楊大海

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

鋼箱梁制造線形控制
——水平預(yù)拼技術(shù)分析

楊大海

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

蕪湖長(zhǎng)江公路二橋鋼箱梁橫截面為弧線形底板，縱向處于半徑為25 000 m的圓曲線上。制造時(shí)采用水平預(yù)拼裝方案，先根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)模擬曲線相關(guān)參數(shù)，以此為基礎(chǔ)在水平預(yù)拼時(shí)結(jié)合定測(cè)進(jìn)行控制、調(diào)整、檢測(cè)線形精度，達(dá)到了曲線預(yù)拼的效果，大大節(jié)省了預(yù)拼時(shí)間與經(jīng)濟(jì)投入。

水平預(yù)拼；測(cè)量；控制；鋼箱梁

斜拉橋設(shè)計(jì)和施工控制的關(guān)鍵任務(wù)之一是確定橋梁的制造線形和安裝線形，使得橋梁最終達(dá)到設(shè)計(jì)成橋線形和內(nèi)力狀態(tài)[1-3]。通常，鋼箱梁懸拼施工[4]過(guò)程中很難通過(guò)頂、底板焊縫寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)梁端標(biāo)高及傾角的較大調(diào)整。但是在制造線形滿足適當(dāng)條件下，可以在拼裝過(guò)程中不對(duì)梁段間夾角進(jìn)行調(diào)整，梁段即能較好地達(dá)到理論安裝目標(biāo)線形。因此合理的梁段制造線形對(duì)于能否達(dá)到成橋目標(biāo)狀態(tài)至關(guān)重要。而鋼梁的預(yù)拼裝則是檢驗(yàn)制造線形是否合格的一個(gè)重要手段。

1 概 述

蕪湖長(zhǎng)江公路二橋主橋跨徑布置為100 m+308 m+806 m+308 m+100 m，全長(zhǎng)1 622 m，為雙塔四索面全漂浮體系斜拉橋，橋塔采用分肢柱式塔，主梁為分離式鋼箱梁，主橋橋型布置圖如圖1所示。

圖1 主橋橋型布置圖

鋼箱梁平曲線為直線，豎曲線參數(shù)為：R=25 000 m、E=4.9 m、T=495 m、i=1.98%。上述曲線為設(shè)計(jì)成橋線形，由于鋼箱梁在架設(shè)計(jì)過(guò)程中的彈性壓縮、焊接收縮、施工方案等因素[5]，實(shí)際預(yù)拼裝時(shí)采用的是制造線型[6-8]。鋼箱梁預(yù)拼合格后，在橋位以安裝線形拼接完成，最終形成成橋線形。

2 鋼梁預(yù)拼裝的目的

預(yù)拼裝主要控制點(diǎn)為：鋼箱梁旁彎、拱度(線形)調(diào)整；鋼箱梁長(zhǎng)度控制；組裝鋼箱梁臨時(shí)連接件(匹配件、對(duì)拉裝置、止推板等)；接口焊縫間隙及相鄰接口對(duì)接縫錯(cuò)邊量的調(diào)整；橋位安裝架設(shè)所用基準(zhǔn)線、監(jiān)控測(cè)點(diǎn)的布設(shè)等。

鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面，見圖2所示。

圖2 鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖

3 水平預(yù)拼裝的可行性分析

水平預(yù)拼裝法：即將鋼箱梁節(jié)段水平置于胎架上，調(diào)整各梁段在總拼胎架上的姿態(tài)，到位后量測(cè)縱基線位置、橫基線間距等參數(shù)，通過(guò)計(jì)算得梁段間接口參數(shù)，以調(diào)整梁段接口狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)梁段制造線形的預(yù)演。

