CN108914782A - 一种大型空腹式公路钢箱梁斜拉桥制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大型空腹式公路钢箱梁斜拉桥制造方法，所述制造方法包括如下步骤：（1）拼装胎架制作；（2）中心底板单元定位；（3）斜底板单元定位；（4）其它底板单元定位；（5）组焊中间横隔板及两侧边横隔板；（6）定位中间顶板单元；（7）组焊其他顶板单元；（8）组焊腹板及风嘴块体；（9）组装锚拉板单元；（10）钢箱梁节段预拼装和测量。本发明的优点在于：本发明拼装顺序，便于各节点的控制，同时，严格控制各节点的工艺参数，有效保证了下弦钢箱梁的拼装精度。

Description

一种大型空腹式公路钢箱梁斜拉桥制造方法

技术领域

本发明属于桥梁制造技术领域，特别涉及大型空腹式公路钢箱梁斜拉桥制造方法。

背景技术

随着社会经济的飞速发展，陆上交通的压力越来越凸显，为了解决这一压力，大量的铁路、高速公路等项目的修建势在必行，为了跨越道路通过的大江大河，大跨度的桥梁的使用就趋于必然，人们也在对不同距离的桥梁的结构进行设计。

本发明研究的斜拉桥中，其钢箱梁由顶板、底板、腹板、横隔板、锚拉板、风嘴单元等组成；钢箱梁全长505.8米，共划分为34个节段，分别为DJH、D1～D6、D2A共8个节段类型。其中DJH为钢混结合段，D6为钢箱梁标准节段，D3为主塔位置对应节段。其中，标准节段重279.1t，最大节段重568.9t。

钢箱梁纵向设2道外腹板。外腹板两侧以板式加劲肋进行加劲，板肋规格为250*24mm。节段间外腹板采用栓接连接。

在钢箱梁标准段中，拉索位置横隔板及普通横隔板均采用空腹桁架式构造。梁端因剪力较大采用实腹板结构，中间部分采用空腹式桁架结构，横隔板标准间距3m，标准节段长15m，空腹桁架杆件采用热轧H型钢，型钢规格为HW200*200mm。根据设计要求，横隔板与顶板之间的焊接应避免仰焊。

综合考虑设计要求与制造工艺等因素，顶板单元划分宽度3006～3600mm，共9块；底板单元划分宽度2720～3400mm，共11块。

由于其构造细节特殊结构，制定合理的组装顺序及严格的工艺参数控制以确保拼装精度极为重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种合理组装且能够有效保证精度的大型空腹式公路钢箱梁斜拉桥制造方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种大型空腹式公路钢箱梁斜拉桥制造方法，其创新点在于：

所述钢箱梁包括底板和顶板，所述底板包括平底板以及设置在平底板两侧的斜底板，在底板的内侧面设有若干个等间距设置且沿底板宽度方向延伸U形肋板A；所述顶板包括一平行板，在平形板的内侧面设有若干个等间距设置且沿平形板宽度方向延伸U形肋板B；

所述底板上还设有若干并排且垂直于U形肋板A设置的中间横隔板，且各排中间隔板的两侧对称设置有垂直于U形肋板A的边横隔板；所述边横隔板的两侧对称设置有腹板，且所述腹板固定连接顶板和底板；

所述钢箱梁还包括对称设置在两侧的风嘴，所述风嘴的上端和下端分别与顶板和底板连接固定，且所述风嘴的上端面还固定连接有锚拉板；

所述大型空腹式公路钢箱梁斜拉桥的制造方法包括如下步骤：

（1）拼装胎架制作：在运钢箱梁通道的两端对称设有标志塔，在运钢箱梁通道的两侧对称设有按照设计给定的钢箱梁制造线形制作的钢箱梁拼装胎，且在钢箱梁拼装胎之间设有可拆卸横梁；

（2）中心底板单元定位：从每轮次的基准梁段开始，将中心底板单元置于胎架上，使中心底板单元的横、纵基线与标志塔上的定位线精确对齐定位；

（3）斜底板单元定位：以标志塔上的定位线和节段端口横基线为基准进行组装定位，完成斜底板与平底板间对接焊缝；

（4）其它底板单元定位：依次对称组焊两侧底板板块、组装时应按设计宽度精确预留焊接收缩量±2mm，纵向控制相邻制节段间距偏差±3mm、端口垂直度偏差δ1≯2 mm、板边直线度偏差≤3 mm；

