钢桁梁桥超细长箱型杆件研制技术及应用.pdf
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1、Highways&Transportation in Inner Mongolia2023年第4期24内蒙古公路与运输文章编号:1 0 0 5-0 57 4-(2 0 2 3)0 4-0 0 2 4-0 5DOI:10.19332/ki.1005DOI:10.19332/ki.1005-0574.2023.04.006钢桁梁桥超细长箱型杆件研制技术及应用麦权想,向晋华(港珠澳大桥管理局,广东珠海519000)摘要:钢桁梁桥因刚度大、重量轻、施工简便等优势,成为钢结构桥梁的主要选择类型之一。随着桥梁宽度需求增加,钢桁梁桥杆件长度增大,形成了超细长复杂箱形杆件结构。超细长复杂箱形杆件整体节点大、连
2、接关系复杂、零件拼板量大、熔透焊缝多、栓接孔群精度要求高,导致加工制作难度提升,质量控制要求也大大提高。为提升超细长复杂箱型杆件制造技术,完善质量控制,文章结合白洋长江公路大桥项目经验,分析其超细长箱型杆件制造技术、钻孔工艺及钢桁梁总成组装技术,应用成果可为类似钢结构桥梁工程提供经验参考。关键词:钢桁梁桥;超细长箱型杆件;制造技术;质量控制中图分类号:TU471.2文献标识码:BAbstract:Steel-truss-girder bridge is one of the main type of steel-structure bridge because of its large rig
3、idity,light weight andsimple construction.With the increase of bridge width,the length of steel-truss-girder bridge bar increases,and a super-slender com-plex box bar structure appears.It is difficult to manufacture the super-slender complex box bar and control its quality due to largejoints,complex
4、 connections,large amount of panels,many penetration welds and high accuracy requirements of bolt-joint holes group.In order to improve the manufacturing technology of super-slender complex box bar and perfect the quality control,this paper analyzesthe manufacturing,drilling and steel truss assembli
5、ng technique of super-slender complex box bar structure based on the project ex-perience of Baiyang Yangtze River Highway Bridge.The research results can provide empirical reference for further construction workin similar steel-structure bridges.Key words:steel-truss-girder bridge,super-slender comp
6、lex box bar,manufacturing technology,quality control0引言钢桁梁桥是以桁架作为上部主要承重构件的桥梁,是钢结构桥梁的主要类型之一,由于架桥为空腹结构,具有刚度大、重量轻等优点,在铁路桥和公铁两用桥上的应用均非常广泛.2 。随着经济发展,桥梁宽度需求增加,为保证钢桁梁桥的适用性和经济性,杆件长度不断增大,形成了超细长复杂箱形杆件 3.4。当前,国内外超细长箱型杆件(主杆件超3 0 m长,截面在7 0 0 mm700mm以下)钢桁梁桥应用以白洋长江公路大桥钢桁梁最为成熟 5-7 ,该项目通过对超细长箱型杆件制造技术、钻孔工艺及钢桁梁总成组装技术进
