CN108385521B - 多点同轴转铰焊接拼装及其辅助测量工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了多点同轴转铰焊接拼装及其辅助测量工艺，按预定位置安装好两侧边桁拱脚和中桁上弦杆，包括以下步骤：步骤一、测量控制网的建立；步骤二、上、下加劲弦水平板安装测量控制；步骤三、中桁拱脚耳板合件安装测量控制。本发明具有调节转动中心空间位置使三桁转铰轴心连线同心。

Description

多点同轴转铰焊接拼装及其辅助测量工艺

技术领域

本发明涉及大型结构转体施工过程多支点转动同轴控制技术。更具体地说，本发明涉及一种多点同轴转铰焊接拼装及其辅助测量工艺。

背景技术

沪通长江大桥天生港专用航道桥为刚性梁柔性拱桥，跨度布置为140+336+140m，是目前世界跨度最大的钢桁梁柔性拱桥。天生港航道桥上部结构总体采用“先梁后拱，主桁散件悬拼，拱肋转体”的施工方案。主梁拼装完成后，在桥面上拼装两半拱肋，利用扣塔将两侧拱肋分别竖转就位，再安装拱肋中间合龙段，完成体系转换后再安装吊杆，最后进行桥面附属设施施工。

根据理论计算和实际监控结果，专用航道桥钢梁拼装合拢后，同一横断面存在三桁高差，特别是中桁标高下沉量比边桁大，且同一横断面里程坐标也存在少量差值，如中桁拱脚耳座在厂内与中桁焊接安装完成，就保证不了左中右三桁拱脚轴心连线同心。转铰不同心会增大拱脚结构受力，造成转铰支撑结构破坏，也可能导致结构无法转动。

发明内容

本发明还有一个目的是提供一种多点同轴转铰焊接拼装及其辅助测量工艺，调节转动中心空间位置使三桁转铰轴心连线同心，从而解决背景技术中所说的技术问题。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了多点同轴转铰焊接拼装及其辅助测量工艺，按预定位置安装好两侧边桁拱脚和中桁上弦杆，包括以下步骤：

步骤一、测量控制网的建立

以两墩侧拱脚处的中桁上弦杆上的已有监测控制点连线为基线，建立相对施工坐标系，所述基线与纵向桥轴线平行，并以基线为中心线，在中桁拱脚两侧分别对称建立四个测量控制点，形成相对施工坐标系；

步骤二、上、下加劲弦水平板安装测量控制

所述中桁上弦杆上按设定位置设置有一对中桁拱脚耳板，在一对中桁拱脚耳板的内侧面放样上、下加劲弦水平板安装位置线，并根据下加劲弦水平板安装位置线安装下加劲弦水平板；

步骤三、中桁拱脚耳板合件安装测量控制

f.找出下加劲弦水平板的中心线，起吊中桁拱脚耳板合件，并用调位装置将其沿下加劲弦水平板的中心线垂直设置，并通过调位装置锁定；

g.在中桁拱脚耳板合件的轴孔上临时装焊第二工艺板，保证第二工艺板覆盖中桁拱脚耳板合件轴孔的轴心，之后利用不在同一直线上的三点共圆原理，测出中桁拱脚耳板合件轴孔的轴心坐标c并测放到第二工艺板上；

h.选择在温度恒定时段，采用免棱镜法测出两侧边桁拱脚实际轴心点坐标，根据两侧边桁拱脚圆心点坐标连线必通过中桁拱脚轴心，可计算出中桁拱脚轴心理论坐标c’，将c与c’比较后，通过调位装置调整中桁拱脚耳板合件至c与c’重合，即可临时固定中桁拱脚耳板合件；所述温度恒定时段是指无日照偏晒且温差在5℃以内时；

i.根据之前定位好的上加劲弦水平线装焊上加劲弦水平板，并采用型钢将中桁拱脚耳板合件从至少三个方向临时定位固定，卸除调位装置，再对中桁拱脚耳板合件周边对称且均匀施焊，并及时复核c与c’是否重合，若有偏差，采用热校正法纠正，即完成中桁拱脚耳板合件的定位固定，去除第二工艺板。

