大型公鐵兩用三索面鋼桁斜拉橋錨箱制造技術(shù)

1、大型公鐵兩用三索面鋼桁斜拉橋錨箱制造技術(shù)燕文濤（中鐵九橋工程有限公司鋼梁工藝研究所 332000）摘要：滬通長(zhǎng)江大橋基本采用雙節(jié)點(diǎn)整體桁片式結(jié)構(gòu)，上弦桿頂板上設(shè)有錨箱，錨箱空間角度種類多且復(fù)雜，逐一放樣難度大、勞動(dòng)強(qiáng)度高；錨箱（錨管）定位尺寸不易測(cè)量，定位困難。通過(guò)計(jì)算法結(jié)合辦公軟件EXCEL快速得出全橋各錨箱各參數(shù)值，以解決錨箱放樣難題；取點(diǎn)法與全鉆儀相結(jié)合的方法解決錨箱（管）定位難題?？蔀槭┕ぶ蟹艠?、定位提供一種新思路。關(guān)鍵詞：雙節(jié)點(diǎn)整體桁片、錨箱、角度控制、組拼、定位1 錨箱總體概況滬通長(zhǎng)江大橋HTQ-2標(biāo)鋼梁制造A標(biāo)，采用三片主桁結(jié)構(gòu)，即由兩邊桁片和一中桁片構(gòu)成；每單桁片上弦節(jié)點(diǎn)分別從

2、A0至A82，共計(jì)83個(gè)節(jié)點(diǎn)，組合成48個(gè)梁段，其中有13個(gè)梁段為單節(jié)點(diǎn)（A8A11,A40A46,A81、A82），其余35個(gè)梁段為雙節(jié)點(diǎn)梁段.在83個(gè)節(jié)點(diǎn)中，除11個(gè)節(jié)點(diǎn)（A0A4、A41A45、A82）無(wú)錨箱外，另外72個(gè)節(jié)點(diǎn)均帶有錨箱.錨箱又分成A、B、C三種類型，A39、A47節(jié)點(diǎn)處錨箱為B類型,A40、A46節(jié)點(diǎn)處錨箱為C類型，其余全部為A類型。其錨箱分布圖如下：2 錨箱三維結(jié)構(gòu)示意圖 圖2.1 A類錨箱 圖2.2 B類錨箱 圖2.3 C類錨箱 圖2.4 雙節(jié)點(diǎn)上弦桿件3錨箱構(gòu)件板材組成圖3.1錨箱結(jié)構(gòu)示意圖（A類）錨箱構(gòu)件組成明細(xì)(以A38節(jié)點(diǎn)為例)名稱編號(hào)材質(zhì)規(guī)格(mm)數(shù)量單

3、重 （kg)厚寬長(zhǎng)錨拉板N1Q420qE401904.42523.41760.7錨拉板N2Q420qE402033.82626.61836.6加勁板N4Q420qE32164.7992.2441.1承壓板N5Q420qE44992.27502210承壓板N6Q420qE44387450250.2錨墊板N7Q420qE50570570173.9錨墊板N8Q420qE23.6570570126.9封閉板N9Q345qD20387243.9114.8封閉板N10Q345qD20387243.4114.8定位板N11Q345qD20547992.2185.2錨管N12Q355NHE9 37710701

4、87.4合計(jì)162585.14錨箱坐標(biāo)系的規(guī)定4.1錨箱坐標(biāo)系均采用局部坐標(biāo)系，每個(gè)錨箱對(duì)應(yīng)的上弦節(jié)點(diǎn)中心預(yù)偏點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)。X軸與所安裝的錨箱上弦桿系統(tǒng)線預(yù)偏線重合，與安裝方向相反為正（在A0至A43節(jié)點(diǎn)之間，X軸正方向?yàn)樾」?jié)點(diǎn)號(hào)指向大節(jié)點(diǎn)號(hào)，即n n+1節(jié)點(diǎn)，在A43至A82節(jié)點(diǎn)之間，X軸正方向?yàn)榇蠊?jié)點(diǎn)號(hào)指向小節(jié)點(diǎn)號(hào)，即nn+1）；Z軸向上為正，并與上弦桿系統(tǒng)線所確定的平面垂直;Y軸正方向根據(jù)右手螺旋規(guī)則確定。4.2由于上弦桿件系統(tǒng)線為折線，其節(jié)點(diǎn)為拐點(diǎn)，錨箱系統(tǒng)線也隨之彎曲變化，對(duì)于雙節(jié)點(diǎn)上弦桿件，兩錨箱安裝系線不在同一水平線上，如下圖所示。 圖4.1整個(gè)橋形拱度示意圖 圖4.2 A大樣及

