重慶東水門長(zhǎng)江大橋中縱梁制造關(guān)鍵技術(shù)

康玉梅 王歲利 李拴林 張亞娟

(中鐵寶橋集團(tuán)有限公司,陜西 寶雞 721006)

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重慶東水門長(zhǎng)江大橋中縱梁制造關(guān)鍵技術(shù)

康玉梅 王歲利 李拴林 張亞娟

(中鐵寶橋集團(tuán)有限公司,陜西 寶雞 721006)

簡(jiǎn)述了重慶東水門長(zhǎng)江大橋中縱梁的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，從焊接變形控制、鉆孔精度控制、鋼錨箱組裝精度控制等方面，分析了中縱梁制造的重難點(diǎn)，并闡述了主要零部件制作與組裝的工藝流程，保證了中縱梁制造技術(shù)的科學(xué)性。

斜拉橋，中縱梁，鋼錨箱，精度控制

1 工程概況

重慶東水門長(zhǎng)江大橋起于重慶市南岸區(qū)涂山路，跨越長(zhǎng)江后接渝中區(qū)陜西路，為(222.5+445+190.5)m三跨雙塔單索面連續(xù)鋼桁梁斜拉橋，鋼梁全長(zhǎng)858 m，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎，造型簡(jiǎn)潔優(yōu)美，圖1為竣工后的重慶東水門長(zhǎng)江大橋。

該橋?yàn)樯?、下兩層布置的公軌兩用橋，上層為雙向四車道公路交通，橋面寬24 m～39.2 m；下層為雙線軌道交通，線間距6 m。主桁采用無(wú)豎桿整體節(jié)點(diǎn)三角形桁架，除橋塔處兩個(gè)節(jié)間長(zhǎng)度為14.5 m外，其余采用等節(jié)間布置，節(jié)間長(zhǎng)度16 m,桁寬15 m。上、下層橋面系均為正交異性整體鋼橋面板，在上弦桿之間全橋通長(zhǎng)設(shè)置中縱梁，部分中縱梁設(shè)置斜拉索鋼錨箱，斜拉索索力通過(guò)帶鋼錨箱中縱梁傳遞到上層橋面板，再傳遞到主桁結(jié)構(gòu)，最后傳遞到橋墩等下部結(jié)構(gòu)。

2 中縱梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

重慶東水門長(zhǎng)江大橋中縱梁為焊接箱形截面，截面寬820 mm，高1 000 mm，主要由頂板、底板、腹板、隔板、頂板縱肋、橋面系橫梁連接板、鋼錨箱、索導(dǎo)管孔防水結(jié)構(gòu)等組成，構(gòu)造形式見(jiàn)圖2。根據(jù)斜拉索設(shè)計(jì)位置，部分中縱梁帶有斜拉索鋼錨箱。中縱梁底板、腹板兩端為φ33高強(qiáng)螺栓孔群，頂板無(wú)螺栓孔，頂板縱肋兩端為φ26高強(qiáng)螺栓孔群，橋面系橫梁連接板為φ33，φ26高強(qiáng)螺栓孔群，索導(dǎo)管孔防水結(jié)構(gòu)的連接板、防水蓋為φ24高強(qiáng)螺栓孔群。

中縱梁斜拉索鋼錨箱由錨墊板、承壓板及索導(dǎo)管組成，構(gòu)造形式見(jiàn)圖3。

鋼錨箱錨墊板焊接在節(jié)點(diǎn)處腹板一斜邊上(如圖2所示)，承壓板插入腹板，索導(dǎo)管一端焊接在錨墊板內(nèi)側(cè)，另一端穿過(guò)箱內(nèi)隔板、頂板，從索導(dǎo)管孔防水蓋穿出。

3 重點(diǎn)難點(diǎn)分析及控制措施

中縱梁是斜拉索梁端錨固桿件，斜拉索鋼錨箱傾斜插入桿件箱體，并焊連成整體結(jié)構(gòu)，鋼錨箱傾斜角度各不相同，橫向還與上層橋面系連接，連接關(guān)系復(fù)雜，鋼板板厚大、焊縫密集且熔透焊縫多，熔敷金屬填充量大，其焊接變形及制造幾何精度、鉆孔精度、鋼錨箱組裝精度控制等要求高。

3.1 焊接變形及幾何精度控制

1)二次配切工藝：由于焊接變形量各向不同，箱形桿件頂、底板與腹板焊接后長(zhǎng)度會(huì)產(chǎn)生較大差異的收縮，同時(shí)為了消除熱矯正對(duì)桿件長(zhǎng)度帶來(lái)的不利影響，采用二次配切工藝保證桿件的長(zhǎng)度尺寸，即桿件一端預(yù)留不小于20 mm的二次配切量，待桿件組焊結(jié)束后再劃線切割二次配切端。