优选的是，所述步骤二中，中桁上弦杆上按设定位置设置有一对中桁拱脚耳板的具体安装方法为：

中桁上弦杆在出厂前已预留安装中桁拱脚耳板的对位十字线，起吊中桁拱脚耳板，将中桁拱脚耳板对准对位十字线，用全站仪采用免棱镜测中桁拱脚耳板垂直度并校正，之后沿中桁拱脚耳板和中桁上弦杆的对接缝周边均匀焊接少量焊缝，临时固定后，起吊设备松钩，采用至少3根定位角钢将一对中桁拱脚耳板顶面临时连接，并对中桁拱脚耳板完成焊接。

优选的是，上、下加劲弦水平板安装位置线以及安装具体包括以下步骤：

a.所述中桁上弦杆上按设定位置设置有一对中桁拱脚耳板，测定两侧边桁拱脚圆心点坐标，可理论推算出中桁拱脚耳座轴心点坐标；

b.在中桁拱脚耳板的上口中心两侧面焊接第一工艺板，使第一工艺板与对应的中桁拱脚耳板内侧面共面，平整度精度要求＜1mm；

c.根据所述测量控制点以及步骤a中推算的中桁拱脚耳座轴心点坐标，在两个第一工艺板上分别测放出轴心点a和b；

d.一对中桁拱脚耳板上已预留了匹配对位基准点a’、b’，将a、a’连线，b、b’连线，利用直线aa’、bb’必与中桁拱脚耳板合件中心线平行且共面，再利用已计算出的中桁拱脚耳板合件中心线与上下加劲弦水平板的距离，从而知道aa’、bb’与上下加劲弦水平板的距离，利用直角钢尺沿aa’、bb’的连线在拱脚耳板上放样出上下加劲弦水平板安装边线点，将这些点连成直线即为上下加劲弦水平板的安装位置线；

e.切除第一工艺板，并将切口打磨平整。

优选的是，所述f具体包括：

f1.利用钢尺在下加劲弦水平板中心线上划出中桁拱脚耳板合件的两条边线，起吊中桁拱脚耳板合件对准边线进行初步定位；

f2.采用至少四台横向螺旋千斤顶对中桁拱脚耳板合件进行横向精确调位，并临时限位固定；在中桁拱脚耳板合件底口设置临时支撑架，并安置一台螺旋千斤顶，用于中桁拱脚耳板合件纵向及高程调位，精确定位出中桁拱脚耳板合件的位置，并锁定。

本发明至少包括以下有益效果：本发明涉及的一种多点同轴转铰焊接拼装及其辅助测量工艺，在天生港航道桥拱肋转铰安装完成后，实际测量同轴度误差较小(三桁转铰不同心度在2mm以内)，能够满足拱肋转体要求，且不会造成转铰支撑结构破坏。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是刚性梁柔性拱桥上同轴转铰施工点的分布示意图；

图2是边桁拱脚和中桁拱脚的分布示意图；

图3是基线分布示意图；

图4是上下加劲弦水平线的设置示意图；

图5是第一工艺板的设置示意图；

图6是中桁拱脚耳板合件调节示意图；

图7是第二工艺板的分布位置示意图；

图8是中桁上弦杆的结构示意图；

图9是装配中桁拱脚耳板的示意图；

图10是装配中桁拱脚耳板合件的示意图。

1-同轴转铰施工点，2-边桁拱脚，3-中桁拱脚，301-轴心点，302-第二工艺板，303-中桁拱脚耳板合件，304-下加劲弦水平板，305-轴心点a，306-下加劲弦水平板安装位置线，307-上加劲弦水平线，308-下加劲弦水平板的中心线，309-第一工艺板，310-轴心点b，311-中桁拱脚耳板，312-对位十字线，313-中桁上弦杆，314-上加劲弦水平板，4-基线，41-已有监测控制点，51-控制点三，52-控制点一，53-控制点四，54-控制点二，61-螺旋千斤顶，62-支撑架，63-横向螺旋千斤顶。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1～10所示，本发明提供多点同轴转铰焊接拼装及其辅助测量工艺，按预定位置安装好两侧边桁拱脚2和中桁上弦杆，包括以下步骤：

步骤一、测量控制网的建立

以两墩侧拱脚处的中桁上弦杆上的已有监测控制点41连线为基线4，建立相对施工坐标系，所述基线4与纵向桥轴线平行，并以基线4为中心线，在中桁拱脚两侧分别对称建立四个测量控制点，形成相对施工坐标系，这四个测量控制点是任意取的，只要测量能无障碍看到拱脚需要测量的部位即可，其中控制点一52、控制点二54连线，控制点三51、控制点四53连线与该基线4平行，用以定位和监测中桁拱脚。