5、錨箱局部坐標(biāo)示意圖4.3同一節(jié)點(diǎn)處，邊桁兩側(cè)錨箱在縱向上除與桿件系統(tǒng)線（X軸）有偏角，橫向上還與Y軸有偏角，如下圖所示，中桁錨箱只與桿件系統(tǒng)線有偏角。邊桁錨箱需對(duì)稱制造后，對(duì)稱安裝。5.錨箱構(gòu)件各角度的含義（1）角為斜拉索中心線在錨拉板上的投影與上弦桿系統(tǒng)預(yù)偏線夾角在錨拉板所在平面的投影之間的夾角.（根據(jù)拆零圖，斜拉索中心線在錨拉板上的投影作為系統(tǒng)線在板單元制造時(shí)需劃出，并作為錨箱節(jié)點(diǎn)中心線的劃線基準(zhǔn)）。（2）角為斜拉索中心線在系統(tǒng)平面的投影與桿件預(yù)偏線之間的夾角。（3）角為斜拉索中心線在X軸方向與系統(tǒng)平面的夾角。（4）角為斜拉索中心線在Y軸方向與系統(tǒng)平面的夾角的補(bǔ)角，下圖所示為A5A43之間

6、Y側(cè)桿件。6錨箱安裝主要尺寸及精度要求6.1錨箱在安裝時(shí)，其系統(tǒng)線分別為兩腹板開檔的平分線在頂面上的投影（XT1）及節(jié)點(diǎn)處斷面與頂板的交線（XT2）. 兩系統(tǒng)線的交線為新的坐標(biāo)原點(diǎn).在安裝時(shí)，需轉(zhuǎn)換成相對(duì)于新坐標(biāo)原點(diǎn)的坐標(biāo)值，以便于測(cè)量。錨箱在安裝時(shí)，主要控制的尺寸如下：a.左右兩側(cè)錨拉板系統(tǒng)線到系統(tǒng)線XT2的距離L1a、L1b。b.左右兩側(cè)錨拉板系統(tǒng)線到系統(tǒng)線XT1的距離L1c、L1d。c.錨固點(diǎn)在上弦桿頂板上的投影到系統(tǒng)線XT2的距離L2a。d.錨固點(diǎn)在上弦桿頂板上的投影到系統(tǒng)線XT1的距離L2b。e.錨固點(diǎn)到頂板上表面的標(biāo)高L2c。f.錨管上端管中心點(diǎn)在上弦桿頂板上的投影到系統(tǒng)線XT2的

7、距離L3a。g.錨管上端管中心點(diǎn)在上弦桿頂板上的投影到系統(tǒng)線XT1的距離L3b。h.錨管上端管中心點(diǎn)到頂板上表面的標(biāo)高L3c。注：對(duì)于雙節(jié)點(diǎn)，還需測(cè)量?jī)慑^箱之間的間距L4，當(dāng)錨箱坐標(biāo)系X軸不在水平面上時(shí)，其坐標(biāo)值還需根據(jù)桿件系統(tǒng)線與水平面的夾角進(jìn)行補(bǔ)償。 圖6.1 主要控制尺寸示意圖6.2錨箱安裝主要尺寸精度要求錨箱錨管角度與水平面夾角0.1°與弦桿軸線夾角錨點(diǎn)位置±4注：錨管角度公差轉(zhuǎn)化為距離時(shí)，其距離公差為：下列參數(shù)代替原有參數(shù)計(jì)算所得值與原有參數(shù)計(jì)算所得值之差。 (x+4) (y+4) (z+4) 替代原(x,y,z),（+0.1）替代原,（+0.1）替代原可求出L3

8、c ,L3b最大值 (x-4) (y-4) (z-4) 替代原(x,y,z),（-0.1）替代原,（-0.1）替代原可求出L3c ,L3b最小值 (x+4) (y+4) (z+4) 替代原(x,y,z),（-0.1）替代原,（-0.1）替代原可求出L3a最大值 (x-4) (y-4) (z-4) 替代原(x,y,z),（+0.1）替代原,（+0.1）替代原可求出L3a最小值7.錨箱主要控制尺寸的計(jì)算 L1a=(H1/cos+LD*tan)/tan（內(nèi)側(cè)錨拉板,H1為上弦桿縱向系統(tǒng)線至頂板上表面的高度）；L1b=(H1/cos-(RD+40)*tan)/tan (外側(cè)錨拉板,40為錨拉板板厚)；

9、L1C=500；L1d=500；L2a=X（X為設(shè)計(jì)圖參數(shù)表中錨點(diǎn)X坐標(biāo)）；L2b=Y-YP(Y為設(shè)計(jì)圖參數(shù)表中錨點(diǎn)Y坐標(biāo)，YP為參數(shù)表中預(yù)偏值)； L2c=Z-724(Z為設(shè)計(jì)圖參數(shù)表中錨點(diǎn)Z坐標(biāo))；由于錨管上端管中心點(diǎn)吊垂線至上弦頂板時(shí)有阻礙，需將其測(cè)量點(diǎn)轉(zhuǎn)移至管壁外側(cè)（見圖6.1所示，錨管外壁端點(diǎn)為兩錨拉板的中心截面與錨管的交點(diǎn)），則需將錨管上端管中心投影點(diǎn)到系統(tǒng)線XT1、XT2距離的值轉(zhuǎn)換成錨管外壁端點(diǎn)投影點(diǎn)到系統(tǒng)線XT1、XT2的值（L4a 、L4b、 L4c），其公式如下：L4c=L3C-R*COS*COSL4a=L3a+R*sinL4b=L3b-RCOS*sin(L4C為錨管外壁

