上海迪士尼夢幻世界軌道吊桿的制作及安裝

冠達爾鋼結(jié)構(gòu)（江蘇）有限公司 南通 226100

1 工程概況

上海迪士尼項目“小飛俠天空奇遇”游樂設(shè)備系統(tǒng)共有90個軌道吊桿，構(gòu)件截面規(guī)格為φ203 mm×14 mm的鋼管，材質(zhì)Q345C，最長3.7 m，最大單件質(zhì)量350 kg。斜撐構(gòu)件共154件，截面規(guī)格為φ121 mm×7 mm的鋼管，材質(zhì)Q345C，最長4.5 m，最大單件質(zhì)量150 kg。游樂設(shè)備固定在軌道吊桿上，因涉及生命安全，故對軌道吊桿系統(tǒng)的安裝精度要求較高。要優(yōu)先確保軌道吊桿的位置精確，才能確保軌道、維修軌道和軌道切換器的成功安裝。

2 軌道吊桿的加工難點及解決方案

2.1 難點分析

2.1.1 法蘭的同心度

軌道吊桿如圖1所示，軌道吊桿結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多方向連接支撐，下端法蘭連接游藝設(shè)備。按照常規(guī)方式單個法蘭板裝配焊接，很難保證3塊法蘭板的同心度。

2.1.2 法蘭的平面度

根據(jù)設(shè)計要求，吊桿連接法蘭為頂緊接觸面。軌道吊桿上端與高屋面鋼梁下端的2塊法蘭板上焊接多塊加勁板。加勁板與法蘭板焊接后法蘭板受熱變形，出現(xiàn)翹曲，影響法蘭板貼合面的裝配精度，難以達到設(shè)計要求。

2.2 相應(yīng)解決方案

2.2.1 法蘭同心度的控制措施

由于軌道吊桿構(gòu)件數(shù)量多，長度規(guī)格不同，制作時不僅需要控制好吊桿兩端法蘭的同心度，還需要保證法蘭的螺栓孔位置精度，為此我們專門設(shè)計了輔助工裝來保證精確定位（圖2）。

圖1 軌道吊桿

圖2 輔助工裝

2個工裝組成1組放置于水平胎架上，中心對齊，輔助工裝的螺栓孔與法蘭孔位置完全一致，將兩端法蘭板利用銷釘進行固定，再安裝吊桿，這樣就保證了法蘭與吊桿位置的一致性及同心度（圖3）。

圖3 法蘭板與吊桿的安裝

同一組工裝裝配出的法蘭可以相互通用，將高屋面鋼梁下端吊桿法蘭板3也采用此工裝，用銷釘定位。這樣裝配出的3塊法蘭板的同心度和平行度都能滿足設(shè)計要求。

2.2.2 法蘭平面度的控制措施

為減小焊接變形，相同規(guī)格的法蘭板采用“背靠背”的形式用螺栓擰緊，然后以吊桿1/4線為基準裝配筋板并對稱焊接，使兩側(cè)產(chǎn)生的焊接變形相互抵消（圖4）。

對焊接完成的法蘭貼合面進行機加工銑削以保證平面度要求。檢驗時上下法蘭用螺栓擰緊，法蘭接觸面用0.3 mm的塞尺檢查，其塞入面積應(yīng)小于25%，邊緣間隙不大于0.8 mm，確保滿足設(shè)計要求[1,2]。

3 軌道吊桿安裝精度控制的難點及解決方案

3.1 影響軌道吊桿安裝精度的因素

根據(jù)設(shè)計要求，每個設(shè)施連接法蘭中心的偏差在水平面上不可超過12 mm，垂直方向上也不可超過12 mm。實際上，影響軌道吊桿安裝精度的因素有很多。

3.1.1 吊桿連接板的裝配精度

吊桿連接板上的螺栓孔與法蘭板上的螺栓孔有對應(yīng)的關(guān)系，連接板裝配得是否準確直接影響支撐的安裝是否順利。采用常規(guī)的檢驗方式，無法精確地檢驗偏差，很難保證螺栓孔的位置（圖5）。