（5）组焊中间横隔板及两侧边横隔板：以标志塔上的定位线为基准，依次组装中间横隔板单元、边横隔板单元，且控制横隔板倾斜度≤0.3mm；

（6）定位中间顶板单元: 以标志塔上的定位线为基准，组焊中间顶板单元，控制顶板中心线与中间标志塔定位线重合以及顶板标高±2mm、接板与横隔板平面度＜H/250，5，取小者；

（7）组焊其他顶板单元：以标志塔上的定位线为基准，按照先中间后两边的顺序依次定位组装顶板单元，组装时按设计宽度精确预留焊接收缩量±2mm，并控制顶板宽度尺寸±4mm、基准端直线度±

2mm、顶板标高±2mm、隔板的平面度＜H/250，5，取小者；

（8）组焊腹板及风嘴块体：在顶板的侧端，通过栓接将腹板与顶板的U形肋板B固定连接，以风嘴单元横纵基线为准组装风嘴单元，保证风嘴单元底板与胎架靠紧，并控制相邻顶底隔板间距±3mm、梁段宽度±4mm和风嘴标高±2mm；

（9）组装锚拉板单元：定位锚拉板时横向以标志塔上的定位为基准，纵向以组装基准端为基准；定位过程用全站仪检测，控制锚点位置坐标，精确定位锚拉板，完成锚拉板与风嘴顶面板的焊缝；

（10）钢箱梁节段预拼装和测量：在拼装场，以钢箱梁单元的幅宽中心线为纵基线，将制作好的钢箱梁单元沿纵基线的延伸方向依次拼接好，钢箱梁节段拼装完成后，使用全站仪在测量控制网内对钢箱梁上监控点进行三维坐标采集，钢箱梁顶板、箱口上设有测量监控点，分别进行钢箱梁总体线形测量控制和钢箱梁节段间接口匹配精度控制。

进一步地，所述风嘴包括风嘴顶板、风嘴隔板、外腹板、风嘴底板、加劲肋及导风板，具体制作步骤如下：平铺顶板→安装风嘴隔板→安装外腹板→安装风嘴底板→安装加劲肋→翻身→安装导风板。

进一步地，所述顶板单元在上胎前先按工艺要求在两拼胎架上两两拼成板块，再进行整体拼装。

进一步地，所述钢箱梁总体线形测量控制包括纵向线形检测、梁段扭曲检测和钢箱梁梁长检测，所述纵向线形检测对桥梁线形检查，以纵向中心线处和边缘处的理论高程为准，测量各梁段两端监控点三维坐标；梁段扭曲检测通过采集各梁段两端监控点三维坐标，判断各梁段的水平状态及扭曲情况；钢箱梁梁长检测以各梁段横基线为基准，测量各梁段的累加长度，确定后续梁段的补偿量，通过坐标系转换，与理论坐标值比较，算出偏差值；此外，对于线形有偏差的钢箱梁，通过计算机建模真实反映出该梁段与相邻梁段的位置关系，在计算机中对其进行复位修正，从而获得该梁段与相邻梁段真实的接口特性，进而确定出梁段间的真实夹角，并对其修正，使其在桥位架设时恢复到与理论线形相匹配。

进一步地，所述钢箱梁节段间接口匹配精度控制为检查钢箱梁接口处的钢板错边量和纵向加劲肋对接精度，对超出验收标准要求的部位做出修正；同时根据测量控制计算机修正结果确定钢箱梁配切端的余量切割数据，确保钢箱梁在桥位架设时的焊接间隙合适，有效保证焊接质量。

