斜拉橋組合梁鋼錨箱制造技術(shù)

黃朝澍 康望君

【摘 要】論文介紹了贛江二橋斜拉橋組合梁鋼錨箱的制造技術(shù)，通過對鋼錨箱控制要素的分析，為該橋提供了合理的質(zhì)量控制辦法，可為今后的同類施工提供借鑒。

【Abstract】This paper introduces the manufacturing technology of steel anchor box of composite beam of Ganjiang No.2 Bridge cable-stayed， and provides a reasonable quality control method for the bridge by analyzing the control elements of steel anchor box， which can provide reference for similar construction in the future.

【關(guān)鍵詞】斜拉橋;組合梁;鋼錨箱;焊接變形控制

【Keywords】cable-stayed; composite beam; steel anchor box; welding deformation control

【中圖分類號】U448? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）05-0178-03

1 引言

樟樹市贛江二橋為雙塔雙索面組合梁斜拉橋，跨徑布置為：54+114+400+114+54=736m。組合梁由鋼梁和橋面板組成，鋼材采用Q345qD。拉索錨固采用鋼錨箱構(gòu)造形式設(shè)置在主縱梁上，主縱梁腹板為Z向性能鋼板;根據(jù)索力大小及拉索傾角的變化，鋼錨箱承錨板板厚及對應(yīng)傳力板板厚分別為50mm和40mm，傳力板長度由1.1m變化至3.0m，錨墊板板厚為60mm。鋼錨箱承錨板與傳力板及主縱梁腹板、錨墊板與主縱梁腹板等重要傳力構(gòu)件采用全熔透焊縫連接，錨墊板與承錨板采用磨光頂緊傳力，其余焊縫為部分熔透。

2 鋼錨箱結(jié)構(gòu)特點及制造質(zhì)量控制措施

2.1 鋼錨箱結(jié)構(gòu)特點

贛江二橋鋼錨箱由錨墊板、錨板、承拉板、加勁板及錨管組成，該鋼錨箱設(shè)計結(jié)構(gòu)新穎，制造精度要求高，焊接難度大。

①設(shè)計結(jié)構(gòu)新穎。贛江二橋鋼錨箱制造時箱體與斜拉橋主縱梁腹板焊接成一個整體，錨管通過主縱梁上翼緣板開孔定位安裝。該結(jié)構(gòu)有別于國內(nèi)大部分斜拉橋的拉索錨固結(jié)構(gòu)，設(shè)計新穎，結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣。

②制造精度要求高。贛江二橋為斜拉橋組合梁橋，對鋼錨箱制造精度的控制為本橋制造的一大要點，特別是在鋼錨箱安裝夾角γ角度偏小的情況下，對鋼錨箱制造時的安裝精度及整體焊接變形控制也成為了制造過程中的重點及難點，如圖1所示。

③焊接難度大。贛江二橋鋼錨箱箱體與主縱梁腹板為全熔透焊接，鋼錨箱箱體內(nèi)空間相對狹小，且與主縱梁上翼緣板距離較近，因此鋼錨箱制造時整體焊接勞動強(qiáng)度大，且焊接難度高。所以選擇合適的組裝工藝流程、焊接工位及焊接變形控制措施，是確保錨箱焊接質(zhì)量及幾何精度的關(guān)鍵因素。

2.2 鋼錨箱制造控制措施

由于鋼錨箱結(jié)構(gòu)新穎又首次制作，難度較大，為了全面驗證鋼錨箱的各種力學(xué)性能是否滿足設(shè)計要求，驗證所制訂的制造工藝、工裝胎架是否合理，生產(chǎn)措施是否恰當(dāng)，除做相關(guān)焊接工藝評定試驗外，在批量生產(chǎn)之前，還進(jìn)行了鋼錨箱首制件試制生產(chǎn)。通過首制件的制造初步檢驗了鋼錨箱的制造工藝的可行性和合理性。

2.2.1 鋼錨箱數(shù)據(jù)放樣與修正

由于鋼錨箱制造對精度要求非常高，為了驗證鋼錨箱尺寸、角度等數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，我們采用了Excel軟件根據(jù)設(shè)計所提供的錨箱安裝角度α、β角度對錨箱偏轉(zhuǎn)角γ和錨箱尺寸CW3、CW4進(jìn)行了驗算。計算結(jié)果顯示與設(shè)計所提供的數(shù)據(jù)有出入，如圖2所示，通過與設(shè)計單位溝通后，重新修正了錨箱的數(shù)據(jù)，確定了錨箱的最終角度與尺寸。

鋼錨箱工藝圖設(shè)計采用Auto CAD內(nèi)置的參數(shù)化動態(tài)塊功能及文本編輯中“字段”的對對象參數(shù)、變量引用功能，可快速實現(xiàn)參數(shù)化繪制工藝圖，并驗證設(shè)計提供的參數(shù)表中其他參數(shù)（如γ、CW3、CW4等）。具體步驟：

第一，先按某段錨箱參數(shù)繪制一個鋼錨箱;

第二，對已繪制圖形進(jìn)行幾何約束，并進(jìn)行尺寸約束（“菜單”中“參數(shù)化”），對于初始值（如α、β、板厚、長度、寬度、半徑、直徑等）可通過參數(shù)管理器將尺寸約束轉(zhuǎn)換成標(biāo)注約束參數(shù)，也可在編輯塊狀態(tài)下“塊編輯器”中的“標(biāo)注”將鋼錨箱的變化參數(shù)（初始值）作為標(biāo)注約束參數(shù)進(jìn)行標(biāo)注，而其他隨初始參數(shù)變化的參數(shù)（如γ等）采用參數(shù)化中的動態(tài)標(biāo)注約束，通過參數(shù)化格式和方程式與初始值的標(biāo)注約束參數(shù)關(guān)聯(lián);

