钢箱梁横对接式横隔板制造安装技术

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合 段 全 长 268.75 m(南 边 跨 和 主 跨 南 索 塔 附 近 );两 侧设置大型伸缩缝。钢箱梁采用扁平钢箱梁结构形
式 ,全 桥 钢 箱 梁 梁 段 分 为 18 种 类 型 共 计 81 节 段 ,钢 箱 梁 含 风 嘴 全 宽 38.9 m,中 心 线 处 梁 高 3.6 m。
图 2 钢 箱 梁 梁 段 组 成
关键词:钢箱梁;横隔板;横对接;二次切割;模块定位;工艺导向板;焊接变形
1 工 程 概 述 福 州 ~ 银 川 高 速 公 路 (福 银 高 速 )九 江 长 江 公 路
大桥全 长 8 462 m,其 中 主 桥 为 主 跨 818 m,全 长 1 405m 的六跨不 对 称 双 塔 双 索 面 混 合 梁 斜 拉 桥, 为密索半漂浮结 构 体 系,如 图 1 所 示。 桥 面 横 坡 为 双向2%,主桥 上 部 结 构 为 钢 箱 梁 与 混 凝 土 超 宽 箱 梁组成的混合梁,其中钢 箱 梁 部 分 全 长 1 134.45 m (主跨大部分及北 边 跨);混 凝 土 超 宽 箱 梁 及 钢 混 结
(1)总 拼 过 程 中 ,当 底 板 完 成 横 向 接 宽 后 要 求 横 隔板下缘 U 形槽口一次全部自由落入,因此在横 隔
— 112 — 公 路 2013年 第10期
采用二次切割工艺有效地避免了横隔板因焊 接、修整引起的 U 肋 槽 口 间 距 尺 寸 变 化,保 证 了 槽 口间距尺寸精度满足要求。 4.2 控 制 焊 接 顺 序 、减 小 焊 接 变 形
板单元制作过程中控制 U 形槽口间尺寸精度是一 个 重 点 ,也 是 一 个 难 点 。
(2)横隔板在 组 装、焊 接 及 修 整 过 程 中,因 板 厚 薄(多数横隔 板 板 厚 为:12 mm、14 mm),焊 接 引 起 的 变 形 大 ,如 何 克 服 或 调 整 变 形 是 一 个 难 点 。
万 纯 斌1, 宿 有 为2, 刘 礼 辉1
(1.江西交通运输厅九江长江公路大桥项目建设办公室 九江市 332000; 2.江 苏 中 泰 桥 梁 钢 构 股 份 有 限 公 司 南 京 市 214500)
摘 要:九江长江公路大桥主桥钢箱梁横 隔 板 采 用 横 对 接 形 式,有 效 避 免 了 以 往 横 隔 板 构 造 存 在 的 缺 点 ,显 著 提高了钢箱梁的整体制作质量和使用寿命。详 细 介 绍 了 该 类 横 隔 板 制 造 及 安 装 过 程 中 采 用 的 新 工 艺 、新 技 术,具 有 较 强 的 实 践 性 和 推 广 价 值 ,对 钢 箱 梁 横 隔 板 设 计 及 制 造 均 有 一 定 的 借 鉴 作 用 。
在各 类 正 交 异 性 板 结 构 钢 箱 梁 中,横 隔 板 最 初 采 用 的 是 上 下 接 板 搭 接 形 式 ,如 图 3 所 示 。
单 位 :m 图 1 九 江 长 江 公 路 大 桥 主 桥 总 体 布 置
梁 段 由 顶 板 、底 板 (含 斜 底 板 )、腹 板 、横 隔 板 、纵 隔 板 、锚 箱 、风 嘴 等 组 成 ,如 图 2 所 示 。
需严格控制端横隔 板 定 位 位 置 及 横 隔 板 间 距,组 装 顶板时采用导向 工 艺 板 使 上、下 隔 板 顺 利 对 中。 即 在 横 隔 板 下 接 板 上 设 置 定 位 码 ,如 图 8 所 示 ,组 装 时 顶板上的横隔板接 板 直 接 插 入 定 位 码 中 使 上、下 隔 板顺利对中,同时在 水 准 仪 监 控 下 组 装 顶 板 以 控 制 箱体高度。
公 路 2013 年 10 月 第 10 期
HIGHWAY Oct.2013 No.10
文 章 编 号 :0451-0712(2013)10-0110-03 中 图 分 类 号 :U445.472 文 献 标 识 码 :B
九江长江公路大桥主桥钢箱梁 横对接式横隔板制造安装技术