本发明的优点在于：

（1）本发明大型空腹式公路钢箱梁斜拉桥制造方法，钢箱梁制造采用多节段连续匹配制造与预拼装同时完成的“长线法”拼装方案，即按轮次进行拼装，实现组焊与预拼装同时完成；组装顶、底板板块或板单元时，横向以板单元上纵基线为定位基准，预留焊接收缩量，用带有焊接收缩量的样板复测相邻板单元焊缝两侧相邻U形肋或板肋的中心距；纵向以横基线为基准，重点控制基准端板边直线度及坡口错边量；为减少焊接变形，保证板块平面度，在组装定位时预置竖向反变形，反变形预拱应在组装时完成，不得在焊缝打底完成后再起顶反变形；该拼装顺序，便于各节点的控制，同时，严格控制各节点的工艺参数，有效保证了钢箱梁的拼装精度；此外，为确保钢箱梁架设顺利，接口对接准确，梁段在拼装场要进行预拼装，若发现梁段尺寸有误或预拱度不符时，可在拼装场进行尺寸修正，避免在高空调整，减少高空作业难度和加快吊装速度，消除现场施工风险；

（2）本发明大型空腹式公路钢箱梁斜拉桥制造方法中，风嘴块体采用倒装法进行制作，能够大大保证风嘴整体的精度，确保与其他部件能够顺利实现组焊；

（3）本发明大型空腹式公路钢箱梁斜拉桥制造方法中，为减少占用总装胎架时间，缩短总装周期，同时减少横向焊接收缩量，钢箱梁顶板单元在上胎前先按工艺要求在两拼胎架上两两拼成板块，再进行整体拼装。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明大型空腹式公路钢箱梁斜拉桥的结构示意图。

图2为本发明中采用的拼装胎架的结构示意图。

图3-图8为本发明大型空腹式公路钢箱梁斜拉桥制造的过程示意图。

图9-图11为本发明大型空腹式公路钢箱梁斜拉桥制造中风嘴的制造过程示意图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例

本实施例中，如图1所示，钢箱梁包括底板1和顶板2，底板1包括平底板11以及设置在平底板11两侧的斜底板12，在底板1的内侧面设有若干个等间距设置且沿底板1宽度方向延伸U形肋板13；顶板2包括一平行板21，在平形板21的内侧面设有若干个等间距设置且沿平形板21宽度方向延伸U形肋板22。

底板1上还设有若干并排且垂直于U形肋板13设置的中间横隔板3，且各排中间隔板3的两侧对称设置有垂直于U形肋板13的边横隔板4；边横隔板4的两侧对称设置有腹板5，且腹板5固定连接顶板2和底板1。

钢箱梁还包括对称设置在两侧的风嘴6，风嘴6的上端和下端分别与顶板2和底板1连接固定，且风嘴6的上端面还固定连接有锚拉板7。

本实施例大型空腹式公路钢箱梁斜拉桥的制造方法包括如下步骤：

（1）拼装胎架8制作：如图2所示，在运钢箱梁通道81的两端对称设有标志塔82，在运钢箱梁通道81的两侧对称设有按照设计给定的钢箱梁制造线形制作的钢箱梁拼装胎83，且在钢箱梁拼装胎83之间设有可拆卸横梁84；

（2）中心底板单元定位：如图3所示，从每轮次的基准梁段开始，将中心底板单元置于胎架上，使中心底板单元的横、纵基线与标志塔上的定位线精确对齐定位；

（3）斜底板单元定位：如图4所示，以标志塔上的定位线和节段端口横基线为基准进行组装定位，完成斜底板12与平底板11间对接焊缝；

（4）其它底板单元定位：依次对称组焊两侧底板板块、组装时应按设计宽度精确预留焊接收缩量±2mm，纵向控制相邻制节段间距偏差±3mm、端口垂直度偏差δ1≯2 mm、板边直线度偏差≤3 mm；

（5）组焊中间横隔板及两侧边横隔板：如图5所示，以标志塔上的定位线为基准，依次组装中间横隔板单元3、边横隔板单元4，且控制横隔板倾斜度≤0.3mm；

（6）定位中间顶板单元: 以标志塔上的定位线为基准，如图6所示，组焊中间顶板单元21，控制顶板中心线与中间标志塔定位线重合以及顶板标高±2mm、接板与横隔板平面度＜H/250，5，取小者；

（7）组焊其他顶板单元：以标志塔上的定位线为基准，按照先中间后两边的顺序依次定位组装顶板单元21，组装时按设计宽度精确预留焊接收缩量±2mm，并控制顶板宽度尺寸±4mm、基准端直线±