如图1～3所示，3#、4#拱脚在安装时，都有桥轴线控制点，即上面所说的中桁上弦杆上的已有监测控制点41，这些控制点都是在杆件制作时已经在拱脚上做好了的，所以连线必然与桥轴线平行。

控制点一、三设置在3#墩侧，分别以控制点二、四为后视方向，方位角为0度；控制点二、四设置在4#墩侧，分别以控制点一、三为后视方向，方位角为0度。(后视方向为测量专业术语，后视的目的是使测量在测3#、4#墩拱脚时控制坐标统一，如果不后视，各测各的，会导致坐标不统一，无法保证3#、4#墩拱脚是在一个测量控制网中)。

3#、4#墩拱脚装焊测量控制采用相对施工坐标系是为了坐标数字简单化，且两侧又互不影向，能直观的进行控制测量。转点横桥向间距不宜过大，因热天昼夜温差变化较大，转点因桥面钢板热胀冷缩致Y坐标变化；转点纵向间距随钢桁梁热胀冷缩同步发生变化，可不考虑温差对X坐标的影响(以桥的横向为X坐标，桥的纵向为Y坐标)。

步骤二、上、下加劲弦水平板304安装测量控制

所述中桁上弦杆上按设定位置设置有一对中桁拱脚耳板311，在一对中桁拱脚耳板311的内侧面放样上、下加劲弦水平板安装位置线306，并根据下加劲弦水平板304安装位置线安装下加劲弦水平板304；

步骤三、中桁拱脚耳板合件303安装测量控制是本发明的核心，一旦定位超偏，将直接影响三轴同心度。

f.找出下加劲弦水平板的中心线308，起吊中桁拱脚耳板合件，并用调位装置将其沿下加劲弦水平板304的中心线垂直设置，并通过调位装置锁定；

g.在中桁拱脚耳板合件的轴孔上临时装焊第二工艺板302，保证第二工艺板302覆盖中桁拱脚耳板合件轴孔的轴心，之后利用不在同一直线上的三点共圆原理，按边桁测定拱脚圆心坐标的方法测出中桁拱脚耳板合件轴孔的轴心坐标c并测放到两块第二工艺板302上。

h.选择在温度恒定时段，采用免棱镜法测出两侧边桁拱脚2实际轴心点301坐标，根据两侧边桁拱脚圆心点坐标连线必通过中桁拱脚3轴心，可计算出中桁拱脚3轴心理论坐标c’，将c与c’比较后，通过调位装置调整中桁拱脚耳板合件至c与c’重合，即可临时固定中桁拱脚耳板合件；所述温度恒定时段是指无日照偏晒且温差在5℃以内时；

i.根据之前定位好的上加劲弦水平线307装焊上加劲弦水平板314，将上加劲弦水平板314临时固结，并采用型钢将中桁拱脚耳板合件从至少三个方向临时定位固定，卸除调位装置，即可开始中桁拱脚耳板合件303的正式安装，选择气温恒定时段，对中桁拱脚耳板合件周边对称且均匀施焊，为防止焊接收缩变形影响拱脚圆心坐标，焊缝每堆满一层，及时复核c与c’是否重合，若有偏差，采用热校正法纠正，即完成中桁拱脚耳板合件303的定位固定，去除第二工艺板302。

在另一种技术方案中，所述步骤二中，中桁上弦杆上按设定位置设置有一对中桁拱脚耳板311的具体安装方法为：

中桁拱脚耳板311进场后，先校核其平整度，有超标的地方及时打磨校平。中桁上弦杆在出厂前已预留安装中桁拱脚耳板311的对位十字线312，起吊中桁拱脚耳板311，将中桁拱脚耳板311对准对位十字线312，用全站仪采用免棱镜测中桁拱脚耳板311垂直度并校正，满足要求后，沿中桁拱脚耳板311和中桁上弦杆的对接缝周边均匀焊接少量焊缝，临时固定后，起吊设备松钩，采用至少3根定位角钢将一对中桁拱脚耳板311顶面临时连接，以防拱脚耳座对接焊缝焊接时热胀冷缩导致开口发生变形，并对中桁拱脚耳板311完成焊接。