圖4 “背靠背”焊接

圖5 連接板孔與法蘭板孔的相對位置

3.1.2 鋼梁起拱引起吊桿偏移

經(jīng)過放樣發(fā)現(xiàn)，高屋面鋼梁起拱前后底部法蘭中心點在x、y、z方向偏移值超過安裝允許極限偏差值（12 mm），并且選取局部區(qū)域預(yù)裝發(fā)現(xiàn)，鋼梁加載后一般不能使拱高恢復(fù)為零（圖6）。

圖6 鋼梁起拱引起吊桿偏移

3.1.3 支撐端板孔的同心度

支撐端板為雙連接板結(jié)構(gòu)，雙連接板面上下孔位的同心度對現(xiàn)場的安裝精度具有重要影響。常規(guī)的加工方式是將端板組件端部的連接板先鉆孔后再進行焊接，由于焊接極易造成構(gòu)件收縮變形，使得焊接收縮后的2塊連接板的平行度不易把控，上下孔位發(fā)生偏移；或者先焊接再進行畫線鉆孔，由于端板組件端部的連接板太小，畫線不準確，費時費力，操作繁瑣。

3.2 相應(yīng)解決方案

3.2.1 吊桿連接板裝配精度的控制措施

對于吊桿連接板我們采用全站儀測量，并定制了測量標靶，對吊桿裝配前及焊后進行準確測量，精確定位連接板在x、y、z三個方向的坐標。

全站儀測量后，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維分析軟件，將連接板上孔和法蘭上孔的坐標測量值與理論值進行比較（圖7）。

圖7 三維分析

將連接板位置調(diào)整后進行焊接并矯正，使用全站儀再次測量，精確定位連接板的位置。

3.2.2 鋼梁起拱引起吊桿偏移的控制措施

為保證與現(xiàn)場澆筑混凝土后的工況一致，預(yù)裝時在梁的上表面均勻鋪設(shè)與設(shè)計載荷相同質(zhì)量的鋼板，四周用圓管柱撐住。經(jīng)過預(yù)裝發(fā)現(xiàn)梁在加載后拱高不能完全消除，軌道吊桿不能滿足垂直度及允許偏差值，導(dǎo)致支撐連接無法安裝。為保證現(xiàn)場順利安裝，通過與業(yè)主、設(shè)計、安裝單位多方協(xié)商，將高屋面鋼梁下端吊桿和支撐端部組件改為現(xiàn)場焊接，支撐桿件長度方向加50 mm的余量，由現(xiàn)場安裝實際測量后切割。

3.2.3 支撐端板孔同心度的控制措施

為保證支撐端板的平行度及孔的同心度，制作了一種不需畫線、快速定位、鉆孔時防偏移的夾具裝置。將夾具底座固定于鉆床平臺上，端板組件可直接插入夾具裝置，端板限位，螺桿插入螺母擰緊將構(gòu)件固定，鉆頭深入孔內(nèi)進行鉆孔。上下端板的孔一次性打出，此裝置既保證了鉆孔的質(zhì)量，又大大地提高了生產(chǎn)效率（圖8）。

圖8 夾具裝置

4 現(xiàn)場安裝

由于埋件埋設(shè)、連接板安裝、鋼梁安裝、混凝土澆筑、吊桿安裝和焊接等施工過程都可能對吊桿精度產(chǎn)生一定的影響，因此在施工過程中必須根據(jù)各階段施工特點進行全過程精確測量控制，以確保最終吊桿的精度。

4.1 安裝思路

混凝土施工完畢后，復(fù)測埋件。根據(jù)埋件的實測數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)埋件連接板精度，確保鋼梁的安裝精度。

屋面梁安裝完畢并待屋面荷載加載到位后，使用全站儀實測鋼梁起拱的恢復(fù)情況，根據(jù)實測值將軌道吊桿頂部連接件臨時固定在鋼梁上，待軌道吊桿安裝完畢后，測量吊桿底部法蘭的中心坐標，對吊桿進行修正和定位，直至滿足設(shè)計要求，再安裝斜撐。整個軌道吊桿系統(tǒng)安裝完畢后，最后焊接軌道吊桿頂部連接件和斜撐的端部組件。

