鋼箱梁與鋼錨箱制造幾何控制方案(第3版)

1、蘇通長江公路大橋C3標(biāo) 鋼箱梁與鋼錨箱制造幾何控制手冊 總承包商:中港第二航務(wù)工程局技術(shù)支持:西南交通大學(xué)土木學(xué)院茂盛(亞洲工程顧問有限公司二六年四月文件編號:KZFA-03修訂記錄第1版 2005-11-18第2版 2005-12-28第3版 2006-4-25(第三版修 訂 說 明根據(jù)第2版審查意見,我部對手冊進行了修訂,具體如下:1、更新了附錄 C 鋼箱梁控制點,提供各梁段控制點具體編號,對控制點進一步細(xì)化。2、對鋼箱梁梁段制造過程的控制點幾何測試進一步明確提出具體時間要求,以保證梁段測點測試數(shù)據(jù)的可信性與可用性,鋼箱梁制造單位應(yīng)嚴(yán)格遵守,具體要求見附錄E1 鋼箱梁控制點幾何測試要求補充

2、說明。3、根據(jù)鋼箱梁焊縫測試內(nèi)容及方法的調(diào)整,修改附錄 E 資料傳送表 中的表格三(KZ02-03鋼箱梁接縫寬度測量數(shù)據(jù)表,調(diào)整后的表格見附錄E中具體內(nèi)容,表格已替換。原鋼箱梁與鋼錨箱制造幾何控制手冊(第2版作廢。(第二版修 訂 說 明根據(jù)第1版審查意見,我部對手冊進行了修訂,具體如下:1、對胎架的精度要求進行了調(diào)整;2、對鋼箱梁頂面控制點布置進行了簡化;3、補充了控制點的具體結(jié)構(gòu)形式;4、明確了幾何控制測量數(shù)據(jù)傳遞程序與頻次;5、對鋼錨箱控制點(包括輔助控制點布置及數(shù)量進行了調(diào)整;6、對鋼錨箱誤差修訂程序進行了調(diào)整,由每節(jié)段一次調(diào)整為每拼裝輪一次;7、與蘇通大橋主橋鋼箱梁制造驗收規(guī)則(BZ/

3、STQ-GZ、蘇通大橋索塔鋼錨箱制造及驗收規(guī)則中規(guī)定的鋼箱梁和鋼錨箱精度要求進行統(tǒng)一;8、對鋼錨箱索套管出口中心位置坐標(biāo)精度要求進行了調(diào)整;9、對鋼箱梁和鋼錨箱制造幾何控制測量方法進行了細(xì)化;10、對鋼箱梁和鋼錨箱制造幾何控制測量專用表格進行了調(diào)整。原鋼箱梁與鋼錨箱制造幾何控制手冊(第1版作廢。蘇通大橋C3標(biāo)鋼箱梁與鋼錨箱制造幾何控制手冊目錄頁數(shù) 1.概述 (11.1緒述 (11.2制造過程中的幾何控制 (11.3容許誤差 (11.4測量精度要求 (21.5制作方法 (21.6施工幾何控制 (21.7大塊梁單元 (21.8重量和剛度 (22.主梁制造與拼裝 (32.1主梁制造與拼裝控制要點和流

4、程 (32.2支撐條件 (42.3幾何控制點 (52.3.1控制的實現(xiàn) (52.3.2控制點的定義 (52.3.3錨箱位置測量 (72.4幾何控制測量 (72.4.1測量方法 (72.4.2溫度效應(yīng) (72.4.3溫度監(jiān)測 (82.5節(jié)段測量 (82.6主梁預(yù)拼裝線形測量 (92.6.1預(yù)拼裝主要目的 (92.6.2坐標(biāo)系統(tǒng) (92.6.3預(yù)拼裝時的溫度效應(yīng) (102.6.4預(yù)拼裝時控制測量的要求 (102.6.5節(jié)段間縫寬測量 (112.6.6數(shù)據(jù)收集和處理 (112.6.7誤差修正程序 (112.6.8幾何控制工作流程 (123.鋼錨箱制造 (143.1幾何控制點 (143.1.1要求 (

5、143.1.2控制點的定義 (143.2幾何控制測量 (153.2.1測量方法 (153.2.2數(shù)據(jù)收集和處理 (153.2.3資料傳送表 (163.3溫度效應(yīng) (164.鋼錨箱預(yù)拼裝 (174.1預(yù)拼裝目的 (174.2支撐條件 (174.3無應(yīng)力幾何形狀 (174.3.1坐標(biāo)系統(tǒng)及控制網(wǎng) (174.4幾何控制點 (194.4.1要求 (194.4.2控制點的定義 (204.5幾何線形控制測量 (204.5.1測量方法 (204.5.2資料傳送表 (204.5.3資料收集和處理 (204.6溫度效應(yīng) (214.7誤差修正步驟 (21附錄附錄A 容許誤差附錄B 測量精度附錄C 鋼箱梁控制點附錄

6、D1 測量方法附錄D2: 采用測量基淮點的測量方法附錄E1 鋼箱梁控制點幾何測試要求補充說明附錄E 資料傳送1.概述1.1緒述蘇通長江大橋主橋鋼箱梁制造是實現(xiàn)全橋幾何控制的重要環(huán)節(jié)。為了保證在容許范圍內(nèi)實現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)線形,控制每個箱梁節(jié)段按確定的無應(yīng)力尺寸制造非常重要。在容許誤差范圍內(nèi)實現(xiàn)無應(yīng)力尺寸,精確地制造和拼裝梁段是實現(xiàn)最終線形的重要手段。1.2制造過程中的幾何控制主梁箱梁制造過程中的幾何控制要針對制造商確定采用、并已獲批準(zhǔn)的多節(jié)段連續(xù)匹配組裝、焊接和預(yù)拼裝同時完成的施工工藝進行。由于存在不確定因素,無應(yīng)力尺寸的制作可能會出現(xiàn)誤差。制造過程的幾何控制將會監(jiān)測出誤差并及時做出調(diào)整,根據(jù)對已制