2)設(shè)計(jì)專用工裝：設(shè)計(jì)制作了專用劃線平臺(tái)及組裝胎型(見(jiàn)圖4，圖5)，劃線平臺(tái)主要用于劃制桿件縱橫基線、鉆孔模板對(duì)位線及二次切割線等，以保證劃線精度；組裝胎型用于桿件箱體的組裝，以保證組裝精度。

3)設(shè)置工藝加勁板：a.T形橫梁接頭腹板為開(kāi)口式槽形結(jié)構(gòu)，在開(kāi)口端增設(shè)工藝加勁板或數(shù)控下料時(shí)預(yù)留部分暫不切割(見(jiàn)圖6)，防止其焊接時(shí)向開(kāi)口側(cè)收縮變形，待T形橫梁接頭合件組焊結(jié)束后再將其切除；b.在中縱梁桿件箱口增設(shè)工藝加勁板(見(jiàn)圖7)，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體剛度，有效地控制了焊接變形，保證桿件箱口的幾何尺寸精度。

4)預(yù)變形：根據(jù)中縱梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，頂板與腹板焊接部位，節(jié)點(diǎn)處腹板與底板焊接部位容易產(chǎn)生焊接變形，且變形矯正困難，因此在施焊前，對(duì)頂板、節(jié)點(diǎn)處腹板進(jìn)行預(yù)變形Δ(見(jiàn)圖8)，Δ值根據(jù)板厚及焊縫要求確定。

5)優(yōu)化焊接工藝：為了有效控制焊接變形，滿足焊接質(zhì)量要求，多采用焊接線能量小的手工電弧焊或CO2氣體保護(hù)焊焊接，施焊時(shí)按焊接位置要求及時(shí)翻轉(zhuǎn)桿件，同時(shí)遵循以下焊接順序：a.先焊接主要焊縫，后焊接次要焊縫；b.先焊接焊縫金屬填充量多、收縮量大的焊縫，后焊接焊縫金屬填充量少、收縮量小的焊縫；c.同向?qū)ΨQ施焊。

3.2 鉆孔精度控制

中縱梁桿件除頂板采用焊接連接外，其余均為栓接連接，連接關(guān)系多，鉆孔精度要求高。為了保證鉆孔精度，采用“后孔法為主，先孔法為輔”的鉆孔工藝。

1)頂板縱肋、索導(dǎo)管孔防水蓋結(jié)構(gòu)各零件高強(qiáng)螺栓孔采用“先孔法”鉆孔工藝，即在零件下料后鉆制。

2)桿件兩端腹板、底板高強(qiáng)螺栓孔采用“后孔法”鉆孔工藝，待桿件組焊成箱體后用搖臂鉆床配合高精度鉆孔模板鉆制。

3)橫梁接頭板高強(qiáng)螺栓孔采用“后孔法”鉆孔工藝，待橫梁接頭板與桿件箱體組焊合格后用磁力鉆配合高精度鉆孔模板鉆制。

3.3 鋼錨箱組裝精度控制

鋼錨箱是斜拉索的梁端錨固結(jié)構(gòu)，其組裝精度影響斜拉索角度，繼而影響斜拉索索力的分解傳遞。為了保證鋼錨箱組裝精度，采取以下措施：

1)根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，先將承壓板與錨墊板組裝成鋼錨箱合件，以中縱梁底板、腹板基線為基準(zhǔn)劃線組裝錨箱合件，并用角尺等工具檢查錨墊板組裝精度，以控制鋼錨箱合件組裝精度。

2)以頂板縱、橫基線為基準(zhǔn)定位索導(dǎo)管上端，保證索導(dǎo)管下端與錨墊板索孔平齊組裝索導(dǎo)管，并用角度樣板檢查索導(dǎo)管傾斜角度，確保索導(dǎo)管組裝精度。

4 主要零部件制作工藝

1)零件下料。

根據(jù)零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，保證零件下料精度，隔板、節(jié)點(diǎn)處腹板、橫梁接頭板等異形零件采用數(shù)控精密切割機(jī)精切下料，底板、頂板縱肋等較長(zhǎng)矩形零件采用門式切割機(jī)精切下料，索導(dǎo)管等型材采用鋸切下料。下料時(shí)頂?shù)装?、腹板長(zhǎng)度方向預(yù)留二次配切量；隔板周圈、底板寬度方向預(yù)留機(jī)加工量；頂板縱肋長(zhǎng)度方向預(yù)留焊接收縮量。

2)零件加工。

a.劃頂?shù)装?、腹板縱橫基線及機(jī)加工線，隔板周圈機(jī)加工線，頂板縱肋鉆孔模板對(duì)位線。b.采用斜面銑加工頂板、腹板不等厚對(duì)接過(guò)渡斜坡；銑邊機(jī)銑隔板周圈及底板兩長(zhǎng)邊，采用刨邊機(jī)或火焰精密切割等方式加工頂?shù)装濉⒏拱搴附悠驴?。c.數(shù)控鉆床鉆制索導(dǎo)管孔防水結(jié)構(gòu)各零件高強(qiáng)螺栓孔；搖臂鉆床配合高精度鉆孔模板鉆制頂板縱肋高強(qiáng)螺栓孔。

