團(tuán)泊新橋鋼塔加工工藝研究

□文 /張建利

團(tuán)泊新橋鋼塔加工工藝研究

□文 /張建利

文章介紹了團(tuán)泊新橋鋼塔的加工方法，用三維坐標(biāo)工裝控制了鋼塔的空間線型，鋼塔橫連的加工使用了空間三維放樣技術(shù)和空間三維零件展開圖技術(shù)，提高了加工效率，降低了加工難度，保證了加工質(zhì)量。

團(tuán)泊新橋；鋼塔；加工工藝

1 工程概況

團(tuán)泊新橋采用了“彩針型”獨(dú)塔斜拉橋形式，橋塔向河道主心方向傾斜，橋塔與墩柱鉸接、主梁與墩柱固結(jié)。鋼塔總長度120 m，垂直方向傾斜角度18°，主塔柱由3根外徑1 200 mm、厚度50 mm的主塔鋼管組成，沿塔主心線方向高度為77 m。鋼管彎曲半徑為660.8 m，鋼管內(nèi)設(shè)置豎向加勁肋和環(huán)向加勁肋，豎向加勁肋高200 mm，厚50 mm，按圓周均勻布置8條，環(huán)向加勁肋厚度50 cm，高40 cm。主塔鋼管之間設(shè)置橫聯(lián)，橫聯(lián)間距為7 m，斜拉索錨固橫聯(lián)為外徑1 200 mm、厚度50 mm的鋼管，共9道，普通橫聯(lián)為外徑800 mm、厚度40 mm的鋼管，共2道。鋼塔主結(jié)構(gòu)采用3根主鋼管組合而成，斷面形式見圖1。

圖1 鋼塔斷面

主跨側(cè)鋼拉索與鋼箱梁錨固，共18根鋼索，邊跨側(cè)鋼拉索與預(yù)應(yīng)力混凝土梁錨固，也是18根鋼索。主塔與主墩之間為鉸接，鋼鉸由上下2個(gè)構(gòu)件組成，上構(gòu)件與下塔連接，下構(gòu)件與墩柱通過精軋螺紋鋼筋錨固，上構(gòu)件全高1.5 m，截面為弧邊三角形，上部挖50 cm深槽口，槽口形狀與鑄鋼下塔根部相同，下部為1 m高鑄鋼實(shí)體，上構(gòu)件底部留630 mm×100 mm槽口與下構(gòu)件形成鉸接。下構(gòu)件為擴(kuò)散主塔豎向力的鑄鋼實(shí)體，頂部設(shè)置凸塊與上構(gòu)件槽口相接。

2 工藝流程

材料復(fù)驗(yàn)→量具的標(biāo)定與統(tǒng)一使用→鋼板的預(yù)處理→涂飾過程底漆→鋼板號(hào)料、對(duì)接及探傷檢查→放樣、劃線與切割→零部件的標(biāo)識(shí)→組裝定位焊接→焊接及探傷檢查→鋼塔的矯正→精矯正→涂漆、標(biāo)識(shí)。

3 鋼塔的分段和加工工裝

鋼塔加工時(shí)，根據(jù)鋼塔的結(jié)構(gòu)形式、現(xiàn)場吊裝和運(yùn)輸能力將主塔柱分11段加工，由于鋼塔7 m間距布置一個(gè)橫聯(lián)，所以除塔頂和鑄鋼塔身外，鋼塔分為7 m一節(jié)，具體分段情況為與鑄鋼段連接的一段為6.2 m段，接著是9節(jié)7 m段，然后是1節(jié)7.8 m段。

鋼塔是一個(gè)空間異型結(jié)構(gòu)，加工精度高是安裝精度能保證的前提條件，加工精度高首先有一個(gè)高精度的加工平臺(tái)，保證鋼塔線型。

根據(jù)鋼塔的設(shè)計(jì)線型搭設(shè)一個(gè)長80 m、寬10 m的工裝平臺(tái)，鋼塔的組裝都在此平臺(tái)內(nèi)進(jìn)行，在一個(gè)工裝平臺(tái)內(nèi)加工鋼塔，可以更精確地保證鋼塔加工精度。加工時(shí)工裝的搭設(shè)根據(jù)工裝坐標(biāo)表控制位置，在工裝坐標(biāo)表中給出每一個(gè)接口點(diǎn)和橫聯(lián)鋼管接口位置的主心線的三維坐標(biāo)值，做為鋼塔制作的控制點(diǎn)，所有控制點(diǎn)控制準(zhǔn)確了就能準(zhǔn)確控制鋼塔的空間線形，保證鋼塔的制作精度。