3.1 梁段長(zhǎng)度、接口間隙的控制

無(wú)論是水平還是曲線預(yù)拼裝，對(duì)梁段長(zhǎng)度、接口間隙的控制是相同的，都是按照設(shè)計(jì)提供的數(shù)據(jù)通過(guò)CAD放樣得出制造線形的理論長(zhǎng)度(頂板長(zhǎng)度大于底板長(zhǎng)度)。不同之處在于曲線預(yù)拼裝時(shí)梁段之間頂?shù)装彘g隙是相同值，頂?shù)装迤ヅ浼M裝時(shí)加墊厚度也相同，而水平預(yù)拼裝時(shí)梁段之間頂?shù)装彘g隙不相同，匹配件組裝加墊厚度不同，差值是通過(guò)CAD按照箱梁制造線形放樣得出。

具體狀態(tài)見圖3、圖4所示。

圖3 水平預(yù)拼裝示意圖

圖4 曲線預(yù)拼裝示意圖

頂、底板長(zhǎng)度計(jì)算方法：

L=L理-δ1+δ2+δ3

(1)

其中，L為頂?shù)装逯圃扉L(zhǎng)度；L理為按照制造線形放樣得出的頂?shù)装謇碚撻L(zhǎng)度；δ1為橋位環(huán)縫間隙(取值6 mm)；δ2為橋位環(huán)縫焊接收縮量(取值3 mm)；δ3為梁段彈性壓縮量。

3.2 軸線偏位檢驗(yàn)

采用“三縱一橫”[9]測(cè)量控制網(wǎng)檢驗(yàn)鋼箱梁縱橫基線偏差。水平預(yù)拼裝與曲線預(yù)拼裝相同。

3.3 標(biāo)高檢測(cè)

曲線預(yù)拼裝可實(shí)際測(cè)出各測(cè)點(diǎn)標(biāo)高與理論差值，但梁段制造誤差會(huì)帶入檢測(cè)結(jié)果中。水平預(yù)拼裝可精確測(cè)定梁長(zhǎng)、梁段四角高差等指標(biāo)，然后根據(jù)梁長(zhǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬預(yù)拼裝，得出測(cè)點(diǎn)標(biāo)高數(shù)值，并且可以驗(yàn)證環(huán)縫間隙[10]是否滿足要求。

預(yù)拼裝其他重要指標(biāo)如鋼箱梁幾何精度、梁長(zhǎng)、接口匹配、定位裝置安裝、橋位監(jiān)控測(cè)點(diǎn)布設(shè)等，水平預(yù)拼裝均可以實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，鋼箱梁加工制造關(guān)鍵工藝采用水平預(yù)拼裝是可以實(shí)現(xiàn)的。而且水平預(yù)拼裝具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1) 縮短制造工期：胎架制作可不考慮縱向起拱因素，縮短了胎架制作周期，加快每輪鋼箱梁的制作速度，每輪制作時(shí)只考慮因底板板厚差造成的局部尺寸偏差。如果采用曲線預(yù)拼裝，由于尺寸有變化每輪胎架都要改制，制作周期長(zhǎng)。

(2) 橫隔板組裝精度控制：水平預(yù)拼裝時(shí)，箱梁橫隔板是鉛垂?fàn)顟B(tài)，能更好地控制橫隔板組裝精度；而曲線預(yù)拼裝時(shí)，橫隔板為傾斜狀態(tài)，組裝偏差相對(duì)較大。

(3) 由于水平預(yù)拼裝測(cè)量誤差小，相對(duì)曲線預(yù)拼裝更有利于控制梁長(zhǎng)。

蕪湖長(zhǎng)江公路二橋鋼箱梁加工制造采用了水平預(yù)拼裝法，該方法改變了以往曲線預(yù)拼的傳統(tǒng)工藝，有效地降低了拼裝成本、縮短了工期、提高了測(cè)量精度，可為以后其他鋼箱梁制造借鑒參考。

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2016-09-05；修改日期：2016-09-19

楊大海(1982-)，男，安徽阜陽(yáng)人，碩士，安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司工程師．

U448.27

A

1673-5781(2016)05-0699-03