7、構(gòu)件的誤差分析,在后續(xù)批次的箱梁制造中采取進一步的改進措施以減少這些誤差。制造過程的幾何控制重點是:組裝、焊接及預(yù)拼裝胎架剛度及線形的控制整體式橫隔板制造精度及安裝的控制鋼錨箱制造精度和預(yù)拼裝的控制檢查制作幾何線形誤差分析誤差情況并提供修正措施制造幾何控制的主要參數(shù)包括:錨固點組件的位置和方位錨固點位置橫隔板的間距已拼裝梁段間的夾角已拼裝梁段的縱向累加無應(yīng)力尺寸已成梁段橫截面無應(yīng)力尺寸本文描述主梁箱梁節(jié)段、鋼錨箱及試拼的幾何控制要求。制造用無應(yīng)力尺寸應(yīng)根據(jù)蘇通長江公路大橋主橋施工控制結(jié)構(gòu)幾何控制要素報告確定的尺寸,并由設(shè)計院最終修訂的設(shè)計圖進行。1.3容許誤差為了滿足施工幾何控制要求,箱梁、錨

8、箱制造,節(jié)段組裝焊接和試拼梁段的幾何線形須在指定的容許誤差范圍內(nèi)實現(xiàn)。容許誤差見附件A。1.4測量精度要求為了在容許誤差內(nèi)實現(xiàn)無應(yīng)力尺寸,須采用高精度的測量方法。最關(guān)鍵的是對錨箱構(gòu)件的位置和角度的測量控制。測量的精度要求見附件B。提高測量精度的主要措施包括:減小環(huán)境對制作測量的影響通過高效的目標(biāo)定位以減小測量的次數(shù)附錄B詳列如何減小環(huán)境影響和目標(biāo)定位誤差的措施。1.5制作方法構(gòu)件制作必須按照批準(zhǔn)的制造單位制造方案進行,且在各個環(huán)節(jié)中進行嚴(yán)格檢查。制造方案必須提供所需控制資料和方法,使制造單元在容許的誤差范圍內(nèi)和其它接受條件下完成,滿足幾何控制的所有要求。1.6施工幾何控制幾何控制規(guī)定整體橋梁幾

9、何控制的所有要求,本文規(guī)定了容許誤差和測量的精度,并對幾何控制測量提出一些建議。1.7大塊梁單元邊跨大塊梁單元I至IX,索塔區(qū)A1與A2、J1與J2均是由兩個或兩個以上標(biāo)準(zhǔn)梁段焊接而成。其中一些大塊梁段要進行二次拼裝焊接完成。在錨箱安裝完成后進行幾何控制測量,而對整個大塊梁單元的測量,則在制造完成后進行。采用與標(biāo)準(zhǔn)鋼箱梁一樣的制造測量方法。將大塊梁單元正確地放置在預(yù)拼裝胎架上進行預(yù)拼裝測量。采用與標(biāo)準(zhǔn)梁段相同的制造和預(yù)拼裝測量方法對大塊梁單元進行測量。有關(guān)大塊梁單元的控制點布置,詳見附錄C。1.8重量和剛度鋼箱梁拼裝完成后,需對鋼箱梁稱重。主梁單元重量計算值和稱得的實際值之比,用于最后安裝分析

10、,以確定拉索的最終無應(yīng)力長度。提交主梁各節(jié)段重量,包括節(jié)段鋼箱梁的編號。在制造之前對原材料的力學(xué)性能、樣品試驗中,必須進行測量和記錄鋼板的彈性模量。重量及彈性模量記錄按照指定的表格填寫,表格見附錄E中鋼箱梁重量及彈性模量記錄。2.主梁制造與拼裝2.1主梁制造與拼裝控制要點和流程主梁制造與拼裝是保證大橋按幾何控制法實現(xiàn)的重要環(huán)節(jié),其精度控制是關(guān)鍵所在。制造商在其制造方案中,已對其在制造過程中各個環(huán)節(jié)的制作工藝和保證措施做了較為詳盡的描述,嚴(yán)格按此操作流程進行施工,并在各個環(huán)節(jié)中進行嚴(yán)格檢查,這對保證制造精度是必須的。但是針對其已確定采用的多節(jié)段連續(xù)匹配組裝、焊接和預(yù)拼裝同時完成的施工工藝,采取制

11、造過程重點控制方法也是必要的。從制造環(huán)境上劃分,此制造工藝主要有兩個階段,第一階段在工廠內(nèi)進行板件制作,第二階段在拼裝胎架上多節(jié)段連續(xù)匹配組裝、焊接和預(yù)拼裝一次完成。第一階段的工作,制造環(huán)境、設(shè)備條件均較好,對保證制作精度比較有利,重點應(yīng)該是鋼錨箱的定位和焊接變形的控制,以及整體式橫隔板的制造控制;還要注意的是,無應(yīng)力尺寸是指在基準(zhǔn)溫度20°攝氏度的值,在不同溫度下制作必須考慮溫度補償。第二階段,制造環(huán)境相對第一階段要差,不確定因素增多,特別是多節(jié)段制造接近完成及完成以后,有許多隱蔽或半隱蔽的部位存在,給測試、驗收帶來一定的難度,為了保證鋼箱梁制造尺寸及線形滿足幾何控制的要求,應(yīng)該對

12、重點過程進行控制,參見重點過程工作控制流程圖2-1。圖2-1 制造過程重點控制工作流程2.2支撐條件在制造過程中,梁段的支撐必須合理且有足夠的剛度,使其保持在無應(yīng)力狀態(tài)。避免制造單元的扭轉(zhuǎn),變形,橫向彎曲和縱向彎曲。數(shù)據(jù)報送 數(shù)據(jù)傳送審核意見調(diào)整要求數(shù)據(jù)報送數(shù)據(jù)報送蘇通大橋指揮部二航局 監(jiān)理單位制造商根據(jù)無應(yīng)力幾何制造線形做出各批次胎架的詳細(xì)放樣線形胎架精確安裝與定位橫隔板準(zhǔn)確安裝定位,重點是保證橫隔板的垂直度、各節(jié)段間的錨固位置橫隔板間距主橋監(jiān)控單位數(shù)據(jù)備份,進行復(fù)核、分析腹板安裝就位后 進行錨固點位置角度測量節(jié)段和線形測量 (包括胎架調(diào)整線形精測線形及節(jié)段間距(縫寬下一輪次制造整個組拼、焊