3)部件組裝。

為了提高中縱梁桿件整體組裝精度，先進(jìn)行部件組裝焊接，部件檢查合格后再參與桿件的組裝。主要部件有：a.在地平臺(tái)上以基線為基準(zhǔn)將頂板、腹板進(jìn)行不等厚對(duì)接(見(jiàn)圖9)；b.T形橫梁接頭合件：將T橫梁接頭翼緣板與腹板組焊成整體(如圖10所示)；c.錨箱合件：將錨墊板與承壓板組焊成整體；d.索導(dǎo)管孔防水結(jié)構(gòu)：先將索導(dǎo)管孔擋水圈與連接板組焊成合件，再與防水蓋栓合成整體。

5 中縱梁組裝工藝及流程

根據(jù)中縱梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用“零、部件→槽形→箱形”的方式倒裝法組裝，組裝工藝流程見(jiàn)圖11。

1)將頂板擺放到專用組裝胎型上，以頂板縱、橫基線為基準(zhǔn)劃線組裝隔板及兩側(cè)腹板呈槽形，檢查隔板、腹板垂直度，槽形端口幾何尺寸等項(xiàng)點(diǎn)滿足要求后進(jìn)行定位焊接，同時(shí)施焊箱內(nèi)焊縫，并對(duì)箱內(nèi)進(jìn)行涂裝。

2)在專用組裝胎型上以頂板縱基線、腹板橫基線為基準(zhǔn)組裝底板呈箱形，并對(duì)頂板、節(jié)點(diǎn)處腹板熱煨預(yù)變形，檢查箱口寬度、高度、對(duì)角線、節(jié)點(diǎn)處腹板間距等項(xiàng)點(diǎn)滿足要求后進(jìn)行定位焊接，吊離胎型置于平臺(tái)上施焊箱體焊縫并用熱矯正的方法修整焊接變形。

3)在專用劃線平臺(tái)上修正縱、橫基線，并以修正后的基線為基準(zhǔn)劃桿件兩端螺栓孔鉆孔對(duì)位線，用搖臂鉆床配合高精度鉆孔模板鉆制螺栓孔。

4)將桿件倒置于平臺(tái)上，以縱、橫基線為基準(zhǔn)劃線組焊頂板縱肋，錨箱合件，T形橫梁接頭合件、槽形橫梁接頭板等，重點(diǎn)控制橫梁接頭間距、錨箱組裝位置等。

5)將桿件擺放在專用劃線平臺(tái)上，以縱、橫基線為基準(zhǔn)用經(jīng)緯儀劃?rùn)M梁接頭板鉆孔對(duì)位線、桿件二次配切端切割線等。

6)將桿件正立于平臺(tái)上，以頂板縱、橫基線為基準(zhǔn)組裝索導(dǎo)管孔防水結(jié)構(gòu)，焊接其與頂板的連接焊縫，再按線火焰切割二次配切端及底板人孔等。

7)由于索導(dǎo)管與桿件涂裝體系不同，采用熱浸鋅且零件時(shí)已涂裝，須待中縱梁桿件除銹涂裝后再組焊索導(dǎo)管，并對(duì)涂層破損部位按要求進(jìn)行補(bǔ)涂裝。按要求全面檢測(cè)中縱梁桿件，合格后發(fā)運(yùn)架設(shè)。

6 結(jié)語(yǔ)

重慶東水門長(zhǎng)江大橋中縱梁廠內(nèi)制造檢驗(yàn)數(shù)據(jù)及橋位架設(shè)線形監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，證明了中縱梁制造技術(shù)的合理性、科學(xué)性，希望能夠給今后類似工程制作提供參考。

[1] JTG/T F50—2011,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] Q/CR 9211—2015,鐵路鋼橋制造規(guī)范[S].

[3] 胡海清，阮家順，徐 揚(yáng)，等.寧波象山港公路大橋斜拉索索塔鋼錨箱焊接技術(shù)[J].鋼結(jié)構(gòu)，2011(12)：81-82.

The key manufacturing technology of middle stringer for Chongqing Dongshuimen Yangtze river bridge

Kang Yumei Wang Suili Li Shuanlin Zhang Yajuan

(China Railway Baoji Bridge Group Co.， Ltd， Baoji 721006， China)

This paper briefly described the structure of middle stringer in Chongqing Dongshuimen, from the welding deformation control, drilling accuracy control, steel anchor box assembling accuracy control and other aspects, analyzed the key and difficult points of middle stringer manufacturing, and elaborated the process of main parts production assembling, ensured the science of middle stringer manufacturing technology.

cable-stayed bridge, middle stringer, steel anchor box, accuracy control

1009-6825(2016)12-0155-03

2016-02-18

康玉梅(1984- )，女，工程師； 王歲利(1963- )，男，高級(jí)工程師； 李拴林(1978- )，男，工程師； 張亞娟(1980- )，女，工程師

U442

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