横隔 板 不 仅 是 钢 箱 梁 的 骨 架,在 结 构 上 保 证 钢 箱 梁 具 有 足 够 的 横 向 刚 度 、抗 扭 刚 度 ,同 时 保 证 支 承 其上的正交异性板的局部变形满足要求。本项目钢 箱梁横隔板是由水 平 加 劲、竖 向 加 劲 及 钢 板 组 成 的
收 稿 日 期 :2012-10-17
为了 兼 顾 结 构 受 力 及 方 便 施 焊,以 进 一 步 提 高 焊 接 质 量 ,实 现 既 解 决 搭 接 偏 心 ,以 提 高 整 体 受 力 性 能 ,又 将 仰 焊 改 为 俯 焊 ,以 方 便 焊 接 保 证 焊 接 质 量 的 目 的 ,本 项 目 横 隔 板 设 计 采 用 了 新 型 结 构 型 式 ,即 横 对接型式,横隔板 采 用 实 腹 式 板,由 上、下 两 块 板 组 成,上、下 板 在 节 段 组 装 时 熔 透 对 接。 制 作 时,上 接 板与顶板单元一起 组 装,实 现 了 此 处 与 顶 板 焊 接 为 俯 位 焊 接 的 目 的 ,避 免 了 横 隔 板 与 顶 板 的 仰 焊 操 作 , 有 利 于 焊 缝 质 量 的 控 制 。 梁 段 整 体 组 装 时 ,上 、下 接 板 居 中 对 接 ,解 决 了 传 统 横 隔 板 搭 接 偏 心 问 题 ,有 利 于梁段的整体受 力,同 时,上、下 接 板 之 间 为 横 向 对 接 形 式 ,焊 缝 质 量 能 够 得 到 保 证 。
图 6 焊 接 顺 序 示 意
4.3 模 块 定 位 为了 确 保 板 单 元 制 造 时 上 接 板 的 制 造 精 度,设
计了专用上接板定位组装胎来控制接板画线精度, 避免人为画线误差。所有的上接板都采用定位组装 胎 组 装 ,如 图 7 所 示 ,以 控 制 上 接 板 在 顶 板 单 元 上 的 纵向定位尺寸精度。板单元在组装胎靠档角精确定 位 ,组 装 时 先 以 面 板 一 头 和 一 边 为 基 准 ,紧 顶 胎 上 的 基 准 挡 ,然 后 以 基 准 挡 为 基 准 依 次 精 确 画 线 组 装 ,保 证接板纵向中心偏差 距 在 ±0.5 mm 之 内。 从 而 保 证全桥各个板单元 的 接 板 位 置 都 是 相 同 尺 寸,为 后 续接板对中也提供了保证。
在本项目钢箱梁横隔板的制作及安装过程中进行了 工 艺 技 术 创 新 ,确 保 了 横 隔 板 及 梁 段 的 制 作 质 量 。 4.1 二 次 切 割 工 艺
根 据 以 往 项 目 “钢 箱 梁 横 隔 板 火 焰 修 整”所 统 计 的经验数据:经火焰修整后横隔板长度方向的收缩量 达到7~8mm,宽度方向收缩量达到 4 mm 左右,如 仍 采 取 传 统 的 工 艺 方 案 (精 切 下 料 → 组 焊 纵 横 向 加 劲 → 火焰修整),将 会 因 为 火 焰 休 整 产 生 的 收 缩 量 造 成 U 形槽口间距尺寸的较大偏差,无法保证制造精度。
在横 隔 板 焊 接 过 程 中,严 格 控 制 各 加 劲 的 焊 接 顺序及焊接方向。纵横向加劲严格遵照从中间向两 侧对称施焊的原则,同 时 对 纵 向 加 劲 按 从 上 向 下 的 统 一 焊 接 方 向 进 行 施 焊 ,如 图 6 所 示 ,避 免 因 焊 接 方 向不同引起较大的扭曲变形。所有加劲均采用自动 角 焊 机 进 行 焊 接 ,即 保 证 了 焊 缝 外 观 成 形 美 观 ,也 减 少了焊后焊缝外观的处理工作量。
为此横隔板制作采用了二次切割工艺,具体流程 为 :横 隔 板 板 块 一 次 切 割 毛 料 并 喷 粉 画 线 (图 4)→ 组 焊水平及竖向加劲→火焰修整→二次精切 U 形槽 口(图5)的工艺方案。横隔板加劲组 装 线 使 用 数 控 火焰切割机喷粉画线,全部横隔板二次精切 U 形 槽 口均在水下等离子切割机上完成。