13、接過程應(yīng)對胎架變形進行觀測調(diào)整要求制造胎架必須有足夠剛度,使其在鋼箱梁重量作用下,不會產(chǎn)生變形,影響鋼箱梁幾何線形。制造胎架的架立需達至±2.0mm的高程精度。在預(yù)拼裝過程中,制造胎架應(yīng)可調(diào)整。在整個組拼過程中應(yīng)進行胎架線形觀測,如果制造胎架出現(xiàn)向下變形,需及時調(diào)節(jié)胎架以修正拼裝幾何線形。每一輪次組拼前后胎架的線形測量數(shù)據(jù)應(yīng)報送蘇通大橋指揮部、監(jiān)理和二航局。對于大塊梁段制造,支撐條件尤為重要。大塊梁段制造,多節(jié)段(標(biāo)準(zhǔn)梁段是從底板制造開始,就焊接在一起的,因此支撐剛度不足,將可能產(chǎn)生較大的次應(yīng)力,且線形無法改變。此外,胎架的設(shè)置,應(yīng)考慮梁段的擺放便于測量的需要,主要是局部坐標(biāo)系的確定

14、。2.3幾何控制點2.3.1控制的實現(xiàn)制造過程中的幾何控制是通過對幾何控制點的坐標(biāo)測量和必要的尺寸測量來實現(xiàn)的。對每個鋼箱梁節(jié)段,根據(jù)制造、預(yù)拼、安裝和整個主梁架設(shè)中線形觀測的要求定義制造幾何控制點,其在制造,預(yù)拼和安裝過程,以及幾何線形監(jiān)測中使用。幾何控制點必須標(biāo)記清楚,確保在整個施工過程中這些控制點都是可見和可到達的。2.3.2控制點的定義每個鋼箱梁節(jié)段設(shè)置八個基本幾何控制點,分布在頂板上與主軸平行或垂直的線上,如圖2-2。各類形鋼箱梁的幾何控制點位置詳見附錄C。后端橫隔板錨點位置的橫隔板圖例:制造/安裝幾何控制點圖2-2 控制點控制點的具體結(jié)構(gòu)形式見圖2-3:點焊點焊沖壓標(biāo)記點螺母鋼箱梁

15、頂板點焊點焊圖2-3 控制點每個幾何控制點都有唯一的編號,由節(jié)段編號和控制點編號組成。 例如: NA34-T2, 其中NA34為鋼箱梁節(jié)段編號,T2為控制點編號 。 控制點的編號系統(tǒng)如圖2-4。801520320035400990025502550920062002300920023006200距離 2距離 1距離 3距離 4距離 5距離 6圖2-4 控制點編號系統(tǒng)為了確定錨墊板和拉索套管的位置和方向,需在錨固構(gòu)件上設(shè)置測量控制點。在承壓板設(shè)置四個控制點。如果承壓板已與錨墊板焊接,控制點需設(shè)置在錨墊板上。所有錨固構(gòu)件上的控制點與頂板上的控制點在相同的局部坐標(biāo)系下進行測量。需明確給出錨固位置和橋

16、面上對應(yīng)拉索位置測點的幾何關(guān)系。錨墊板上的控制點位置如圖2-5所示。如條件許可,可設(shè)置其它用于定義拉索套管中心線的測量控制點(比如軸線點或采用工藝板直接測量錨固中心點。測量時所有控制點都必須是可利用的。如果風(fēng)嘴對測量操作造成障礙,它需在測量完成后才能安裝。 圖2-5 錨固板控制點2.3.3錨箱位置測量測量每個控制點在縱軸線方向各自到節(jié)段端部的距離。測量如圖2-4所示。2.4幾何控制測量2.4.1測量方法按以下假設(shè)進行測量:鋼箱梁節(jié)段的最低點離地面至少1米。拉索套管已安裝,在節(jié)段的頂部能清晰可見。由承包單位的測量人員對鋼箱梁上的控制點進行標(biāo)記,在打沙和噴裝后仍保持可見。在同一批次的多個制造節(jié)段應(yīng)

17、視為標(biāo)準(zhǔn)預(yù)拼裝線形一起測量。制造和預(yù)拼測量需配備自動目標(biāo)識別系統(tǒng)、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲和下載功能、以及內(nèi)置相關(guān)應(yīng)用程序(或同等功能的Leica 全站儀。在整個測量過程中監(jiān)測鋼箱梁溫度。詳細(xì)操作步驟見附錄D1。2.4.2溫度效應(yīng)需記錄測量過程中的鋼箱梁溫度變化,所有測量資料必須修正到基準(zhǔn)溫度(+20 攝氏度。頂板和底板的溫差必須在2º攝氏度以內(nèi),否則需推遲測量時間。測量最好在夜間、黎明之前完成,以減少溫差影響。2.4.3溫度監(jiān)測用磁力方法把溫度傳感器附在頂板的底面和底板的頂面。監(jiān)測位置設(shè)在首節(jié)段和末段的上下游,共布置八個測點。溫度傳感器須盡量置于鋼箱梁內(nèi),避免陽光直接照射。測點距離鋼箱梁外緣約

18、400 mm。在測量過程中需每隔5或10分鐘收集一次溫度數(shù)據(jù),提交溫度記錄。同時,需與所量測環(huán)境溫度作比較。有關(guān)溫度監(jiān)測點的位置,詳見附錄D1。2.5節(jié)段測量單個鋼箱梁節(jié)段的竣工測量數(shù)據(jù)必須完整,以便用將來安裝和監(jiān)測使用。需測量的資料如下:頂板控制點坐標(biāo)。頂板控制點沿縱軸線方向各自到節(jié)段端部的距離。拉索套管出口中心點的位置。拉索錨墊板中心點位置。鋼箱梁平均溫度。環(huán)境溫度。制造幾何控制資料以指定表格制造完成主梁節(jié)段控制點測量數(shù)據(jù)記錄。具體形式在附錄E。將測量資料(每拼裝輪一次傳送至蘇通大橋指揮部,監(jiān)理單位和二航局。利用測量資料計算如下構(gòu)件資料:節(jié)段長度頂板的變形錨固點位置拉索套管的出口點節(jié)段高度