4.2 安裝步驟

4.2.1 控制埋件連接板，保證鋼梁安裝精度

安裝前首先對鋼梁兩端預(yù)埋件埋設(shè)精度進行復(fù)核， 主要使用全站儀復(fù)核埋件的平面偏差值和凹凸情況，并在埋件面放樣連接板的十字定位軸線。由于設(shè)計過程中，埋件連接板已預(yù)留一定的切割余量，因此連接板在安裝前可以根據(jù)現(xiàn)場實測埋件的偏差值切割余量。安裝連接板時，只需將連接板與放樣的定位軸線重合，再焊接固定。焊接完成后，復(fù)核連接板的螺栓孔位，以保證鋼梁的安裝精度。

鋼梁吊裝均采用兩點吊裝，便于調(diào)節(jié)平衡。由于構(gòu)件質(zhì)量都比較輕，可采用捆綁式吊裝法進行吊裝，采用吊帶吊裝，避免損傷鋼梁的油漆。

鋼梁安裝就位后，應(yīng)先安裝臨時螺栓進行固定，待調(diào)整好后，及時安裝高強螺栓，安裝順序為由螺栓群中央向四周的順序進行。

4.2.2 軌道吊桿安裝

鋼梁按設(shè)計精度要求安裝完成后，由于受壓型板鋪設(shè)和混凝土澆筑等因素的影響，鋼梁預(yù)起拱處存在一定的下?lián)稀Ｔ诘鯒U安裝前，使用全站儀實測所有吊桿焊接處鋼梁的下?lián)现担⒏鶕?jù)下?lián)蠈崪y值進行吊桿修正。在鋼梁底部放樣吊桿的定位基準線，吊桿初步定位時，只需將鋼管按基準線定位即可。為確保吊桿法蘭盤最終的安裝精度，應(yīng)設(shè)置具有代表性的基準點。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點，在法蘭盤側(cè)面邊緣設(shè)置4個定位基準點。在吊桿法蘭盤底部作十字線，將十字線與法蘭邊緣交點作為定位基準點。在吊桿安裝和焊接過程中，只需控制基準點的三維空間精度，即可保證吊桿的整體安裝精度。

吊桿整體初步安裝到位后，使用高精度全站儀測量定位基準點，采用手動葫蘆與千斤頂配合進行水平偏差和高度偏差校正，校正時，采用全站儀全程觀察吊桿底部的水平坐標及標高。當基準點偏差全部滿足設(shè)計要求后，采用點焊把吊桿臨時固定在鋼梁上。此系統(tǒng)安裝時需在吊桿下方搭設(shè)高空作業(yè)操作平臺（圖9）。

圖9 軌道吊桿安裝示意

4.2.3 斜撐安裝

斜撐的兩端通過螺栓分別固定于軌道吊桿的下部和屋面鋼梁的連接板上，對軌道吊桿起到側(cè)向穩(wěn)定的作用。復(fù)測軌道吊桿的底部中心點坐標，確保合格后進行斜撐的安裝。由于此部分構(gòu)件比較小，故采用DHS環(huán)鏈電動葫蘆進行吊裝（圖10）。

圖10 斜撐安裝示意

吊裝到位后，先用螺栓固定斜撐的上端。調(diào)整斜撐的下端，待調(diào)整到位，點焊固定斜撐的下端，松鉤后用螺栓將斜撐下端與吊桿連接板擰緊。再復(fù)測單個軌道吊桿的底部法蘭板，底部法蘭板的平整度和中心坐標滿足設(shè)計要求的偏差值后，進行最終焊接[3-5]。

5 結(jié)語

通過上述制作方法，克服多項加工難點，使加工制作的軌道吊桿不僅法蘭面質(zhì)量達到設(shè)計要求，而且現(xiàn)場能夠順利安裝支撐，為后續(xù)制作此類游藝設(shè)施提供了參考。