第三，在塊編輯狀態(tài)下插入“塊表”，并將各編號的參數(shù)值錄入“塊表”并對應(yīng)標(biāo)注參數(shù)進(jìn)行對應(yīng)，插入動態(tài)參數(shù)化塊后，可通過下拉三角選取對應(yīng)編號的參數(shù)，對應(yīng)圖形相應(yīng)更新;

第四，利用文本編輯中的“字段”，實現(xiàn)圖變，圖名變，對應(yīng)的注釋中引用“字段”的參數(shù)（α、β、γ等）、材料板長、寬、厚等尺寸以及錨墊板銑削斜面的加工尺寸跟隨變化，實現(xiàn)即時更新[1]。

2.2.2 零件下料

零件下料采用精密數(shù)控機(jī)床進(jìn)行下料，嚴(yán)格監(jiān)控零件的下料尺寸和精度。對零件尺寸進(jìn)行復(fù)核后，進(jìn)行下道工序。

2.2.3 零件機(jī)加工

為確保鋼錨箱安裝角度γ的精確性，在鋼錨箱錨墊板N1、承拉板N3/N4下料時保證加工預(yù)留量，通過對零件進(jìn)行精密加工，確保零件安裝時γ角度符合設(shè)計要求。錨管下料時增設(shè)10mm機(jī)械加工量、錨墊板孔徑增設(shè)10mm機(jī)械加工量、承力板與縱梁腹板及錨板接觸邊增設(shè)5mm機(jī)械加工量;錨墊板上下表面采用銑床進(jìn)行加工，機(jī)械加工表面平面度小于0.1mm，表面粗糙度按磨光頂緊面要求進(jìn)行，錨墊板孔采用鏜床進(jìn)行鏜孔，以保證孔徑尺寸精度和垂直度;錨管零件兩端均采用端面銑削機(jī)進(jìn)行加工，嚴(yán)格保證錨管長度和磨光頂緊接觸面平面度及金屬接觸率。

2.2.4 組裝焊接

鋼錨箱與對應(yīng)的主縱梁在制造時同步安裝。

為了保證鋼錨箱制造質(zhì)量的穩(wěn)定性，提高生產(chǎn)效率，鋼錨箱安裝在專業(yè)的工裝胎架上進(jìn)行，在縱梁腹板上刻劃鋼錨箱定位線，劃線時以拉索橫隔板中心線和上翼緣板錨管孔中心線為基準(zhǔn)，主要結(jié)構(gòu)線有：拉索中心線、錨點的定位線、與縱梁腹板連接承拉板N3、N4定位線（板中心線）、錨墊板N1上加勁定位線（板中心線）;通過精確劃線手段，以三角形法進(jìn)行劃線和檢測，控制角度精度，把錨墊板的角度α和錨固點中心坐標(biāo)控制在公差允許的范圍內(nèi)。為了進(jìn)一步加強(qiáng)質(zhì)量控制，對該關(guān)鍵工序設(shè)置停止點進(jìn)行檢查報驗。

裝配鋼錨箱時先安裝與縱梁腹板連接承拉板N3、N4，然后以N3、N4為基準(zhǔn)安裝錨墊板N1，安裝完成后，檢測與N3、N4頂緊狀態(tài)，頂緊面接觸率合格后方可定位N1，否則應(yīng)查找問題，調(diào)整N3、N4，調(diào)整完成后完成N1、N3及N4焊接與腹板的焊接。承拉板N3、N4、錨墊板N1與縱梁腹板需全熔透焊接，焊接過程中錨墊板N1在N3、N4背面同步烤刀加熱，減少焊后變形，保證錨墊板平面度，焊接完成48小時后進(jìn)行無損檢測，合格后對焊縫進(jìn)行超聲波錘擊以消除殘余應(yīng)力。

安裝錨箱靠內(nèi)側(cè)的加勁板N6，完成內(nèi)側(cè)N6與承拉板N3、N4及錨墊板的焊接，焊接時在承拉板N3與N4間添加支撐，以防止焊接收縮影響N3與N4的垂直度，焊接完成后，逐步安裝靠外側(cè)的加勁板N6，完成與承拉板N3、N4及錨墊板的焊接。

安裝加勁板N5、N7及錨板N2，并注意保證板的垂直度。待錨箱結(jié)構(gòu)焊接完成后，安裝錨管，并注意保證錨管的安裝角度符合設(shè)計要求，錨管與縱梁頂板處點焊固定，待現(xiàn)場安裝完成后安裝封板固定[2]。

3 結(jié)語

因鋼錨箱為贛江二橋斜拉索錨固結(jié)構(gòu)，同時也是主要的傳力和受力構(gòu)件，所以對鋼錨箱的安裝精度及焊接性能都有著嚴(yán)格的要求。在鋼錨箱的生產(chǎn)中，采取了上述的制造工藝，鋼錨箱的安裝角度及焊接性能都能很好地滿足規(guī)范及設(shè)計的各項指標(biāo)，從監(jiān)控單位反饋的檢測數(shù)據(jù)及結(jié)果可以看出，鋼錨箱的各主要技術(shù)指標(biāo)均滿足現(xiàn)場安裝需求，充分證明了贛江二橋鋼錨箱的制造工藝是合理可行的，可為今后同類橋梁施工提供借鑒。

【參考文獻(xiàn)】

【1】羅承斌，陳鳴，田唯.蘇通大橋索塔鋼錨箱制造幾何控制[J].中外公路，2008（05）：110-113.

【2】宋仁進(jìn).上海長江大橋索塔鋼錨箱制造工藝技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（1）.