2mm、顶板标高±2mm、隔板的平面度＜H/250，5，取小者；

（8）组焊腹板及风嘴块体：如图7所示，在顶板2的侧端，通过栓接将腹板5与顶板2的U形肋板22固定连接，以风嘴单元6横纵基线为准组装风嘴单元6，保证风嘴单元6底板与胎架靠紧，并控制相邻顶底隔板间距±3mm、梁段宽度±4mm和风嘴标高±2mm；

（9）组装锚拉板单元：如图8所示，定位锚拉板时横向以标志塔上的定位为基准，纵向以组装基准端为基准；定位过程用全站仪检测，控制锚点位置坐标，精确定位锚拉板，完成锚拉板7与风嘴6顶面板的焊缝；

（10）钢箱梁节段预拼装和测量：在拼装场，以钢箱梁单元的幅宽中心线为纵基线，将制作好的钢箱梁单元沿纵基线的延伸方向依次拼接好，钢箱梁节段拼装完成后，使用全站仪在测量控制网内对钢箱梁上监控点进行三维坐标采集，钢箱梁顶板、箱口上设有测量监控点，分别进行钢箱梁总体线形测量控制和钢箱梁节段间接口匹配精度控制；钢箱梁总体线形测量控制包括纵向线形检测、梁段扭曲检测和钢箱梁梁长检测，所述纵向线形检测对桥梁线形检查，以纵向中心线处和边缘处的理论高程为准，测量各梁段两端监控点三维坐标；梁段扭曲检测通过采集各梁段两端监控点三维坐标，判断各梁段的水平状态及扭曲情况；钢箱梁梁长检测以各梁段横基线为基准，测量各梁段的累加长度，确定后续梁段的补偿量，通过坐标系转换，与理论坐标值比较，算出偏差值；此外，对于线形有偏差的钢箱梁，通过计算机建模真实反映出该梁段与相邻梁段的位置关系，在计算机中对其进行复位修正，从而获得该梁段与相邻梁段真实的接口特性，进而确定出梁段间的真实夹角，并对其修正，使其在桥位架设时恢复到与理论线形相匹配；钢箱梁节段间接口匹配精度控制为检查钢箱梁接口处的钢板错边量和纵向加劲肋对接精度，对超出验收标准要求的部位做出修正；同时根据测量控制计算机修正结果确定钢箱梁配切端的余量切割数据，确保钢箱梁在桥位架设时的焊接间隙合适，有效保证焊接质量。

实施例中，风嘴6包括风嘴顶板61、风嘴隔板62、外腹板63、风嘴底板64、加劲肋65及导风板66，具体制作步骤如下，如图9-图11所示，平铺风嘴顶板61→安装风嘴隔板62→安装外腹板63→安装风嘴底板64→安装加劲肋65→翻身→安装导风板66。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种大型空腹式公路钢箱梁斜拉桥制造方法，其特征在于：

所述钢箱梁包括底板和顶板，所述底板包括平底板以及设置在平底板两侧的斜底板，在底板的内侧面设有若干个等间距设置且沿底板宽度方向延伸U形肋板A；所述顶板包括一平行板，在平形板的内侧面设有若干个等间距设置且沿平形板宽度方向延伸U形肋板B；

所述底板上还设有若干并排且垂直于U形肋板A设置的中间横隔板，且各排中间隔板的两侧对称设置有垂直于U形肋板A的边横隔板；所述边横隔板的两侧对称设置有腹板，且所述腹板固定连接顶板和底板；

所述钢箱梁还包括对称设置在两侧的风嘴，所述风嘴的上端和下端分别与顶板和底板连接固定，且所述风嘴的上端面还固定连接有锚拉板；

所述大型空腹式公路钢箱梁斜拉桥的制造方法包括如下步骤：

（1）拼装胎架制作：在运钢箱梁通道的两端对称设有标志塔，在运钢箱梁通道的两侧对称设有按照设计给定的钢箱梁制造线形制作的钢箱梁拼装胎，且在钢箱梁拼装胎之间设有可拆卸横梁；

