索塔鋼錨箱制造關(guān)鍵技術(shù)

索塔鋼錨箱制造關(guān)鍵技術(shù)

1層間距及鋼錨箱設(shè)置重慶東水門大橋位于重慶南岸土路，向長江延伸，通過湖廣會(huì)館與陜西西部海域相連。主橋?yàn)?22.5m。5m45m。190.5m。單鏈?zhǔn)叫笔戒摿簶?，鋼梁全長858m。該橋采用上下層布置的公軌兩用橋梁型式,上層為雙向4車道汽車交通,下層為雙線軌道交通,其全貌見圖1。東水門長江大橋橋塔為天梭形橋塔,每個(gè)塔的上塔柱區(qū)域設(shè)置了9節(jié)鋼錨箱,每節(jié)鋼錨箱均設(shè)置了2個(gè)拉索錨點(diǎn)。節(jié)段內(nèi)錨點(diǎn)的水平距離為2m,不同節(jié)段間的豎向間距均為3.8m。鋼錨箱橫橋向?qū)挾认嗤?均為1.2m;縱橋向與塔壁外輪廓相同。鋼錨箱均采用整段式設(shè)計(jì),全橋共有18個(gè)鋼錨箱節(jié)段,最大節(jié)段吊裝重量約22.1t。索塔鋼錨箱零件加工質(zhì)量控制、節(jié)段制作及安裝質(zhì)量控制主要依據(jù)TB10212—2009《鐵路鋼橋制造規(guī)范》及JTG/TF50—2001《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》。2施工難點(diǎn)及對(duì)策1)錨箱單元合件由支承板、承壓板、錨墊板、加勁板等組成,組成零件多、焊縫密集,且設(shè)計(jì)對(duì)其錨孔加工精度及錨墊板與拉索錨頭接觸部位平面度質(zhì)量要求高,制作及精度控制困難。2)索塔鋼錨箱首次采用了外置開放式鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu),其制作及橋位安裝精度高;同時(shí),鋼錨箱為半箱型結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)自身剛性及穩(wěn)定性較弱。因此,鋼錨箱制作精度控制是確保橋位安裝精度的關(guān)鍵。3)鋼錨箱節(jié)段之間的連接方式是頂緊后用高強(qiáng)度螺栓連接,其頂緊要求的保證措施是通過對(duì)每節(jié)鋼錨箱端面實(shí)施機(jī)加工來實(shí)現(xiàn)。由于鋼錨箱節(jié)段構(gòu)件尺寸大,且機(jī)加工精度直接影響橋位架設(shè)精度,因此,制定合理的鋼錨箱節(jié)段機(jī)加工工藝是本項(xiàng)目的難點(diǎn)。4)按照制作技術(shù)條件及安裝要求,鋼錨箱側(cè)拉板垂直度偏差應(yīng)控制在1/1500以內(nèi),因此,如何通過廠內(nèi)預(yù)拼裝保證橋位安裝精度及節(jié)段間匹配也是本項(xiàng)目難點(diǎn)之一。5)鋼錨箱為外露的鋼結(jié)構(gòu),工作環(huán)境惡劣,需按重防腐等級(jí)進(jìn)行涂層防護(hù)。鑒于防腐涂層在施工中的控制環(huán)節(jié)較多,采用整體熱浸鋅防腐方案。鑒于熱浸鋅防腐方案在大型橋梁鋼錨箱中的應(yīng)用較少,同時(shí)熱浸鋅時(shí)鋅池溫度達(dá)450℃,其高熱量將使構(gòu)件產(chǎn)生變形,因此,熱浸鋅是鋼錨箱制造的重點(diǎn)和難點(diǎn)控制工序。3索塔鋼絞箱生產(chǎn)技術(shù)3.1錨墊板制作工藝對(duì)東水門長江大橋錨箱單元合件進(jìn)行制作工藝設(shè)計(jì)時(shí),考慮到承力板與承壓板間為熔透焊縫,易造成承壓板產(chǎn)生角變形,且修正困難,故確定采用先將承壓板和錨墊板組裝成錨板合件,然后組裝承力板及加勁板,最后機(jī)加工錨孔及錨墊板外平面的制作工藝。錨箱單元合件組裝流程見圖2。錨箱單元合件制作工藝及注意事項(xiàng):1)承壓板及錨墊板上的錨孔先切出,切割錨孔時(shí)需預(yù)留10mm機(jī)加工量;2)錨墊板板厚由80mm調(diào)整為85mm,以滿足外表面機(jī)加工留量要求;3)需分步組裝、分步修正,嚴(yán)格控制焊接變形;4)考慮到錨箱單元合件與側(cè)拉板連接焊縫的焊接和探傷作業(yè)受施工條件所限,其上錨管在節(jié)段整體組裝時(shí)安裝。3.2錨箱及鋼錨箱的模擬預(yù)拼裝東水門長江大橋索塔鋼錨箱節(jié)段由頂?shù)撞總?cè)拉板、錨箱單元合件、側(cè)向連接板、錨管等組成,鋼錨箱整體組裝流程見圖3。