19、2.6主梁預(yù)拼裝線形測量2.6.1預(yù)拼裝主要目的相鄰節(jié)段的定位和建立節(jié)段間的相對位置,使接口焊縫寬度在橫向的差異在容許范圍內(nèi)。驗證能在容許范圍內(nèi)的主梁無應(yīng)力尺寸。提供機械連接裝置以固定預(yù)拼裝的幾何線形,以便能在安裝過程中重現(xiàn)此預(yù)拼裝線形。需要強調(diào)的是,預(yù)拼裝的幾何線形是主梁在無應(yīng)力狀態(tài)、基準(zhǔn)溫度+20攝氏度、且沒有溫度梯度情況下的線形。預(yù)拼裝線形是基于按制造商規(guī)定的焊縫寬度進行節(jié)段拼裝的假設(shè)。無應(yīng)力尺寸必須包括安裝焊接收縮的容許值,需制造商提供焊縫寬度和預(yù)計的安裝焊接收縮量。2.6.2坐標(biāo)系統(tǒng)預(yù)拼裝目標(biāo)幾何線形是全局無應(yīng)力幾何線形,將其轉(zhuǎn)換到局部坐標(biāo)系以便進行預(yù)拼裝。鋼箱梁制造、預(yù)拼裝過程中應(yīng)

20、采用統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng),即里程坐標(biāo)系,鋼箱梁制作商應(yīng)建立首級測量控制網(wǎng),測站布置建議見附錄D1。平面坐標(biāo)系統(tǒng)采用蘇通大橋獨立坐標(biāo)系統(tǒng)(資料報驗,整體坐標(biāo)系。為方便蘇通大橋主梁安裝施工,并結(jié)合施工監(jiān)測需要,自建里程平面坐標(biāo)系(局部坐標(biāo)系,橋軸線(里程為X軸,向南(蘇州側(cè)為正方向,向北(南通側(cè)為反方向;垂直于橋軸線(里程方向為Y軸,上游為正方向,下游為負(fù)方向。我部自建里程平面坐標(biāo)系平面示意圖見圖2-6。測區(qū)高程系統(tǒng)采用1985年國家高程基準(zhǔn)。蘇通大橋獨立坐標(biāo)系統(tǒng)與自建里程平面坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換公式如下:X=3516702.295-(x-20544×cos9°3425+ y×sin

21、9°3425Y=500955.047-(x-20544×sin9°3425- y×cos9°3425其中:X、Y為蘇通大橋獨立坐標(biāo);x、y為自建里程坐標(biāo)。坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)中心為北索塔中心。1#墩3#墩7#墩6#墩8#墩長江2#墩北主墩(4#墩南主墩(5#墩(20544.000m,0.000m南通側(cè)蘇州側(cè)(19456.000m,0.000m主橋橋軸線圖2-6 自建里程平面坐標(biāo)系平面示意圖2.6.3預(yù)拼裝時的溫度效應(yīng)預(yù)拼裝幾何線形很大程度上取決于節(jié)段間的縫寬。由于溫度變化,在預(yù)拼裝過程中要將節(jié)段相互連接,保持節(jié)段間的縫寬不變。節(jié)段間的連接采用鉸接,以便調(diào)整

22、節(jié)段的高程。支撐與梁段間為低摩擦力接觸,允許梁段在溫度變化時自由滑動。固定焊縫寬的臨時裝置需能滿足由此產(chǎn)生的受力要求。2.6.4預(yù)拼裝時控制測量的要求預(yù)拼裝過程中的幾何控制包括幾何控制點的坐標(biāo)測量和必要的尺寸測量。預(yù)拼裝過程中使用的幾何控制點和制造測量時的幾何控制點是相同的。除了幾何控制點的坐標(biāo)測量外,沿橫向連接縫的縫寬也要測量。在預(yù)拼裝時,測量頂板上四個幾何控制點T1、T3、T4和T6。對于幾何控制點的位置,詳見圖2-2和附錄D1。2.6.5節(jié)段間縫寬測量節(jié)段間的縫寬(頂板和底板上接近連接件附近是通過機械測量設(shè)備(游標(biāo)卡尺或錐形尺來測量。測量點的編號和準(zhǔn)確位置填寫在測量數(shù)據(jù)傳送表中。2.6.

23、6數(shù)據(jù)收集和處理利用頂板上的控制點和專門設(shè)計的3D電子表格,將單個梁段制造測量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到預(yù)拼裝時的局部坐標(biāo)系中。需測量鋼箱梁溫度,以便將溫度變化造成的誤差從制造誤差中分離出來。所需測量資料如下:頂板和底板的控制點。相鄰節(jié)段連接件附近的縫寬。鋼箱梁平均溫度。環(huán)境溫度。在測量節(jié)段縫寬之前,要在現(xiàn)場預(yù)先核實節(jié)段的目標(biāo)幾何線形。如果幾何線形不能滿足誤差允許范圍內(nèi)的條件,必須首先對線形做出調(diào)整并重新進行測量。直到所有控制點的目標(biāo)幾何線形都達到誤差允許范圍內(nèi)的條件時,迅速測量和記錄節(jié)段間距,用作將來在現(xiàn)場焊接前的定位。制造幾何控制資料以指定表格鋼箱梁預(yù)拼裝測量數(shù)據(jù)表和鋼箱梁節(jié)段接縫寬度測量數(shù)據(jù)表記錄。具

24、體表格在附錄E。發(fā)送測量資料(每拼裝輪一次至蘇通大橋指揮部,監(jiān)理單位和二航局。利用測量資料計算如下構(gòu)件線形:節(jié)段的總累積長度。錨固點位置。頂板的水平和豎直定線。2.6.7誤差修正程序根據(jù)對制造和預(yù)拼裝的幾何線形控制資料分析,可進行如下工作:重建整體無應(yīng)力幾何線形。然后建議需對拉索無應(yīng)力長度修正或在施工中所需的其它修正措施。對下一輪次的制造提出建議及改進措施。2.6.8幾何控制工作流程圖2-7為鋼箱梁制造和預(yù)拼裝幾何控制工作流程。制造完成后,對拼裝線上的每一梁段進行測量。完成單個梁段的幾何尺寸驗收后,進行單輪預(yù)拼裝幾何線形的驗收。圖2-7 控制流程圖按預(yù)制尺寸制造梁段制造測量和尺寸量測,第2.5