在上述技术方案中，中桁拱脚耳板311采用现场组装，是由于耳板安装后高度大，阻碍了桥面吊机的正常通过，只能待桥面吊机通过后，再回头进行装焊。

在另一种技术方案中，如图3、10所示，上、下加劲弦水平板304安装位置线以及安装具体包括以下步骤：

a.所述中桁上弦杆上按设定位置设置有一对中桁拱脚耳板311，采用免棱镜法测量测定两侧边桁拱脚2圆心点坐标，根据两边桁拱脚圆心点坐标连线必通过中桁拱脚3圆心，可理论推算出中桁拱脚耳座轴心点坐标。

以3#墩拱脚圆心测量为例，全站仪架设在控制点一，采用免棱镜测量方法，在两边桁拱脚轴圆孔边缘不同位置测三个点的坐标，用编好程序的计算器计算出该圆的实际圆心坐标，为了确保该圆心坐标精度，可在圆边缘多测几点，根据三点共圆，取其各圆心坐标平均值，即可测得两边桁拱脚圆心实际坐标分别为(X,Y,Z)，(X',Y',Z')，则中桁拱脚3理论圆心坐标为(由于Y坐标是桥轴线，整个拱脚是以中桁的Y坐标来控制的，故中桁的Y坐标必须是0)中桁拱脚3理论圆心坐标中Y为0因为Y坐标是轴线，以中桁为基准的，中桁计算就是取算术平均值。

b.在中桁拱脚耳板311的上口中心两侧面焊接第一工艺板309，使第一工艺板309与对应的中桁拱脚耳板311内侧面共面，平整度精度要求＜1mm。

c.根据所述测量控制点以及步骤a中推算的中桁拱脚耳座轴心点坐标，在两个第一工艺板309上分别测放出轴心点a 305和轴心点b 310，具体为：

利用控制点一，根据中桁拱脚3理论圆心坐标在工艺板下游面测放出轴心点a。利用控制点三，同样根据中桁拱脚3理论圆心坐标 在工艺板上游面测放出轴心点b，其中轴心点a、b均位于第一工艺板309的内侧面。

d.一对中桁拱脚耳板311上已预留了匹配对位基准点a’、b’，将a、a’连线，b、b’连线，利用直线aa’、bb’必与中桁拱脚耳板合件303中心线平行且共面，再利用已计算出的中桁拱脚耳板合件303中心线与上下加劲弦水平板304的距离，从而知道aa’、bb’与上下加劲弦水平板304的距离，利用直角钢尺沿aa’、bb’的连线在拱脚耳板上放样出上下加劲弦水平板304安装边线点，将这些点连成直线即为上下加劲弦水平板304的安装位置线；

e.切除第一工艺板309，并将切口打磨平整，并及时完成下加劲弦水平板304与两侧耳板的焊接。

优选的是，所述f具体包括：

f1.利用钢尺在下加劲弦水平板304中心线上划出中桁拱脚耳板合件的两条边线，起吊中桁拱脚耳板合件对准边线进行初步定位；

f2.采用至少四台横向螺旋千斤顶63对中桁拱脚耳板合件进行横向精确调位(在天生港专用航道桥中安放的是四台20t手摇螺旋千斤顶)，并临时限位固定；在中桁拱脚耳板合件底口设置临时支撑架62，并安置一台螺旋千斤顶61(1台20t手摇螺旋千斤顶)，用于中桁拱脚耳板合件纵向及高程调位，精确定位出中桁拱脚耳板合件的位置，并锁定。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (4)

1.多点同轴转铰焊接拼装及其辅助测量工艺，其特征在于，按预定位置安装好两侧边桁拱脚和中桁上弦杆，包括以下步骤：

步骤一、测量控制网的建立

以两墩侧拱脚处的中桁上弦杆上的已有监测控制点连线为基线，建立相对施工坐标系，所述基线与纵向桥轴线平行，并以基线为中心线，在中桁拱脚两侧分别对称建立四个测量控制点，形成相对施工坐标系；