（2）中心底板单元定位：从每轮次的基准梁段开始，将中心底板单元置于胎架上，使中心底板单元的横、纵基线与标志塔上的定位线精确对齐定位；

（3）斜底板单元定位：以标志塔上的定位线和节段端口横基线为基准进行组装定位，完成斜底板与平底板间对接焊缝；

（4）其它底板单元定位：依次对称组焊两侧底板板块、组装时应按设计宽度精确预留焊接收缩量±2mm，纵向控制相邻制节段间距偏差±3mm、端口垂直度偏差δ1≯2 mm、板边直线度偏差≤3 mm；

（5）组焊中间横隔板及两侧边横隔板：以标志塔上的定位线为基准，依次组装中间横隔板单元、边横隔板单元，且控制横隔板倾斜度≤0.3mm；

（6）定位中间顶板单元: 以标志塔上的定位线为基准，组焊中间顶板单元，控制顶板中心线与中间标志塔定位线重合以及顶板标高±2mm、接板与横隔板平面度＜H/250，5，取小者；

（7）组焊其他顶板单元：以标志塔上的定位线为基准，按照先中间后两边的顺序依次定位组装顶板单元，组装时按设计宽度精确预留焊接收缩量±2mm，并控制顶板宽度尺寸±4mm、基准端直线度±

2mm、顶板标高±2mm、隔板的平面度＜H/250，5，取小者；

（8）组焊腹板及风嘴块体：在顶板的侧端，通过栓接将腹板与顶板的U形肋板B固定连接，以风嘴单元横纵基线为准组装风嘴单元，保证风嘴单元底板与胎架靠紧，并控制相邻顶底隔板间距±3mm、梁段宽度±4mm和风嘴标高±2mm；

（9）组装锚拉板单元：定位锚拉板时横向以标志塔上的定位为基准，纵向以组装基准端为基准；定位过程用全站仪检测，控制锚点位置坐标，精确定位锚拉板，完成锚拉板与风嘴顶面板的焊缝；

（10）钢箱梁节段预拼装和测量：在拼装场，以钢箱梁单元的幅宽中心线为纵基线，将制作好的钢箱梁单元沿纵基线的延伸方向依次拼接好，钢箱梁节段拼装完成后，使用全站仪在测量控制网内对钢箱梁上监控点进行三维坐标采集，钢箱梁顶板、箱口上设有测量监控点，分别进行钢箱梁总体线形测量控制和钢箱梁节段间接口匹配精度控制。

2.根据权利要求1所述的大型空腹式公路钢箱梁斜拉桥制造方法，其特征在于：所述风嘴包括风嘴顶板、风嘴隔板、外腹板、风嘴底板、加劲肋及导风板，具体制作步骤如下：平铺顶板→安装风嘴隔板→安装外腹板→安装风嘴底板→安装加劲肋→翻身→安装导风板。

3.根据权利要求1所述的大型空腹式公路钢箱梁斜拉桥制造方法，其特征在于：所述顶板单元在上胎前先按工艺要求在两拼胎架上两两拼成板块，再进行整体拼装。

4.根据权利要求1所述的大型空腹式公路钢箱梁斜拉桥制造方法，其特征在于：所述钢箱梁总体线形测量控制包括纵向线形检测、梁段扭曲检测和钢箱梁梁长检测，所述纵向线形检测对桥梁线形检查，以纵向中心线处和边缘处的理论高程为准，测量各梁段两端监控点三维坐标；梁段扭曲检测通过采集各梁段两端监控点三维坐标，判断各梁段的水平状态及扭曲情况；钢箱梁梁长检测以各梁段横基线为基准，测量各梁段的累加长度，确定后续梁段的补偿量，通过坐标系转换，与理论坐标值比较，算出偏差值；此外，对于线形有偏差的钢箱梁，通过计算机建模真实反映出该梁段与相邻梁段的位置关系，在计算机中对其进行复位修正，从而获得该梁段与相邻梁段真实的接口特性，进而确定出梁段间的真实夹角，并对其修正，使其在桥位架设时恢复到与理论线形相匹配。

5.根据权利要求1所述的大型空腹式公路钢箱梁斜拉桥制造方法，其特征在于：所述钢箱梁节段间接口匹配精度控制为检查钢箱梁接口处的钢板错边量和纵向加劲肋对接精度，对超出验收标准要求的部位做出修正；同时根据测量控制计算机修正结果确定钢箱梁配切端的余量切割数据，确保钢箱梁在桥位架设时的焊接间隙合适，有效保证焊接质量。