鋼錨箱整體組裝工藝及注意事項(xiàng):1)為保證各單元件與節(jié)段間整體位置關(guān)系,鋼錨箱整體組裝工藝設(shè)計(jì)時(shí),將節(jié)段縱橫基線作為板件、單元件及節(jié)段整體組裝的唯一基準(zhǔn),節(jié)段間也以該縱橫基線作為唯一基準(zhǔn)進(jìn)行模擬預(yù)拼裝。錨箱單元合件以縱橫基線定位方法見圖4。2)節(jié)段為半箱型結(jié)構(gòu),整體剛性較弱,且錨箱單元合件與側(cè)拉板間為熔透焊縫,容易造成焊接收縮量大,因此采用型鋼對(duì)構(gòu)件進(jìn)行加固,其具有剛性約束焊接變形的作用。鋼錨箱整體加固示意見圖5。3)焊接側(cè)向連接板與側(cè)拉板角接焊縫時(shí),在其端部預(yù)設(shè)了5mm焊接反變形量,較好地保證了其幾何精度。4)構(gòu)件組裝完成后,以縱橫基線精確劃出橋位接口部位連接孔群位置線,采用鉆孔設(shè)備配合鉆孔樣板鉆制連接孔。拼接板鉆孔時(shí),先鉆一端頭孔群,另一端頭孔群在預(yù)拼裝時(shí)配鉆。3.3鋼錨箱端面加工鋼錨箱節(jié)段全端面機(jī)加工工藝流程:1)采用高精度TrackerⅡ型三維激光跟蹤儀測量系統(tǒng)(API)來完成加工端面的劃線和檢測工作;2)節(jié)段運(yùn)至機(jī)床加工位置,采用數(shù)控液壓支撐調(diào)整系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行找正,準(zhǔn)確調(diào)整好節(jié)段在機(jī)床坐標(biāo)系中的加工位置;3)采用大型光柵數(shù)顯端面加工落地銑鏜床完成鋼錨箱端面的加工。節(jié)段加工時(shí)需考慮熱變形影響,對(duì)加工件溫度和環(huán)境溫度進(jìn)行測量,將其溫差控制在2℃之內(nèi)。3.4吊裝后再檢測工藝注意事項(xiàng)在專用胎架上分輪次完成所有鋼錨箱節(jié)段的預(yù)拼裝,設(shè)置專用吊機(jī)完成節(jié)段起吊,并在胎架周圍設(shè)置移動(dòng)式操作平臺(tái)。待胎架頂面標(biāo)高檢測合格后,完成首節(jié)段的吊裝,檢測合格后,依次完成其余節(jié)段的定位和調(diào)整。整體吊裝后,需對(duì)基線間距、軸線度、接口部位金屬接觸率及接口匹配狀態(tài)等進(jìn)行檢測。立式預(yù)拼裝工藝注意事項(xiàng):1)整體檢測時(shí)需考慮溫度變化的影響,應(yīng)選擇在凌晨恒溫條件下進(jìn)行;2)為確保橋位架設(shè)線形,需每隔4~5個(gè)節(jié)段設(shè)置1個(gè)調(diào)整節(jié)段,并根據(jù)預(yù)拼裝檢測結(jié)果來指導(dǎo)調(diào)整節(jié)段機(jī)加工,防止產(chǎn)生大的累積誤差。3.5熱浸鋅試驗(yàn)分析東水門長江大橋索塔鋼錨箱熱浸鋅選擇在專業(yè)廠家完成,鍍鋅用鋅鍋溶鋅量達(dá)1200t,規(guī)格為17m×3.2m×3.5m。索塔鋼錨箱輪廓尺寸為1.7m×(3~3.8)m×(4.6~5)m。部分鋼錨箱節(jié)段需采用翻轉(zhuǎn)熱浸鋅。為驗(yàn)證鋼錨箱熱浸鋅工藝的可行性,對(duì)首個(gè)鋼錨箱節(jié)段進(jìn)行了熱浸鋅工藝試驗(yàn),其熱浸鋅后存在如下問題:1)由于熱浸鋅時(shí)溫度較高(約450℃),鋼錨箱局部熱變形較為嚴(yán)重,尤其是側(cè)拉板的平整度和錨箱結(jié)構(gòu)中板厚在20mm以下的板件變形特別突出,錨箱節(jié)段接口部位寬度最大收縮達(dá)18mm,且板厚為10mm的錨管固定板發(fā)生明顯扭曲變形。2)修整變形會(huì)將浸鋅鍍層破壞。鍍層修補(bǔ)一般采用熱浸鍍鋅修補(bǔ)劑,但在鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝領(lǐng)域內(nèi)目前還沒有完美的鍍層修補(bǔ)措施。3)選擇的熱浸鍍鋅廠家為目前國內(nèi)最大(鋅池容量達(dá)到1200t)、工藝先進(jìn)的熱浸鍍鋅廠家,但鍍層厚度偏差仍較大,且存在較多流掛、大熔滴等表面缺陷,尤其在金屬接觸傳力部位更為突出,從而嚴(yán)重影響金屬接觸率。鑒于上述問題,確定此類大型鋼構(gòu)件因存在板面面積大、構(gòu)件鋼板厚度差異大等特性,不適合采用整體構(gòu)件熱浸鍍鋅涂裝方案,由此對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和涂裝工藝作如下調(diào)整:1)對(duì)錨箱過焊孔進(jìn)行密封處理,調(diào)整固定板位置,使錨箱部位支撐板、加勁板及固定板形成密封防腐;2)節(jié)段