25、章節(jié)記錄數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳送表鋼箱梁制造測量數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)處理錨固點位置在容許范圍內(nèi)?是否重復(fù)對其它節(jié)段測量數(shù)據(jù)收集線預(yù)拼裝目標(biāo)幾何性線型計算梁段制造最后節(jié)段記錄數(shù)據(jù)試拼裝測量和尺寸量測,第2.6.6章節(jié)數(shù)據(jù)傳送表鋼箱梁預(yù)拼裝測量數(shù)據(jù)表 鋼梁接縫寬度測量數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)處理幾何線型滿足要求矯正工作否下一組制造是數(shù)據(jù)收集線本批次鋼箱梁稱重數(shù)據(jù)傳送表鋼箱梁重量及彈性模量記錄表3.鋼錨箱制造3.1幾何控制點3.1.1要求鋼錨箱制造的幾何控制包括幾何控制點的測量。3.1.2控制點的定義控制點定義如圖3-1所示,鋼錨箱幾何控制點必須明確標(biāo)示,在制造測量中清晰可見和可到達的。在預(yù)拼裝和安裝時,如果控制點T1、T2、T3和T

26、4不便于直接測量。則需在鋼錨箱外面位置設(shè)置輔助控制點T1、T2、 T3 和 T4。在完成制造測量后,標(biāo)記輔助控制點T1、 T2、T3 和 T4,記錄水平和垂直方向偏離原控制點的距離。根據(jù)這些位移,就可隨時由輔助控制點的坐標(biāo)計算原來控制點的坐標(biāo)。輔助控制點布置見圖3-2所示。通過中心線的剖面圖-示意鋼錨箱平面圖-示意圖3-1 控制點鋼錨箱控制點大樣1沖壓標(biāo)記T1'沖壓標(biāo)記T 1圖 3-2 輔助控制點每個幾何控制點具有唯一的帶有箱號和點號的編號。 如:1-X,X 為點號。3.2 幾何控制測量 3.2.1測量方法 按如下假設(shè)測量: 每個鋼錨箱所有角點需完全支撐并處于無應(yīng)力狀態(tài)。 保證工作平臺

27、平坦并能輕易調(diào)平(當(dāng)?shù)孛姘l(fā)生沉降時使用 由制造商測量鋼錨箱控制點進行標(biāo)記。 監(jiān)測整個測量過程中鋼錨箱溫度。詳細(xì)測量方法見附錄D1。3.2.2數(shù)據(jù)收集和處理制造竣工測量數(shù)據(jù)必須是清淅完整的,作為以后預(yù)拼裝,安裝和監(jiān)測的基礎(chǔ)。需要測量鋼錨箱溫度,以便將溫度變化造成的誤差從制造誤差中分離出來。 所需測量資料如下:鋼錨箱角控制點或輔助控制點。從工作面到鋼錨箱角控制點的尺寸。拉索套管出口足夠多的控制點,以計算其中心線的位置。拉索錨墊板上足夠多的控制點,以計算其中心點的位置。鋼錨箱平均溫度。環(huán)境溫度。發(fā)送測量資料(每拼裝輪一次至蘇通大橋指揮部,監(jiān)理單位和二航局。利用測量資料計算如下構(gòu)件線形:錨固點位置拉索

28、套管出口點位置平直度3.2.3資料傳送表所有幾何控制的資料必須記錄在資料傳送表。制造幾何控制資料以指定傳送表4鋼錨箱控制點測量資料記錄。輔助點的偏移值在預(yù)拼裝傳送表5鋼錨箱預(yù)拼裝測量數(shù)據(jù)表記錄。具體表格在附錄E。3.3溫度效應(yīng)需觀察測量過程中的鋼錨箱溫度變化,所有測量資料必須修正到基準(zhǔn)溫度(+20 攝氏度。鋼錨箱內(nèi)外的溫差必須在2攝氏度以內(nèi),否則就需推遲測量時間。測量最好在黎明之前完成,以減少溫差影響。4.鋼錨箱預(yù)拼裝4.1預(yù)拼裝目的預(yù)拼裝主要目的是:相鄰節(jié)段間的定位和提供節(jié)段間的匹配件,以便在現(xiàn)場安裝時重現(xiàn)此預(yù)拼裝線形。論證可在容許誤差范圍內(nèi)實現(xiàn)鋼錨箱無應(yīng)力幾何線形。4.2支撐條件鋼錨箱支撐

29、必須合理,保持無應(yīng)力狀態(tài)。4.3無應(yīng)力幾何形狀預(yù)拼裝的幾何線形是主梁在無應(yīng)力狀態(tài),基準(zhǔn)溫度+20°攝氏度,且沒有溫度梯度情況下的線形。鋼錨箱的無應(yīng)力幾何線形是計入超高的設(shè)計線形。4.3.1坐標(biāo)系統(tǒng)及控制網(wǎng)鋼錨箱預(yù)拼裝及節(jié)段檢測采用局部坐標(biāo)系統(tǒng)(里程坐標(biāo)系統(tǒng),見鋼箱粱部分,并由相對坐標(biāo)系統(tǒng)換算。相對坐標(biāo)系統(tǒng)的建立以向南為正X,上游為正Y,分別以北索塔和南索塔中心為原點;局部坐標(biāo)系統(tǒng)(里程坐標(biāo)系統(tǒng)的建立以向南為正X,上游為正Y。首級控制網(wǎng)的建立(方案1,見圖3-3首級控制網(wǎng)的建立采用強制對中裝置的觀測墩。測量的目的是通過鋼錨箱的四個軸線點(M1,M2,M3,M4在“局部”坐標(biāo)系統(tǒng)中的測量

30、成果,最終將鋼錨箱的各結(jié)構(gòu)點數(shù)據(jù)換算成相對坐標(biāo)系統(tǒng)測量成果?！熬植俊弊鴺?biāo)系以K1、K3兩點的連線的中點為原點(0,0,其連線為X軸,以經(jīng)過該點且垂直于K1、K3兩點的連線為Y軸;相對坐標(biāo)系以鋼錨箱的四個軸線點(M1,M2,M3,M4交點為原點(0,0,以“M1-M3”的連線為x軸,以經(jīng)過原點且垂直于“M1-M3”的連線為y軸。相對坐標(biāo)系的坐標(biāo)兩種結(jié)果(安裝期間采用局部坐標(biāo)系,以便全站儀從不同角度(方向進行鋼錨箱的其它各結(jié)構(gòu)部位的檢驗(定位。下游方向上游方向南通方向(北蘇州方向(南M1M2M4M3Y X相對坐標(biāo)系中心O1(0,0yx"局部"坐標(biāo)系中心O2(0,0鋼錨箱圖3-3