步骤二、上、下加劲弦水平板安装测量控制

所述中桁上弦杆上按设定位置设置有一对中桁拱脚耳板，在一对中桁拱脚耳板的内侧面放样上、下加劲弦水平板安装位置线，并根据下加劲弦水平板安装位置线安装下加劲弦水平板；

步骤三、中桁拱脚耳板合件安装测量控制

f.找出下加劲弦水平板的中心线，起吊中桁拱脚耳板合件，并用调位装置将其沿下加劲弦水平板的中心线垂直设置，并通过调位装置锁定；

g.在中桁拱脚耳板合件的轴孔上临时装焊第二工艺板，保证第二工艺板覆盖中桁拱脚耳板合件轴孔的轴心，之后利用不在同一直线上的三点共圆原理，测出中桁拱脚耳板合件轴孔的轴心坐标c并测放到第二工艺板上；

h.选择在温度恒定时段，采用免棱镜法测出两侧边桁拱脚实际轴心点坐标，根据两侧边桁拱脚圆心点坐标连线必通过中桁拱脚轴心，可计算出中桁拱脚轴心理论坐标c’，将c与c’比较后，通过调位装置调整中桁拱脚耳板合件至c与c’重合，即可临时固定中桁拱脚耳板合件；所述温度恒定时段是指无日照偏晒且温差在5℃以内时；

i.根据之前定位好的上加劲弦水平线装焊上加劲弦水平板，并采用型钢将中桁拱脚耳板合件从至少三个方向临时定位固定，卸除调位装置，再对中桁拱脚耳板合件周边对称且均匀施焊，并及时复核c与c’是否重合，若有偏差，采用热校正法纠正，即完成中桁拱脚耳板合件的定位固定，去除第二工艺板。

2.如权利要求1所述的多点同轴转铰焊接拼装及其辅助测量工艺，其特征在于，所述步骤二中，中桁上弦杆上按设定位置设置有一对中桁拱脚耳板的具体安装方法为：

中桁上弦杆在出厂前已预留安装中桁拱脚耳板的对位十字线，起吊中桁拱脚耳板，将中桁拱脚耳板对准对位十字线，用全站仪采用免棱镜测中桁拱脚耳板垂直度并校正，之后沿中桁拱脚耳板和中桁上弦杆的对接缝周边均匀焊接少量焊缝，临时固定后，起吊设备松钩，采用至少3根定位角钢将一对中桁拱脚耳板顶面临时连接，并对中桁拱脚耳板完成焊接。

3.如权利要求1所述的多点同轴转铰焊接拼装及其辅助测量工艺，其特征在于，上、下加劲弦水平板安装位置线以及安装具体包括以下步骤：

a.所述中桁上弦杆上按设定位置设置有一对中桁拱脚耳板，测定两侧边桁拱脚圆心点坐标，可理论推算出中桁拱脚耳座轴心点坐标；

b.在中桁拱脚耳板的上口中心两侧面焊接第一工艺板，使第一工艺板与对应的中桁拱脚耳板内侧面共面，平整度精度要求＜1mm；

c.根据所述测量控制点以及步骤a中推算的中桁拱脚耳座轴心点坐标，在两个第一工艺板上分别测放出轴心点a和b；

d.一对中桁拱脚耳板上已预留了匹配对位基准点a’、b’，将a、a’连线，b、b’连线，利用直线aa’、bb’必与中桁拱脚耳板合件中心线平行且共面，再利用已计算出的中桁拱脚耳板合件中心线与上下加劲弦水平板的距离，从而知道aa’、bb’与上下加劲弦水平板的距离，利用直角钢尺沿aa’、bb’的连线在拱脚耳板上放样出上下加劲弦水平板安装边线点，将这些点连成直线即为上下加劲弦水平板的安装位置线；

e.切除第一工艺板，并将切口打磨平整。

4.如权利要求1所述的多点同轴转铰焊接拼装及其辅助测量工艺，其特征在于，所述f具体包括：

f₁.利用钢尺在下加劲弦水平板中心线上划出中桁拱脚耳板合件的两条边线，起吊中桁拱脚耳板合件对准边线进行初步定位；

f₂.采用至少四台横向螺旋千斤顶对中桁拱脚耳板合件进行横向精确调位，并临时限位固定；在中桁拱脚耳板合件底口设置临时支撑架，并安置一台螺旋千斤顶，用于中桁拱脚耳板合件纵向及高程调位，精确定位出中桁拱脚耳板合件的位置，并锁定。