，塔柱為鋼筋混凝土構(gòu)件；下橫梁為預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，為底緣呈圓弧線形的變高度結(jié)構(gòu)；上橫梁剪刀撐采用鋼結(jié)構(gòu)，采用“中國結(jié)”造型；塔柱斷面形狀考慮了結(jié)構(gòu)受力需要和建筑景觀效果的要求。青州航道橋鋼結(jié)構(gòu)總重2.7萬噸。

2 鋼錨箱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

鋼錨箱設(shè)置在上塔柱中，橋梁第3~14對斜拉索錨固在鋼錨箱上。鋼錨箱共分12種節(jié)段類型，全橋鋼錨箱共計(jì)48個(gè)。

單節(jié)段鋼錨箱長5.2m，寬1m，高為2.5m和3m兩種類型。鋼錨箱是由側(cè)拉板、端部承壓板、腹板、錨墊板、橫隔板、連接板及加勁類等組成的空間箱型結(jié)構(gòu)。其中側(cè)拉板主要承受斜拉索水平拉力，兩側(cè)表面設(shè)置豎向人孔，外側(cè)設(shè)置兼作連接板的豎向加勁肋。端部承壓外側(cè)設(shè)置剪力釘以與索塔塔壁混凝土連接。腹板為將索力傳至側(cè)面拉板上的重要板件，厚40-60mm，高度隨斜拉索角度不同而變化，腹板兩側(cè)設(shè)置加勁肋；橫隔板水平設(shè)置于兩側(cè)面拉板之間，在斜拉索張拉時(shí)作為施工平臺(tái)使用；錨墊板厚80mm，根據(jù)斜拉索張拉力的不同，錨墊板采用兩種規(guī)格，分別是740mm×740mm和640mm×640mm。斜拉索套筒分兩段制造，預(yù)留段在工廠中與鋼錨箱焊接，另一段在工地采用高強(qiáng)度螺栓與預(yù)留端連接。

鋼錨箱主體結(jié)構(gòu)采用耐候鋼制造，因此鋼錨箱不需進(jìn)行涂裝，靠其自身生成穩(wěn)定的鈍化層，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營年限內(nèi)的有限防腐。

圖1 港珠澳大橋青州航道橋效果圖

圖2 鋼錨箱結(jié)構(gòu)示意圖

3 鋼錨箱整體組裝要點(diǎn)及難點(diǎn)

鋼錨箱中心位于以11.2：1傾角傾斜的直線上，箱體截面為平行四邊形。內(nèi)部錨頭組焊件因?yàn)殇撳^箱中心線的傾斜而結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要表現(xiàn)為組焊件空間異形，大大增加了劃線與機(jī)加工難度。因此在制定鋼錨箱整體組裝技術(shù)方案時(shí)需謹(jǐn)慎考慮各組裝步驟的細(xì)節(jié)，提前做好組裝工裝以達(dá)到控制鋼錨箱成品質(zhì)量的目的。同時(shí)鋼錨箱預(yù)拼裝時(shí)要求預(yù)拼裝直線度不大于3/10000，因鋼錨箱上下端面機(jī)加工存在加工誤差，容易造成預(yù)拼裝直線度超差而不符合文件要求。

4 鋼錨箱單元件組焊

鋼錨箱在整體組裝前，需要完成錨頭塊體單元、橫隔板單元、外接套筒單元的組裝與焊接。其中錨頭塊體單元是空間異型結(jié)構(gòu)，組裝完成后需進(jìn)行整體機(jī)加工以確保精度。

鋼錨箱錨頭塊體組焊技術(shù)方案要點(diǎn)為：

(1)錨下承壓板劃線。根據(jù)錨下承壓板上橫向中線劃腹板組裝線，應(yīng)先劃腹板中心線，后根據(jù)中心線劃腹板邊線。腹板橫向定位點(diǎn)做樣沖標(biāo)記。劃線須用劃針，腹板中心線平行度公差0.5mm。

(2)錨下承壓板與腹板組焊。腹板與錨下承壓板組裝時(shí)縱向按腹板邊線定位，橫向使腹板中心線與錨下承壓板的縱向中線對齊，此時(shí)注意腹板平面與錨下承壓板平面垂直。

(3)錨頭塊體整體機(jī)加工。加勁肋組焊完成后，機(jī)加工錨下承壓板端面、索孔及腹板兩邊。機(jī)加工時(shí)要保證腹板兩機(jī)加工面之間的垂直距離符合公差要求。

5 鋼錨箱整體組裝

單元部件制作完成后，在胎架上進(jìn)行整體組裝。整體組裝重點(diǎn)步驟為：

圖3 錨下承壓板劃線

圖4 錨下承壓板與腹板組焊

圖5 錨頭塊體整體機(jī)加工

圖6 鋼錨箱整體組裝順序1

圖7 機(jī)加工劃線示意圖

圖8 鋼錨箱整體組裝順序2

5.1 組裝錨頭塊體單元(見a)

首先將一面?zhèn)壤逯糜诮M裝平臺(tái)上，組裝錨頭塊體單元。組裝時(shí)使側(cè)拉板邊緣與胎型擋角密貼，用平尺檢測并調(diào)整使錨下承壓板外端面與側(cè)拉板上的錨下承壓板外邊線重合，錨下承壓板中線交于錨點(diǎn)中心標(biāo)記上，誤差控制在±0.5mm。同時(shí)檢查腹板平面與側(cè)拉板上腹板外邊緣線的重合情況，偏差大時(shí)查找原因并糾正。焊接過程中，注意側(cè)拉板的焊接變形，并配合火焰修整

5.2 組裝橫隔板(見b)

