蕪湖長江公鐵大橋鋼錨梁鋼牛腿制造工藝及關(guān)鍵控制技術(shù)研析

陳敏

【摘 要】商合杭鐵路蕪湖長江公鐵大橋是高低塔鋼桁梁斜拉橋，其主塔斜拉索錨固采用鋼錨梁、鋼牛腿的連接構(gòu)造，本文根據(jù)蕪湖長江公鐵大橋鋼錨梁、鋼牛腿的結(jié)構(gòu)特點，結(jié)合生產(chǎn)實際情況在分析了制造過程中的制造工藝及關(guān)鍵控制技術(shù)，提高了制造精度，減少焊接變形，從而保證了鋼錨梁、鋼牛腿的質(zhì)量滿足相關(guān)制作規(guī)程的要求，所采取的控制及技術(shù)措施合理、可行。

【關(guān)鍵詞】蕪湖長江公鐵大橋 鋼錨箱 鋼牛腿 制造工藝 關(guān)鍵控制技術(shù)

1 工程概況

商合杭鐵路蕪湖長江公鐵大橋是新建商合杭鐵路的控制性工程，是集客運專線、城市軌道交通與市政道路于一體的重大基礎(chǔ)設(shè)施。大橋主橋采用主跨588米的為雙塔雙索面高低塔鋼箱鋼桁組合梁斜拉橋，高低塔高分別為155米、130.5米。大橋效果圖見圖1。

2 結(jié)構(gòu)特點

高塔由兩個索面共計21組鋼錨梁、鋼牛腿，低塔由兩個索面共計17組鋼錨梁、鋼牛腿組成，每組鋼錨梁、鋼牛腿在主跨側(cè)和邊跨側(cè)各設(shè)置兩套斜拉索錨箱構(gòu)造鋼錨梁作為斜拉索錨固結(jié)構(gòu)，設(shè)置在塔柱中。鋼錨梁為箱形結(jié)構(gòu)，由底板、腹板、端承板、錨墊板、錨下主副支撐板、加勁肋等組成（如圖4所示）。根據(jù)以往單斜拉索鋼錨梁的制造經(jīng)驗，鋼錨梁制造的關(guān)鍵點是控制錨頭單元的平行度、角度及底板平面度。

3 鋼錨梁、鋼牛腿制造工藝技術(shù)

3.1 鋼錨梁制造工藝技術(shù)

鋼錨梁制造工藝及關(guān)鍵控制技術(shù)主要如圖2所示。

3.1.1 零件制作工藝及關(guān)鍵控制技術(shù)

（1）腹板：腹板是錨箱的關(guān)鍵受力零件，下料時采用數(shù)控火焰精密切割，再精確劃線加工邊緣的工藝方法，腹板拉板劃線的準確度和加工精度對錨箱整體組裝精度有著直接的影響，由于用于整體組焊的定位線與邊緣加工線同時劃出（劃線時考慮焊接收縮量）。通過精確劃線，把錨墊板的角度和錨固點中心坐標鎖定在偏差允許范圍內(nèi)。[1]

其制造工藝流程主要為：下料→矯正→坡口加工→劃線卡樣→鉆孔→精確劃線

腹板制作過程中的關(guān)鍵控制技術(shù)主要有：

下料時采用數(shù)控火焰精密切割，并用趕板機矯平，嚴格控制平面度。

卡樣鉆孔時以機加工邊及中軸線為基準，劃線時兩端孔間距加收縮量。

精確劃線，劃線時以中軸線及機加工邊緣線為基準，將錨墊板、錨座板、錨索中心線及錨頭腹板定位線一并劃出用樣沖標記。劃線后打?qū)懛较驑擞洠瑑蓧K側(cè)面拉板要成對劃線。如圖3所示。

（2）底板：底板也是鋼錨梁中重要的零件之一，該零件主要控制的是四個橢圓孔的相對位置尺寸，由于數(shù)控切割機不能實現(xiàn)帶有傾角的四個橢圓孔同時切割，為此采用精確劃線后分別編程切割的方法。

（3）其余零件。鋼錨箱其余零件相對簡單，文中不再一一敘述。

3.1.2 錨頭單元組焊工藝及關(guān)鍵控制技術(shù)

錨頭單元件由承壓板、錨頭隔板、錨座板組成。錨頭單元重點控制錨座板的平面度。如圖4所示。錨頭單元整體組焊后機加工端面，確保了錨座板的平面度。其加工尺寸精度是靠數(shù)控鏜床本身的精度控制的，是可靠的。

錨頭單元的主要制造流程為：劃線→組裝→焊接→修整→無損檢測→二次組裝→焊接→修整→劃線→機加工錨頭單元組焊時的關(guān)鍵控制技術(shù)主要有：

劃線時在平臺上精確劃線組裝，兩錨頭腹板間用卡具定位，同時確保腹板、錨座板的與側(cè)面拉板連接邊在同一個平面內(nèi)。

組裝為精確組裝錨座板與錨頭腹板，保錨頭腹板與錨座板垂直度，用樣板檢測垂直度合格后方可焊接。

焊接時必須采用CO2氣體保護焊對稱施焊，錨墊板與側(cè)面拉板間的熔透坡口角焊縫采用反變形以減少變形。

錨頭單元組焊修完成后，立體劃線，利用銑床加工錨座板外平面及兩側(cè)承壓板，以保證錨座板與錨墊板的密貼及錨頭寬度。

3.1.3 整體制造工藝及關(guān)鍵控制技術(shù)