31、 鋼錨箱制造幾何測首級控制網(wǎng)首級控制網(wǎng)的建立(方案2,見圖3-4測量的目的是通過鋼錨箱的兩個軸線點(M1,M3在“局部”坐標(biāo)系統(tǒng)中的測量成果,最終將鋼錨箱的各結(jié)構(gòu)點數(shù)據(jù)換算成相對坐標(biāo)系統(tǒng)測量成果。 “局部”坐標(biāo)系以K1、K3兩點的連線的中點為原點(0,0,其連線為X 軸,以經(jīng)過該點且垂直于K1、K3兩點的連線為Y 軸;相對坐標(biāo)系以鋼錨箱的兩個軸線點(M1,M3的中點為原點(0,0,以“M1-M3”的連線為x 軸,以經(jīng)過該點且垂直于M1、M3兩點的連線為y 軸。相對坐標(biāo)系的坐標(biāo)兩種結(jié)果,以便全站儀從不同角度(方向進行鋼錨箱的其它各結(jié)構(gòu)部位的檢驗(定位。其中“M1-M3”的距離采用鋼尺量取或以制造

32、為基準(zhǔn)(可不進行直接測量。下游方向上游方向南通方向(北蘇州方向(南M1M2M4M3Y X相對坐標(biāo)系中心O 1(0,0yx鋼錨箱"局部"坐標(biāo)系中心O2(0,0圖3-4 鋼錨箱制造幾何測量首級控制網(wǎng)建議采用方案2,以提高相對坐標(biāo)系的首級控制網(wǎng)精度,并要求經(jīng)常檢測控制網(wǎng),嚴(yán)密平差計算,確保首級控制網(wǎng)穩(wěn)定可靠。4.4 幾何控制點 4.4.1要求預(yù)拼裝時的幾何控制包括控制點的幾何測量。預(yù)拼裝時幾何控制點是在制造中標(biāo)記由輔助控制點轉(zhuǎn)換成的控制點。4.4.2控制點的定義幾何控制點的位置見圖3-1。4.5幾何線形控制測量4.5.1測量方法按以下假設(shè)進行測量:采用最少5個鋼錨箱的預(yù)拼裝程序。

33、在所有節(jié)段每端底翼緣的至少兩個螺栓孔上打入錐形沖釘。用肉眼檢查余下螺栓孔,確?，F(xiàn)場安裝螺栓可行。重新設(shè)置第一預(yù)拼裝節(jié)段成豎直狀態(tài) (在前次拼裝時為第五節(jié)段,使四角高度的差異盡可能精確接近前一次記錄的水平。由制造商測量靠近角點的輔助點并進行標(biāo)記,打磨涂裝后控制點仍能保持可見。在整過測量過程中,在頂節(jié)鋼錨箱上監(jiān)測鋼錨箱溫度。詳細(xì)步驟見附錄D1。4.5.2資料傳送表所有幾何控制的資料必須記錄在資料傳送表。制造幾何控制資料以指定傳送表6制造完成主梁節(jié)段控制點測量數(shù)據(jù)記錄。具體表格在附錄E。計算重新設(shè)置數(shù)據(jù)(墊片的厚度并記錄在指定傳送表7鋼錨箱重新設(shè)置資料上。有關(guān)表格見附錄E。4.5.3資料收集和處理需

34、要測量鋼錨箱溫度,以便將溫度變化造成的誤差從制造誤差中分離出來。所需測量資料如下:鋼錨箱角的輔助控制點,實際的位置能從已知的位移值推算得到,并與目標(biāo)幾何坐標(biāo)比較。準(zhǔn)確測量頂部鋼錨箱角點高差。平均鋼錨箱溫度。環(huán)境溫度。發(fā)送測量資料(每拼裝輪一次至蘇通大橋指揮部,監(jiān)理單位和二航局。利用測量資料計算下列構(gòu)件線形:總高總垂直度變形4.6溫度效應(yīng)需觀察測量過程中的鋼錨箱溫度變化,所有測量資料必須修正到基準(zhǔn)溫度(+20° 攝氏度。頂部和底部的溫差必須在2攝氏度以內(nèi),否則需推遲測量時間。測量最好在黎明之前完成,以減少溫差影響。4.7誤差修正步驟根據(jù)制造和預(yù)拼裝的幾何控制資料,重建整體無應(yīng)力幾何線形

35、,評估是否需在下一輪鋼錨箱制造中采取修正措施。以及建議是否需對拉索無應(yīng)力長度修正或在施工中采取其它修正措施。如可行,制造誤差可在下一制造步驟中修正。在制作的同時,對已完成鋼錨箱的虛擬匹配安裝通過局部測量到全局坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換來進行。在制作過程中,按每一拼裝輪次對鋼錨箱幾何線形進行控制。同時,對鋼錨箱的控制點的虛擬理想幾何位置進行復(fù)核。在這一程序上出現(xiàn)的任何偏差將記錄并作為下一輪次節(jié)段制作尺寸修正之依據(jù)。 圖 3-5 鋼錨箱匹配的誤差修正附錄A: 容許誤差表1主梁制造容許誤差要求項目 容許誤差 備注 長度 L ±2mm 寬度 B ±2mm 對角線長度 < 2mm 縱向加勁肋間

36、距±1mm 在接口端 橫向加勁肋間距±2mm在接口端縱向 X ±1mm 橫向 Y ±1mm 拉索錨固點位置 豎向 Z±1mm位置是指到主粱頂部和底部的距離板單元 拉索錨固板角度 ±0.15°長度 L ±2mm 在焊縫間三個位置上的長度寬度 B ±5mm 控制點和端截面的三個位置上的寬度高度 H ±4mm 端截面的三個位置截面對角線長度4mm在端部截面 縱向X ±2mm 橫向Y ±3mm 拉索錨固點位置豎向Z ±2mm相對于單元端部 縱隔板間距±3mm在端部

