超重、扁形斜拉橋鋼錨箱成套施工技術(shù)

陳永華

摘 要：西江北街水道橋為（60+150+380+150+60）m半漂浮體系混凝土斜拉橋，橋?qū)?0.8m。索塔為獨(dú)柱型索塔，塔高111m，單塔斜拉索共2×2×29=116條，斜拉索通過在塔頂設(shè)置的鋼錨箱在塔頂進(jìn)行集中錨固。超重、扁形斜拉橋集中式鋼錨箱存在焊縫多，精度要求高，安裝空間小且安裝高度高等特點，結(jié)合北街水道橋鋼錨箱在加工及安裝過程中的控制措施對此施工技術(shù)進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：超重 扁形 鋼錨箱 成套技術(shù)

1.工程簡介

廣中江高速公路項目第TJ11合同段北街水道橋為主跨380m的雙塔中央索面半漂浮體系預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，橋面寬度40.8m。索塔總高度為111.188m，塔柱斜拉索錨固區(qū)采用鋼錨箱-混凝土組合結(jié)構(gòu)，索塔鋼錨箱采用在底板張拉預(yù)應(yīng)力鋼束的方式與混凝土塔柱相連。

鋼錨箱高為9.45m，順橋向長度為5.98m，橫橋向?qū)挾葹?.08m。錨箱共分為8個錨室。共四種，具體尺寸及重量見下表1。

2.鋼錨箱加工

2. 1鋼錨箱結(jié)構(gòu)特點

索塔鋼錨箱塔柱節(jié)段為主要受力構(gòu)造，錨拉板、腹板、承壓板板厚達(dá)48mm，厚板結(jié)構(gòu)多，主要受力焊縫均為熔透焊縫，焊接質(zhì)量要求高。

錨箱節(jié)段的兩側(cè)各設(shè)置7個錨箱，每對腹板之間有14-16個不同空間角度的錨箱。

節(jié)段之間現(xiàn)場連接為端面金屬接觸加摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接，制造精度要求高。

2.2總體制造思路及流程

（1）零件采用精密切割下料，下料尺寸補(bǔ)償焊接、矯正收縮量和機(jī)加切削量。零件主要受力方向與板材軋制方向一致，并保證所有零件不用接料，盡可能減少焊接工作量。

（2）錨下承壓板主要受力構(gòu)件下料并開制坡口、貼鋼襯墊機(jī)加貼鋼襯邊緣，確保零件的外形幾何精度，為后續(xù)組裝精度提供保證。

（3）錨箱部件采用立裝法組裝，以錨下承壓板為底板，以隔板為內(nèi)胎順序組裝，形成整體后采用小規(guī)范分散對稱焊接，控制焊接變形。

（4）錨箱節(jié)段組裝采用臥裝法組裝，錨箱節(jié)段焊接采用小規(guī)范分散對稱焊接，防止扭曲變形，焊后對焊趾進(jìn)行錘擊處理，減少應(yīng)力集中。

（5）節(jié)段預(yù)拼裝采用在廠內(nèi)支撐平臺上進(jìn)行整體試拼裝，檢查腹板孔群的通孔率，對超差的孔群進(jìn)行鉸孔處理，檢測腹板接觸面金屬接觸和鋼錨箱垂直度、高度、錯邊量、錨箱間距。

2.3材料準(zhǔn)備與下料

2.3.1材料準(zhǔn)備

索塔鋼錨箱材料型號主要為Q370qDZ15及Q370qD鋼材，厚度為40mm-80mm厚鋼板，均為非標(biāo)產(chǎn)品，需廠家定制生產(chǎn)。由于預(yù)埋鋼板及錨室腹板截面較大，需進(jìn)行鋼板拼接，拼接原則為焊縫方向與受力方向垂直。單塊鋼板最寬寬度為2770mm。

2.3.2下料

放樣：采用計算機(jī)三維放樣技術(shù)，對鋼錨箱各構(gòu)件進(jìn)行準(zhǔn)確放樣，繪制各構(gòu)件零件詳圖，作為編制下料套料圖及數(shù)控編程的依據(jù)。

下料：嚴(yán)格按工藝套料圖進(jìn)行，保證鋼板及下料后零件的平整度。端部承壓板、側(cè)面拉板、錨下承壓板、腹板等構(gòu)件下料進(jìn)行二次矯平。

2.3.3零件加工

劃線：錨箱主要材料下料后在劃線平臺上刻畫零件中心線、結(jié)構(gòu)裝配定位線和機(jī)加工余量線。

機(jī)加工：相鄰兩個錨室腹板通過C型夾具夾緊平面數(shù)控鉆床上鉆至孔，然后用銷釘及工裝螺栓固定，再用數(shù)控鉆床加工其它孔群。

2.3.4組裝焊接

腹板制作：傳力腹板及加勁板組焊成小部件，裝焊后進(jìn)行校正及無損檢測；完成后進(jìn)行下部與承壓板接觸面的機(jī)加工工作。

裝焊兩側(cè)加勁板：加勁板上胎架，對準(zhǔn)承壓板上的定位線安裝，保證與承壓板緊密貼合，以防焊接變形，裝配完畢后焊接加勁板與承壓板之間的貼角焊縫，安裝保證兩者的垂直度；