7、行针对性研究和设计,有效解决了细长箱形杆件整体节点大、连接关系复杂、零件拼板量大、熔透焊缝多、栓接孔群精度要求高、整体加工制作难度大等问题,实现了先孔法施工(即杆件及连接板在涂装前均钻孔加工完成)在节段总拼上各螺栓连接通孔率1 0 0%的结果,有效提高了超细长箱型杆件钢桁梁的制造质量、效率及经济性,为后续同类型钢桁梁的施工提供了重要参考价值。1工程概况白洋长江公路大桥位于湖北省宜昌市境内,桥址位于长江中游宜昌至枝城河段。桥梁主跨为1 0 0 0 m双塔单跨钢梁悬索桥,主缆矢跨比1/9,主桥钢桁梁用钢量1.44万吨,主要由主桁架、横向桁架、桥面钢纵梁和上下平联组成。钢桁梁在主桁上弦杆端节点处设置
8、竖向塔连杆,全桥共计4个。组合梁桥面系由钢桁梁横梁上弦杆顶面的多跨连续结构支撑,支点处设板式橡胶支座。桥梁截面如图1 所示。主桁架采用华伦式,横向共两片主桁,中心间距3 6 m,桁高7.5m。全桥钢加劲梁共划分为3 5个节段,梁段分为5种类型。主桁采用焊接整体节点式结构,由上弦杆、下弦杆及腹杆组成。主桁上、下弦杆均采用箱型截面,内高6 6 0 mm,内宽6 6 0 mm;板厚2 0 mm,节点处加厚作者简介:麦权想(1 9 8 7 一),男,广东鹤山人,大学本科,路桥工程师,研究方向:土木工程。总第1 9 6 期25麦权想等:钢桁梁桥超细长箱型杆件研制技术及应用至2 8 mm,上弦截面及下弦截
9、面如图2、图3 所示,主桁腹杆均采用工字型截面。桥面钢纵梁上平联横向桁架主桁架下平联。图1桥梁截面(标准段)示意图660顶板整体节点腹板t-20t-20S681一底板=20358.2100图2主桁上弦杆截面(mm)6601280图3主桁下弦杆截面(mm)横向桁架也采用焊接整体节点式结构,由横梁上弦杆、横梁下弦杆及横梁腹杆组成,全桥主桁节间节点处均设有横向桁架。横梁上弦杆采用变高箱型截面,端部与主上弦整体节点等高,横梁腹杆均采用工字型截面。上、下横梁截面如图4所示。上、下平联布置采用K形支撑8,在端部及跨中适当加密,均采用箱形截面。下翼板与支座上的调平钢板采用焊接连接,调平钢板中心厚2 0 mm
10、。_75_400_758101-2S692020504005020400-20(a)上弦横梁截面(b)下弦横梁截面图4上、下弦横梁截面(mm)2技术难点超细长箱型杆件钢桁梁制造的研究内容主要涉及三个方面:超细长箱型杆件的制造方案设计、超细长箱型杆件的钻孔工艺设计、钢桁梁总成组装技术的应用研究。2.1超细长箱型杆件的制造技术钢桁梁超长箱型杆件制造技术可分为弦杆和横梁两部分。杆件总体制造技术综合技术重难点如下:对于超细长箱形结构,盖板、腹板均需拼板接长,拼板质量、变形及外形尺寸需重点控制整体式节点与多个腹杆或横梁之间存在空间位置关系要求,其结构安装时机和精度控制是先孔法的关键。弦杆及横梁主角焊缝为
11、8 0%坡口熔深焊缝,短接头部位采用熔透角焊缝,箱型杆件组装后,焊接应力较大,在细长结构中容易出现扭曲等难以矫正的情况,因此控制杆件装焊精度是关键要点2.2超细长箱型杆件的钻孔超细长箱型杆件的钻孔工艺综合技术重难点如下:对于超细长箱形结构,孔群是空间结构重要连接形式,因此孔群加工方案和精度控制是影响先孔法效果的关键因素孔群加工完成后的检测,因杆件较长,且孔群关系复杂,测量孔群位置关系较为困难。弦杆及横梁有各种连接短接头,短接头上的螺栓孔均已完成,其定位组装精度及变形控制是本项目的关注重点。2.3超细长箱型杆件钢桁梁的总成组装技术超细长箱型杆件钢桁梁总成组装技术综合重难点如下:在钢桁梁总装前先将
12、超细长杆件组装成大尺寸Highways&Transportation in Inner Mongolia2023年第4期26内蒙古公路与运输片桁结构,如何保证其外形尺寸及环口栓接孔的位置精度是控制重点。如何使组装成大尺寸的片构件(已涂装)实现无损翻身及吊运是本项目的关注重点。片桁上总成胎架定位涉及复杂结构,需精准测控,测量方案是关键要点,受环境影响,纵横向线性高度及垂直度应重点控制。钢桁梁节段尺寸大,重量较大,需选择合适的设备进行转运,并设计专用吊具,配合吊装上船。3超细长箱型杆件研制关键技术3.1超细长箱型杆件制造技术弦杆制造可细化为上弦杆和下弦杆两部分,横梁制造可分为上、下横梁两部分。根据
13、上述结构形式及特点,上弦杆采用反造法组装,下弦杆和下横梁采用正造法组装。反造法是利用组装平台加千斤顶进行装配,将结构顶板置于平台上作为基准面,以纵向中心线为基准划线组装横隔板,再安装内外腹板,焊接横隔板角焊缝,最后安装底板,焊接箱体四周角焊缝,其中上弦杆需翻身焊接,上横梁整体焊缝。制造完成的杆件探伤合格后,在组装平台上进行校正,在检测平台上复核并二次修整基准线及端口线,在专用钻孔模箱上对齐杆件基准线并配钻定位孔,后再用平面模板及C/L型模板完成杆件孔群的加工,再利用杆件结构孔群及短接头连接工装安装斜腹杆及平联短接头,其中上弦杆在吊索耳板处整体镗吊杆孔,最后进行端口余量及手孔切割。正装法是利用组
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