37、截面 整個單元長度內(nèi)的扭曲 每米不超過1mm,且不大于8mm端截面之間組焊好的梁段 旁彎 5mm 中心線 < 2mm豎曲線和預(yù)拱度 1.超過的加上3+0.15L且不大于12mm 2.不足的減去3+0.15L且不大于6mm與目標(biāo)高程的偏差 整體 ±15mm半跨累計總長偏差 整體長度單個單元 ±2mm 焊縫中心間的三個位置單元上拉索錨固點的間距X.Z±2mm Y±3mm 預(yù)拼 裝旁彎3+0.1L任一 20m< 6mm注: 此表只表示與整體幾何控制有關(guān)的容許誤差。表2 鋼錨箱制造容許誤差要求項目容許誤差 備注 腹板(N3長度 +0.5mm0mm 腹

38、板(N3寛度0mm-0.5mm剪力板對角線長度的差異±2mm 拉索錨固附屬部件剪力板平行度 ±1mm 長度 L ±2mm 寬度 B ±2mm 高度 H ±1mm 腹板傾斜度±0.1° 縱向 X ±3mm 橫向 Y ±2mm 錨固點位置垂直 Z ±2mm 縱向 X ±4mm 橫向 Y ±4mm 索導(dǎo)管出口點位置 垂直 Z ±4mm錨錨箱單元的對角線長度的差異±3mm錨錨箱的平面度 1mm/m,且不大于5mm每個鋼錨箱單元錨錨箱單元的扭曲2mm 中心線

39、77;1mm 整體高度 ±5mm 整體垂直度 L/4000* 預(yù)拼裝整體扭曲量<4mm注: * 提高預(yù)拼裝整體垂直度精度,以滿足索塔整體施工誤差要求。附錄B: 測量精度1. 精度要求各種制造測量的精度要求如下表:測量的種 類 測量儀器 預(yù)期精度(mm可能造成坐標(biāo)誤差的原因鋼錨箱的制造 TCA 1800 XYZ +- 2mm 制造場地振動,不準(zhǔn)確地識別目標(biāo),觀測視線差鋼錨箱的制造 NA2 精密水準(zhǔn)儀Z +- 0.2 mm制造場地振動,不正確放置測桿鋼錨箱的預(yù)拼裝 TCA 1800 XYZ +- 3mm 制造場內(nèi)有風(fēng), 不準(zhǔn)確地識別目標(biāo),觀測視線差鋼錨箱的預(yù)拼裝 NA2 精密水準(zhǔn)儀

40、Z +- 0.2 mm制造場內(nèi)有風(fēng),不正確放置測桿主梁節(jié)段的制造 TCA 1800 XYZ +- 2mm 制造場地振動,不準(zhǔn)確地識別目標(biāo),觀測視線差主梁節(jié)段的制造 NA2 精密水準(zhǔn)儀Z +- 0.2 mm制造場地振動,不好的觀測視線主梁節(jié)段預(yù)拼裝 TCA 1800 XYZ +- 3mm 制造場內(nèi)有風(fēng),不準(zhǔn)確地識別目標(biāo),觀測視線差錨墊板或承壓板上的控制點TCA 1800 XYZ +- 1mm控制網(wǎng)平差計算及自動監(jiān)測 軟件最弱點+-1.5mm建議采用河海大學(xué)研制的一、二、三維網(wǎng)平差計算與統(tǒng)計檢驗軟件2. 環(huán)境因素影響由于預(yù)拼裝測量在露天制造場進行(測站建立觀測棚,不能避開風(fēng)、雨和陽光的影響。測量精

41、度受下列因素影響而降低:(1 測量物鏡上的一層薄水膜能使視線產(chǎn)生折射的誤差。(2 在目標(biāo)棱鏡上的雨水和霧能影響返回信號的強度,干擾ATR(目標(biāo)自動識別。(3 風(fēng)能影響儀器自動水平的內(nèi)置補償,錯誤的內(nèi)置補償可能導(dǎo)致測量讀數(shù)錯誤,尤其是高程讀數(shù)。(4 太陽輻射被黑色鋼板吸收,引至在陽光照射下的板面的長度比在遮光處板面增加更多,導(dǎo)致背光板產(chǎn)生變形。(5 在夏天沒有陽光的條件下,結(jié)構(gòu)溫度從設(shè)計溫度(+20攝氏度均勻 增加將使構(gòu)件長度均勻增加,相反,溫度均勻減少將使構(gòu)件長度均勻減少。不考慮現(xiàn)場環(huán)境條件影響將導(dǎo)致錯誤評估構(gòu)件的實際長度。測量過程中鋼身的溫度必需記錄, 然后在后處理階段修正原始結(jié)果。(6 預(yù)

42、拼裝需要的時間很多時候會超過兩個小時。 即使在黎明開始測量,這也可能由于熱梯度影響各構(gòu)件在不同的測量過程中產(chǎn)生輕微變形。3. 能否正確對準(zhǔn)目標(biāo)是制造測量中最大的誤差來源當(dāng)預(yù)拼裝結(jié)構(gòu)的視距少于50米時,TCA1800全站儀能夠滿足測量精度要求。在測量過程中,最大的不確定因素是測量點操作的穩(wěn)定性。一個有經(jīng)驗的測量員把持100毫米高的測桿,偏移誤差能夠控制±1毫米內(nèi)。當(dāng)桿長為400毫米時,偏移誤差達到±2毫米內(nèi)。測桿越高,目標(biāo)的穩(wěn)定性越差。 因此建議對于長度大于100毫米的棱鏡測桿,必須使用三角架,以穩(wěn)定測桿。注:本附錄C 替換原鋼箱梁與鋼錨箱制造幾何控制方案(第2版中附錄C 內(nèi)

43、容。 幾何控制點各類形鋼箱梁的幾何控制點位置詳見附錄C 。本幾何控制點為鋼箱梁梁段安裝過程中的幾何控制點,為鋼箱梁制造過程控制點的子集。附錄C 鋼箱梁控制點布置標(biāo)準(zhǔn)梁段基本控制點的定義每個鋼箱梁節(jié)段設(shè)置八個基本幾何控制點,分布在頂板上與主軸平行或垂直的線上,如圖1-1。圖例:制造/安裝幾何控制點錨點位置的橫隔板后端橫隔板圖1-1 控制點控制點的具體結(jié)構(gòu)形式見圖1-1:點焊點焊沖壓標(biāo)記點螺母鋼箱梁頂板點焊點焊圖1-2 控制點每個幾何控制點都有唯一的編號,由節(jié)段編號和控制點編號組成。 例如: NA34-T2, 其中NA34為鋼箱梁節(jié)段編號,T2為控制點編號。控制點的編號系統(tǒng)如圖1-3。801520