4 重點(diǎn)加工工藝

4.1 鋼板的預(yù)處理

經(jīng)檢驗(yàn)合格并做好標(biāo)記后鋼板即可以用拋丸機(jī)進(jìn)行表面拋丸處理。

4.2 號(hào)料板材對(duì)接及探傷檢查

板材需要在長度（橫向）方向和寬度（縱向）方向上進(jìn)行對(duì)接，板對(duì)接在平臺(tái)上采用埋弧自動(dòng)焊進(jìn)行焊接。坡口的制備、焊接工藝參數(shù)的選擇須按焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)確定并通過的參數(shù)進(jìn)行。對(duì)接后的焊縫按照規(guī)范要求進(jìn)行探傷檢查，在檢驗(yàn)合格后并進(jìn)行調(diào)平處理并加以標(biāo)識(shí)。

4.3 鋼管相貫線的加工

主塔橫連鋼管為φ1 200 mm×50 mm和φ800 mm×50 mm的鋼管組成，由于橫聯(lián)鋼管與主塔豎向鋼管相貫，橫聯(lián)鋼管下料時(shí)接口為縱橫管相貫線線形。根據(jù)鋼塔的形狀位置要求，制作出1∶1的三維空間模型，在模型主切割出所有橫聯(lián)鋼管的相貫線形狀，制作出加工圖紙，下料時(shí)嚴(yán)格按照加工圖紙給定的尺寸進(jìn)行下料，保證鋼管切口的形狀和尺寸準(zhǔn)確。

4.4 鋼塔索道管加工定位的控制

索道管加工定位的準(zhǔn)確才能保證纜索安裝精度要求，否則纜索甚至不能成功安裝。索道管角度就是鋼塔纜索的角度，由于團(tuán)泊新橋纜索為空間索面結(jié)構(gòu)，每一個(gè)索道管角度都是不一樣的空間三位角度，在制作過程主用安裝時(shí)的空間角度來控制是幾乎不可能完成的，因?yàn)橹谱魑恢煤桶惭b位置不是同一個(gè)坐標(biāo)系，而且角度的測量精確度不高，誤差在0.5°范圍內(nèi)，由于鋼管直徑為1.2 m，尺寸誤差為10.5 mm，為保證索道管的安裝精度，建立每個(gè)帶有索道管的橫聯(lián)鋼管的空間模型，然后利用空間展開圖方法對(duì)橫聯(lián)鋼管進(jìn)行展開，每個(gè)索道管位置用索道管孔的位置尺寸來控制索道管的角度，這樣大大降低了索道管的角度誤差，降低了安裝難度。

4.5 塔柱厚板焊接控制

施焊前應(yīng)對(duì)所有焊件進(jìn)行檢查，焊件是否平整、拼接是否密合，縫隙、坡口是否符合圖紙及工藝要求并檢查各種焊接設(shè)備是否良好，焊接材料是否符合工藝，焊劑與焊條在使用前須烘干，焊劑中的污物要清除干凈，焊絲亦清理干凈。

焊接時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制焊接工藝參數(shù)，確保依據(jù)已經(jīng)通過的焊接工藝評(píng)定所確定的參數(shù)進(jìn)行。同時(shí)在焊接過程中采取相應(yīng)的控制變形措施或采用反變形手段，保證鋼塔單元段成型后的準(zhǔn)確性。

鋼塔所有結(jié)構(gòu)為厚鋼板焊接，焊前焊后必須進(jìn)行熱處理，焊前預(yù)熱采用火焰加熱，溫度控制在100～150℃，加熱范圍每側(cè)寬度均應(yīng)大于焊件厚度的1.5倍且≮100 mm，焊后熱處理應(yīng)在焊后立即進(jìn)行，采用火焰加熱，溫度在300～350℃，保溫材料采用石棉，保溫時(shí)間根據(jù)板厚每25 mm板厚1 h，焊后熱處理加熱范圍以焊口主心為基準(zhǔn)，每側(cè)不應(yīng)小于焊縫的3倍。焊接時(shí)控制層間溫度，層間溫度控制在150～200℃。

5 結(jié)語

鋼塔加工過程中使用了三維空間放樣技術(shù)，用三維坐標(biāo)工裝控制了鋼塔的空間線型，保證了鋼塔線型的準(zhǔn)確，橫聯(lián)鋼管相貫線下料采用了空間模型展開圖的技術(shù)，保證了橫聯(lián)鋼管下料精確，從而保證了鋼塔的組裝精度，提高了工作效率。鋼塔焊接為厚板焊接，采用了很好的焊接方法，保證了厚板焊接質(zhì)量。鋼塔加工完成后經(jīng)過測量每個(gè)控制點(diǎn)誤差小于規(guī)范要求。

[1]JTG/TF 50—2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]GB 50205—2001，鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[3]DB 29-75—2004，天津市市政工程施工技術(shù)規(guī)范(橋梁工程部分)[S].

U443.38

C

1008-3197（2013）05-64-02

10.3969/j.issn.1008-3197.2013.05.024

2013-07-10

張建利/男，1972年出生，高級(jí)工程師，天津城建集團(tuán)，從事工程技術(shù)管理工作。