10、端點(diǎn)在頂板上的投影點(diǎn)到頂板上表面的標(biāo)高；L4a、L4b分別為錨管外壁端點(diǎn)在頂板上的投影點(diǎn)到系統(tǒng)線XT2、XT1的距離；R值為錨管外壁半徑)以上公式是在局部坐標(biāo)系下計(jì)算出所得值，即假設(shè)上弦桿頂板通長(zhǎng)在水平狀態(tài)下，在具體桿件放樣中， L2a、L2b、L2c、 L3a、L3b、L3c、 L4a、L4b、L4c還需根據(jù)桿件系統(tǒng)線角度進(jìn)行調(diào)整，若錨箱X軸與水平面的夾角為，則其值分別如下：L2a=X+(Z-H1)*tan(錨固點(diǎn)鉛垂線在頂板上的交點(diǎn)到系統(tǒng)線XT2的距離)；L2b= Y-YP(錨固點(diǎn)鉛垂線在頂板上的交點(diǎn)到系統(tǒng)線XT1的距離)；L2c= (Z- H1)/COS(錨固點(diǎn)到頂板的鉛垂距離)；L4a

11、= L4a + L4C *tan（管外壁端點(diǎn)鉛垂線在頂板上的交點(diǎn)到系統(tǒng)線XT2的距離)；L4b= L4b(管外壁端點(diǎn)鉛垂線在頂板上的交點(diǎn)到系統(tǒng)線XT1的距離)；L4c= L4c /COS(管外壁端點(diǎn)到頂板上鉛垂距離)；由于錨拉板與頂板為熔透焊，需預(yù)留焊接收縮余量，則以上公式需將L1的長(zhǎng)度變?yōu)長(zhǎng)1+3/SIN代入公式即可。以上所有計(jì)算結(jié)果見附表！8、鋼錨箱的安裝步驟（雙節(jié)點(diǎn)）1）錨箱在安裝之前需先劃出其系統(tǒng)線、定位點(diǎn)（錨箱系統(tǒng)線、節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)處標(biāo)記線、錨固點(diǎn)、錨管上端中心點(diǎn)）。圖8.1錨箱系統(tǒng)線2)使其中一錨箱X軸所在頂板平面處于水平狀態(tài)，另一錨箱X軸隨系統(tǒng)線而變化（使用全站儀進(jìn)行檢測(cè)調(diào)整。錨箱X軸

12、坐標(biāo)方向以A43節(jié)點(diǎn)為分界點(diǎn)，其X軸正方向如下圖所示。圖8.2a 雙節(jié)桿件（A43節(jié)點(diǎn)以前）錨箱坐標(biāo)示意圖圖8.2b 雙節(jié)桿件（A43節(jié)點(diǎn)以后）錨箱坐標(biāo)示意圖 3）將上弦桿節(jié)點(diǎn)板系統(tǒng)線（與腹桿對(duì)接時(shí)的系統(tǒng)中心線）返至桿件頂板上，作為錨箱安裝系統(tǒng)線XT2，兩腹板開檔的平分線返至頂面上作為錨箱安裝系統(tǒng)線XT1。圖8.3錨箱安裝線劃線4)根據(jù)放樣值，調(diào)整兩錨拉板到安裝系統(tǒng)線XT1、XT2 的距離(L1a、L1b、L1c、L1d)，并分別在左右兩錨拉板系統(tǒng)線上取點(diǎn)吊垂線（取點(diǎn)時(shí)，盡可能靠近錨拉板上端，且便于吊垂線及測(cè)量的位置）,測(cè)量其投影點(diǎn)到錨拉板底邊線的水平距離m、n，如下圖所示，調(diào)整到位后即可初步

13、定位。圖8.4錨箱初步定位 5）在錨點(diǎn)上吊垂線，檢測(cè)其在頂板上的投影點(diǎn)到安裝系統(tǒng)線XT1、XT2的距離（L2a、L2b）及錨點(diǎn)相對(duì)標(biāo)高（L2c）。圖8.5錨固點(diǎn)坐標(biāo)值示意圖 6）在錨管上端，檢測(cè)錨管中心點(diǎn)在頂板上的投影點(diǎn)到安裝系統(tǒng)線XT1、XT2的距離(L3a、L3b)及管中心點(diǎn)到頂板的標(biāo)高（L3c），若錨管上端中心點(diǎn)不便測(cè)量，可以轉(zhuǎn)移測(cè)量點(diǎn)至管壁外側(cè)，如圖所示，則需對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。圖8.6錨管坐標(biāo)值測(cè)量 7)當(dāng)L1a、L1b、L1c、L1d、L2a、L2b、L2c、 L3a(或L4a)、L3b(或L4b)、L3c(或L4c)均滿足尺寸要求后，對(duì)錨拉板與面板進(jìn)行剛性固定。 8)焊接錨拉板與頂板的熔透焊縫（焊接收縮余量建議預(yù)留3mm，分廠可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，但各點(diǎn)坐標(biāo)值需進(jìn)行調(diào)整，詳見計(jì)算公式，先焊內(nèi)側(cè)