由 于 搭 接 形 式 对 横 隔 板 受 力 不 利 ,经 过 发 展 ,形 成了全断面焊接 形 式,此 种 横 隔 板 为 整 板 结 构,顶、 底板 U 肋直接插入横隔板槽口,解决了横隔板偏 心 受力的问题。但是随之又出现了横隔板与顶板之间 必须采取仰角焊缝 的 情 况,而 目 前 虽 然 焊 接 技 术 和 焊接水平较以前有 很 大 发 展,仰 角 焊 的 焊 接 质 量 通 过加强控制可以得 到 保 证,但 仰 角 焊 缝 的 质 量 与 焊 缝 所 处 的 位 置 、其 焊 接 质 量 与 焊 工 的 技 术 水 平 、劳 动 强度等都有很大关 系,焊 接 质 量 受 到 人 为 因 素 影 响 很 大 ,并 且 对 检 验 、返 修 也 带 来 不 便 。 从 实 桥 运 营 情 况 看 ,如 果 不 能 确 保 此 处 的 焊 缝 质 量 ,将 会 造 成 质 量 缺 陷 ,对 结 构 使 用 的 性 能 产 生 不 利 影 响 。 2.3 本 项 目 横 隔 板 结 构 形 式 特 点
(3)横 隔 板 上 接 板 与 顶 板 先 组 装 在 一 起 ,梁 段 组 装时要求上下接板 对 中,因 此 上 接 板 在 顶 板 上 的 组 装位置精度要求较高。
(4)梁段组装 时,保 证 上、下 接 板 对 中 及 熔 透 对 接焊缝的焊接变形控制是横隔板安装的一个重点。
4 制 作 工 艺 技 术 根据横隔板的结构特点并结合以往制造经验,
3 横 对 接 形 式 横 隔 板 制 作 难 点 分 析 采用横对接形式横隔板有效避免了以往横隔板
构造存在的缺点,显 著 提 高 了 钢 箱 梁 的 整 体 制 作 质 量和使用寿命。但 是 采 取 这 种 形 式 的 横 隔 板,对 制 造 精 度 也 提 出 了 更 高 的 要 求 ,因 此 是 对 施 工 工 艺 、施 工设备、制造水 平 的 挑 战。 在 横 隔 板 单 元 制 作 过 程 中主要存在如下难点。
图 8 导 向 板 示 意
4.5 焊 接 方 法 为 了 减 小 横 隔 板 上 、下 接 板 对 接 处 的 角 变 形 ,保
证 对 接 处 的 平 面 度 ,组 焊 时 对 横 隔 板 上 、下 接 板 的 焊 接 工 艺 及 方 法 进 行 了 调 整 ,具 体 为 横 隔 板 上 、下 接 板 的焊接不采用常规的单面焊双面成型的焊接方法, 而是采取对接焊缝 反 面 清 根 的 工 艺,即 一 侧 先 进 行 坡 口 焊 接 ,然 后 在 背 面 用 碳 弧 气 刨 清 除 原 有 钝 边 ,并 刨出焊接坡口以实 现 对 称 焊 接,坡 口 形 式 如 图 9 所 示。这样做虽然增 加 了 气 刨 工 序 和 工 时,但 通 过 对 称焊接有效地纠正 了 对 接 处 的 焊 接 角 变 形,保 证 了 对接处的平面度。
图 3 横 隔 板 上 下 接 板 搭 接
2013 年 第 10 期 万 纯 斌 等 :九 江 长 江 公 路 大 桥 主 桥 钢 箱 梁 横 对 接 式 横 隔 板 制 造 安 装 技 术
—Leabharlann Baidu111 —
这种形式可以有效地避免横隔板与顶板之间的 仰角焊缝,便于焊 接 质 量 的 控 制;同 时,在 节 段 组 拼 时,搭 接 处 为 横 焊 施 工,也 有 利 于 焊 接 操 作。 但 是, 由 于 上 下 搭 接 板 存 在 偏 心 ,偏 心 距 为 隔 板 厚 度 ,横 隔 板受力后容易产生 侧 向 弯 曲 变 形,使 作 用 力 不 能 有 效 地 传 递 至 底 板 ,实 际 受 力 状 况 与 设 计 不 符 ,对 结 构 受 力 不 利 ,必 须 进 行 改 进 。 2.2 全 断 面 焊 接 形 式
板 式 结 构 ,每 个 标 准 梁 段 共 设 置 4 道 横 隔 板 (包 括 中 隔 板 及 边 隔 板 ),根 据 受 力 、施 工 和 构 造 要 求 ,全 桥 横 隔 板 共 分 为 13 种 类 型 总 计 312 块 。
2 钢 箱 梁 横 隔 板 结 构 形 式 类 别 2.1 搭 接 形 式
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