傳力腹板定位：無損檢驗合格后按線裝焊傳力腹板，保證與腹板與承壓板之間的垂直度，腹板與承壓板之間焊縫應(yīng)頂緊后施焊，裝焊兩側(cè)加勁板；

翻身后裝焊錨墊板：裝焊錨墊板，錨墊板與承壓板要求緊密貼合，裝焊后整體校正；

貼鋼襯墊后整體機(jī)加工：傳力腹板兩側(cè)裝焊鋼襯墊，鋼襯墊安裝完成后在大型立式鏜銑床上進(jìn)行整體機(jī)加工。

2.3.5錨室組裝焊接

胎架制造：節(jié)段總成組裝在平面胎架上進(jìn)行，鋼錨箱節(jié)段組裝胎架為底座式整體結(jié)構(gòu)，胎架上畫有鋼錨箱各安裝構(gòu)件定位基準(zhǔn)線。

裝配鋼錨箱部件：錨箱部件安裝時按照定位線初定位，中心線、基準(zhǔn)端口線和胎架地標(biāo)線對齊。利用無棱鏡電子全站儀、激光跟蹤測量儀和激光經(jīng)緯儀對錨箱部件定位狀況進(jìn)行復(fù)查。

裝配端板及橫隔板：對照地標(biāo)線定位裝配橫隔板及端板單元件，裝配完成后，焊接部件與下部腹板之間的焊縫，對焊縫進(jìn)行檢查，校正合格。

裝配另一側(cè)腹板和底板：在端口增加花籃螺絲撐桿支撐，防止焊接變形，對地標(biāo)基準(zhǔn)安裝另一側(cè)腹板，檢查與胎架的平行度，焊接水平角焊縫，兩端對稱施焊，節(jié)段翻身焊接剩余焊縫；

完工報驗，標(biāo)識：檢驗機(jī)加工質(zhì)量和幾何尺寸；按圖紙要求做好標(biāo)記、標(biāo)識。

2.3.6整體試拼裝

中間鋼錨室定位：在胎架上定位中間一個鋼錨室節(jié)段，按照地標(biāo)線要求錨室定位完成后節(jié)段采用臨時工裝支撐固定；

相鄰鋼錨室定位：根據(jù)地標(biāo)線定位基準(zhǔn)鋼錨室一側(cè)相鄰的鋼錨室，定位合格后用工裝螺栓將兩錨室臨時連接固定；

孔群通孔率檢查及修正：用試孔器檢查所有螺栓孔，對不合格的孔群進(jìn)行鉸孔處理，全部孔群檢查合格后，拆除工裝螺栓及銷釘，節(jié)段轉(zhuǎn)至存放區(qū)進(jìn)行臨時存放。

3.鋼錨箱安裝

鋼錨箱在110m高空安裝，而塔頂除鋼錨箱自身空間外，剩余空間約80cm（不足1m），空間狹窄，而保證鋼錨箱底部與混凝土連接的密實度也是控制的關(guān)鍵點之一。

3. 1安裝方案比選

經(jīng)過方案比選，最終選擇塔頂提升架方案進(jìn)行鋼錨箱的提升安裝。

索塔鋼錨箱安裝包括預(yù)埋鋼板安裝和8塊鋼錨室安裝。安裝分成兩個階段，第一階段為利用浮吊將鋼錨箱吊至鋼錨箱臨時存放平臺；第二階段為利用塔頂提升架安裝鋼錨箱。

3.3安裝工序

座漿法安裝預(yù)埋鋼板：考慮到塔吊起重能力限制，制作一塊與預(yù)埋鋼板截面完全一樣，厚度為1cm的定位鋼板。用于保證預(yù)埋鋼板整體的平整度及焊接質(zhì)量。在澆筑索塔第18節(jié)時安裝定位鋼板，待塔頂提升架安裝完成后拆除定位鋼板，利用提升架提升安裝預(yù)埋鋼板。

澆筑塔頂塔壁砼：19、20節(jié)段為8邊形結(jié)構(gòu)，暫只澆筑5個面，塔吊提升架安裝在第20節(jié)頂部。

安裝調(diào)試塔頂提升架：塔頂提升架采用整體吊裝進(jìn)行拼裝，其中主體結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)和主梁系統(tǒng)兩部分共三次吊裝完畢。起升系統(tǒng)、滑移系統(tǒng)、防護(hù)系統(tǒng)待主體結(jié)構(gòu)安裝完成后進(jìn)行安裝。

吊裝第一塊錨室：鋼錨室為兩點起吊，吊裝方向為橫橋向起吊，鋼錨室順橋向布置。起吊須選在風(fēng)速較小，氣象條件較好的時間段內(nèi)進(jìn)行。鋼錨室吊放到位之后，利用在預(yù)埋鋼板上提前制作定位卡將鋼錨室精確定位。鋼錨室基本就位之后，測量組對其四個角點的平面位置及高程進(jìn)行校核，根據(jù)測量結(jié)果，利用塔頂提升架對鋼錨室進(jìn)行微調(diào)，定位完成后，對稱張拉鋼錨室進(jìn)行固定。

吊裝剩余錨室：剩余鋼錨室橫移至前一塊約20cm時橫移系統(tǒng)開始點動來慢慢向已安裝鋼錨室靠近。利用定位卡、沖釘對前后錨室連接處進(jìn)行定位。

4.結(jié)語

北街水道橋鋼錨箱從開始啟動加工至安裝完成，前后歷時約一年。安裝完成后，經(jīng)檢測，各項質(zhì)量要求和控制點符合設(shè)計要求和規(guī)范。