（1）腹板與錨頭組裝：將腹板置于平臺上，嚴格按腹板單件制作時所劃線組裝。為確保焊縫質(zhì)量，錨頭單元先行焊在側(cè)面拉板上。用直探頭與斜探頭探傷檢測焊縫質(zhì)量。注意兩側(cè)錨座板角度不同。

（2）組裝底板單元：將底板置于平臺上，精確劃線，將修整滿足要求的腹板與錨頭箱體部分及端承板、內(nèi)隔板組裝到底板上。保證錨頭單元橢圓孔中心與底板橢圓孔中心同在錨索中心線上。

（3）組裝鋼錨箱頂板及外側(cè)加勁板。

（4）組裝其他組焊件及錨墊板：為確保施焊空間，依次組焊錨梁加勁板。

（5）機加工鋼錨梁底面：為保證鋼錨梁錨點的幾何尺寸精度，對鋼錨梁底面與牛腿結(jié)合部利用鏜床對底面進行機加工，這樣可以有效的控制四個錨點的相對高度及后期與牛腿結(jié)合部位的平面度。如圖5所示。

整體組焊是鋼錨梁制作的關(guān)鍵工序，制造時重點控制的項點是：錨頭單元的錨墊板與側(cè)面拉板軸線夾角即腹板角度、錨墊板錨孔坐標即錨固點坐標值和箱體斜方尺寸。為此采取了以下關(guān)鍵控制技術(shù)：

組裝時保證側(cè)面拉板邊緣與胎型定位擋角密貼，其間隙控制在不大于0.5mm，用平尺檢測錨座板邊緣及腹板邊緣與側(cè)面拉板上的腹板角度標記線使其重合，其誤差控制在不大于0.5mm。

由于定位焊后的錨箱整體剛度較小，焊接時將錨頭腹板與側(cè)面拉板的焊縫用CO2保護焊對稱施焊3～4道打底焊后翻身出胎，在焊接平臺上完成焊縫的焊接。

合理的組裝和焊接順序能夠最大程度的減小焊接變形和焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生，由于錨箱焊縫均采用坡口較大的熔透焊接，焊接變形和焊后殘余應(yīng)力不可忽視，因此在焊接過程中處采用變形較小的CO2保護焊對稱施焊外，還要邊焊接邊修整以減小焊接變形和焊后殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。

3.2 鋼牛腿制造工藝和關(guān)鍵控制技術(shù)

鋼牛腿是鋼錨梁的支撐結(jié)構(gòu)，每個鋼錨梁直接支撐在鋼牛腿蓋板上。鋼牛腿由牛腿蓋板、牛腿底板、牛腿支撐板、加勁肋、塔壁預埋板及橫向限位擋塊等構(gòu)造組成。如圖6所示。制造時主要控制牛腿頂板平面度及牛腿預埋板平面度。[2]

鋼牛腿制作的主要工藝流程為：板材預處理→精切下料→零件加工→組焊預埋鋼板單元、托架單元→組焊托架與座板→焊接連接接件→焊剪力釘

3.2.1 零件制造

（1）下料：對于不規(guī)則零件采用數(shù)控切割下料，下料時注意預留機加工量。

（2）加工四氟板嵌入槽：座板、加勁板等板件焊接邊、墊塊表面等均采用機加工。嚴格控制預埋鋼板長度公差。

（3）鉆孔：牛腿頂板、預埋鋼板均采用數(shù)控鉆孔。

3.2.2 組焊板單元

（1）組焊預埋鋼板單元。以橢圓長軸為基準劃加勁板位置線，然后組焊加勁板以及剪力釘（托架相對位置剪力釘暫時不焊，待兩者組焊完成后焊接）。修整時要確保預埋鋼板平面度。如圖7所示。

（2）組焊牛腿頂、底板單元。組焊加勁板以及內(nèi)撐板時必須都以座板孔為基準劃線組焊。

3.2.3 整體制作（如圖8所示）

（1）組焊預埋壁板與頂?shù)装鍐卧Ｒ灶A埋鋼板橢圓孔位置為基準精確劃線組裝頂?shù)装鍐卧Ｑa焊剪力釘。

（2）組焊其余組焊件及拉索護管。以橢圓孔長短軸為基準劃線組裝連接板及四氟板鑲嵌板、整體組焊修后機加工兩頭。

4 結(jié)語

本文中商合杭鐵路蕪湖長江公鐵大橋鋼錨梁、鋼牛腿的制造，是總結(jié)和改進了以往生產(chǎn)鋼錨梁的制造經(jīng)驗，在制造過程中加強了對零件下料、加工和組裝時的精度控制，制定了合理的焊接順序和焊接參數(shù)，這些都是對控制幾何尺寸精度、減小焊接和修整變形、提高單元生產(chǎn)及整體組裝效率起到重要作用。實際生產(chǎn)表明，鋼錨梁、鋼牛腿的制造工藝能夠滿足設(shè)計規(guī)范要求，達到了預期目標。

參考文獻：

[1]姚遠.跨海大橋鋼錨梁及鋼牛腿制造工藝研析[J].山西建筑.2013（15）：150-151.

[2]張平.鴨綠江大橋鋼錨梁及鋼牛腿制作精度控制技術(shù)[J].鋼結(jié)構(gòu).2014，29（7）：64-66.