根據(jù)橫隔上頂面線組裝橫隔板單元，橫隔板與側(cè)拉板成11.2：1角度傾斜。橫隔板與側(cè)拉板的定位焊在距錨頭單元1000mm范圍內(nèi)不允許進(jìn)行定位焊。

5.3 組裝上部側(cè)面拉板(見c)

首先使側(cè)拉板與胎型擋角密貼，用吊錘檢查端面上的線是否在同一位置，保證兩塊側(cè)面拉板的相對位置準(zhǔn)確，檢查上下兩塊側(cè)拉板中心線是否在同一鉛垂面上，誤差應(yīng)不大于0.5mm。用平尺檢測錨下承壓板外端面與側(cè)拉板上的錨頭定位線重合率，使其誤差控制在不大于1mm的范圍內(nèi)。再次測量錨孔中心距(距離+4)，在經(jīng)專檢確認(rèn)合格后完成側(cè)拉板與錨頭單元、隔板單元的焊縫焊接。焊后修整并探傷，保證側(cè)拉板平面度≤2mm，側(cè)拉板間間距偏差≤1mm。

5.4 組裝端部承壓板(見d)

在端部承壓板上，以承壓板中心線為基準(zhǔn)，向兩邊平行劃側(cè)拉板組裝邊線。側(cè)拉板邊與端部承壓板上組裝線對齊，側(cè)拉板上檢查線與端部承壓板上檢查線分別對齊。焊接側(cè)拉板與端部承壓板坡口角焊縫、錨箱腹板與端部承壓板坡口角焊縫。焊接錨箱腹板與端部承壓板坡口角焊縫時(shí)，要采用邊焊接邊修整的方法，防止出現(xiàn)過大變形。組裝公差要求：箱口對角線差≤3mm，錯(cuò)邊量≤3mm。組裝錨墊板時(shí)確保錨下承壓板索孔中心線與錨墊板中心線對齊，保證索孔同心度。錨墊板與錨下承壓板間隙應(yīng)不大于0.2mm。定位焊焊接錨墊板。

5.5 鋼錨箱端面機(jī)加工(見e)

(1)立體劃上下端面(側(cè)拉板)機(jī)加工線。箱體空間位置調(diào)整：通過經(jīng)緯儀調(diào)整鋼錨箱端部承壓板外側(cè)垂線，使其鉛垂于大地，以保證鋼錨箱以11.2：1的角度傾斜。通過經(jīng)緯儀調(diào)整側(cè)拉板中心線，亦使其鉛垂于大地。檢查錨點(diǎn)中心標(biāo)高，高度差偏差不得大于2mm。以錨點(diǎn)中心為基準(zhǔn)，沿箱體上下端面周圈劃機(jī)加工線，保證上、下端面相平行。綜合協(xié)調(diào)利用各項(xiàng)允許偏差，使各部尺寸和參數(shù)組合處于最佳。

(2)端面機(jī)加工。加工前將鋼錨箱卡固在機(jī)加工胎架上，使用移動(dòng)臥式鏜床對鋼錨箱側(cè)拉板兩端面機(jī)加工。機(jī)加工完成后焰切側(cè)拉板兩端坡口。

5.6 組裝水平連接板及豎肋板(見f)

水平連接板組裝成框架，焊接對接焊縫并探傷。使用工藝板控制開口間距，框架與鋼錨箱組裝后拆除。每個(gè)鋼錨箱含有2組框架，框架成對組裝，注意坡口方向。框架中心線返到端面，與端部承壓板中心線對齊。座板上平面劃中心線，根據(jù)中心線向兩邊平行劃側(cè)拉板邊線，劃端部承壓板邊線，注意端部承壓板邊線與中心線相垂直。按線組裝水平連接板框架、加勁肋、座板及豎向連接板，焊接并探傷需探傷的焊縫。豎向連接板分中組裝，兩豎向連接板之間的距離≤1mm。組裝完成后焊接其余剪力釘。

水平連接板組裝完成后按照步驟(五)進(jìn)行二次端面機(jī)加工。

5.7 預(yù)拼裝

為保障鋼錨箱整體尺寸精度和螺栓孔重合率，應(yīng)進(jìn)行整體預(yù)拼裝。預(yù)拼裝在專用預(yù)拼裝胎架上進(jìn)行，每次預(yù)拼裝3~4個(gè)節(jié)段，預(yù)拼裝高度7.5米~10.5米。鋼錨箱預(yù)拼裝檢查合格后，安裝錨管套筒。組裝時(shí)使用專用定心工具測量并調(diào)整套筒出口點(diǎn)坐標(biāo)滿足±3mm要求后定位焊接，根據(jù)測量數(shù)據(jù)調(diào)整錨墊板位置。預(yù)拼裝時(shí)將端部承壓板及豎向連接板的拼接板使用沖釘定位并用螺栓緊固，對未鉆制的螺栓孔位置做好標(biāo)記，待預(yù)拼裝解體后鉆制端部承壓板及豎向連接板上部高強(qiáng)螺栓孔。

6 結(jié)語

鋼錨箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其單元制作及整體組裝精度要求非常高。本文對鋼錨箱在組裝過程中的工藝流程及要點(diǎn)、控制措施等進(jìn)行了比較詳細(xì)的介紹，采用這些措施保障了鋼錨箱的制造質(zhì)量，同是大大加快了橋梁的架設(shè)的速度。我們將通過此工程的成功數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，為同類鋼錨箱的組裝提供有利的技術(shù)保障。

[1]TB10202-2009,鐵路鋼橋制造規(guī)范[S].

[2]CJJ2-2008,城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[3]雍曉剛.青銀高速濟(jì)南黃河橋鋼錨箱制作技術(shù)[J].鋼結(jié)構(gòu),2009.5(24)：71-73.