44、320035400990025502550920062002300920023006200距離 2距離 1距離 3距離 4距離 5距離 6圖1-3 控制點編號系統(tǒng)特殊控制點說明由于大塊梁段、合攏段及塔下支架吊裝段的特殊性,其梁段測點編號根據(jù)實際情況相應(yīng)作出不同程度的調(diào)整。其對應(yīng)測點編號也與標(biāo)準(zhǔn)梁段的編號有一定差異,現(xiàn)對其測點位置、測點編號具體說明如下: 基本編號原則1、盡量保證控制點及編號的相對整體一致性,即梁段測點與標(biāo)準(zhǔn)梁段位置相同的,全部采用與標(biāo)準(zhǔn)梁段相同的測點編號。僅對測點位置或布置有變化處進行重新編號處理。2、所有梁段控制點T1、T2、T3均為背塔向控制點,T4、T5、T6均為向塔向控

45、制點。3、對非標(biāo)準(zhǔn)梁段的特殊位置測點進行特殊編號,并列出匯總見后。4、與標(biāo)準(zhǔn)梁段測點布置有區(qū)別的梁段主要包括大塊梁段、合攏段、塔下支架吊裝段等幾部分。5、測點主要變化包括: 對部分梁段T7、T8兩測點間多出的一個軸線測點,統(tǒng)一編號為T9; 對連成整體的大塊梁段,各相鄰梁段,前一梁段的T1、T2、T3測點與后一梁段的測點T4、T5、T6位置重合,為相同測點,但對前一梁段仍舊編為T1、T2、T3,對后一梁段也仍編為T4、T5、T6,數(shù)據(jù)相同,但分別記錄入不同梁段數(shù)據(jù)中以保持格式統(tǒng)一; 對各輔助墩中心線上對應(yīng)梁段測點,順次編為T10、T11、T12; J1、A1梁段無T7、T8測點,部分梁段無T2測

46、點(但有T9測點; 如遇特殊控制點(T9T12位置與標(biāo)準(zhǔn)梁段控制點(T1T8位置重合,該控制點以標(biāo)準(zhǔn)控制點編號為準(zhǔn),不再另行進行特殊控制點編號。 對部分大塊梁段(大塊梁段、臨時加設(shè)角點幾何測點L1、L2,在大塊梁段制造、大塊梁段安裝和大塊梁段匹配焊接前等三個工況需要進行補充幾何測量。梁段控制點位置及編號示意現(xiàn)以北塔鋼箱梁示意圖進行梁段控制點位置及編號示意,南塔控制點位置及編號與北塔對稱相同。鋼箱梁控制點類型J類型M大塊梁段IXNA33NA34大塊梁段IX80040004000120003200255025509900320015208035400620023009200920023006200

47、21900背塔向8001#墩支座中心線T4T6T7T9T8T4(T1T5(T2T6(T3T7T8T1T2T3L1800L2大塊梁段VIIINA32NA31NA28NA30NA29320012000400040008003200120004000400080032001200040004000800320012000400040008006200230092002300620092008004000400012000354003200大塊梁段VIII類型L類型L類型L類型L類型L3600024000背塔向800T9T7T7T4(T1T7T1T9T5(T2T2T3T8T6(T3T8T8T4(T1T

48、5(T2T6(T3T1(T4T2(T5T3(T6T4(T1T5(T2T6(T3T7T8T7T8T1(T4T3(T6T6T8T9T4T7T3(T6T2(T5T1(T4T8T7T12T11T10T4(T1T5(T2T6(T3T8T7T3T2T12#墩支座中心線800背塔向3540062002300920092002300620036000類型M類型M類型N大塊梁段VII320012000400040008003200120004000400080032001200040004000800NA25NA26NA27大塊梁段VIIL2L1800大塊梁段VINA22NA24NA23NA2135400620

49、0230092002300620092008004000400040001600032008004000400040001600032003200120004000400080080040004000120003200大塊梁段VI類型L類型L類型K類型K3200024000背塔向背塔向800T1T2T3T8T7T4(T1T5(T2T6(T3T7T9T8T1(T4T2(T5T3(T6T7T8T7T8T9T4(T1T5(T2T6(T3T4T6T4T6大塊梁段V大塊梁段IVNA20NA19NA18NAH8004000400040003200160008000320040008003200354001

50、6000400040004000800920062002300920023006200800400040004000160003200大塊梁段 IV,V類型I類型H類型G類型D3200024000背塔向背塔向8008003#墩支座中心線T1T2T3T7T8T4(T1T5(T2T6(T3T10T11T12T7T9T8T4T6T1T2T3T1T2T3T7T8T5L1L2T6T4L2800L1800大塊梁段 IIINA15NA16400040004000320016000400040004000320016000160003200400040004000大塊梁段 IIINA17800類型D類型D類型

51、D3200080062002300920092002300620035400背塔向背塔向800T1T2T3T7T8T4(T1T5(T2T6(T3T7T8T4T5T6T1T2T3T7T8L1T5L2800T4T6L2L1T4T6T8T9T7T3T2T1T6T5T4T8T7T6(T3T5(T2T4(T1T8T7T3T2T1L2T5L1T8T7T3T2T1800800背塔向背塔向6200230092006200230092003540032000類型D/2類型D類型D類型DNA12NA13大塊梁段 I, IINA14160003200400040004000800800400040004000320

52、016000800400040004000320016000800400032008000NA11大塊梁段I大塊梁段 IIT6T5T4T8T7T3T2T1T6T5T4T8T7T3T2T1T6T5T4T3T2T1NA3,NJ3800背塔向背塔向背塔向62002300920023006200920080040003200800035400NA11H合攏段D/2(NA11H,梁段C1(NA3,NJ3,梁段C2(NA4,NA5,NJ4,NJ5NA5,NJ5D/262002300920023006200920080040004000400032001600035400C2C135400160003200400040004000800920062002300920023006200NA4,NJ4T6T5T4T8T7T3T2T1T6T5T4T8T7T3T2T1T6T5T4T8T7T3T2T1