大跨径拼装H型钢叠合梁桥孔群制作精度控制技术
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2025年02月18日 11:24:31
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来源:建筑技术杂志社

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作者:杨 宝,?等

  1 工程概况 某项目位于四川省泸州市古蔺县和贵州省毕节市金沙县之间,大桥横跨赤水河,主桥为双塔双索面组合梁斜拉桥,桥跨布置(83.5+173.5)m+575m+(173.5+83.5)m,总长为1089m,宽为38m(不含气动翼板)。 单节段采用双边工字形边主梁与横梁、小纵梁通过摩擦型高强度螺栓连接形成钢梁格框架,在其上安装预制混凝土桥面板。

 

1 工程概况

某项目位于四川省泸州市古蔺县和贵州省毕节市金沙县之间,大桥横跨赤水河,主桥为双塔双索面组合梁斜拉桥,桥跨布置(83.5+173.5)m+575m+(173.5+83.5)m,总长为1089m,宽为38m(不含气动翼板)。

单节段采用双边工字形边主梁与横梁、小纵梁通过摩擦型高强度螺栓连接形成钢梁格框架,在其上安装预制混凝土桥面板。

螺栓孔数量较多。一处边主梁腹板拼接高强螺栓孔数量为336个;一处边主梁腹板加劲肋拼接高强 螺栓孔数量为88个;一处边主梁底板拼接高强螺 栓孔数量为264~360个;一处边主梁与钢横梁拼接高强螺栓孔数量为120~210个。

2 技术要求

2.1 钢结构H型钢制孔工艺

钢结构H型钢是一种常用重型钢材,其较大的截面尺寸和较厚的壁厚给制孔过程带来了较大的挑战。在实际使用中,最常见的方法是采用钻孔的方式进行加工。

2.2 钢结构H型钢孔群加工特点

(1)粗糙度和振动。钻孔时产生的粗糙度和振动会对钢结构H型钢的加工精度产生影响。

(2)孔径变形。钢结构H型钢的截面尺寸较大,钻孔过程中会出现孔径变形,从而影响钢结构整体 质量。

(3)孔位偏差。钻孔过程中孔位偏差的大小对钢结构H型钢的结构稳定性和承载能力产生重要 影响。

(4)孔精度控制。实现钢结构H型钢制孔的精度控制,对保障其质量和生产效率具有重要意义。

2.3 摇臂钻制孔优势

(1)精度高。摇臂钻采用摇臂机构,可以隔离工作台和工件之间的摩擦,保证制孔精度的准确性和稳定性。摇臂钻的刀具可以进行自由调整,从而确保孔的最终尺寸非常准确。

(2)效率高。摇臂钻制孔具有加工速度快、自动化程度高、操作简便等特点,能够提高生产效率,降低人工成本。

(3)适应性强。摇臂钻制孔可适用于各种材质的钢结构H型钢,对材料适应性强。

(4)加工质量稳定。摇臂钻制孔过程中利用弹簧调整钻杆的压力和补偿切屑,保证加工质量的稳定性。

3 制作精度控制要点

3.1 制作精度要求

大跨径拼装H型钢叠合梁桥的制作精度对桥梁的使用安全和承载能力有着至关重要的影响。制作精度要求如下。

(1)尺寸精度控制。包括H型钢叠合梁、翼缘板、腹板等各种工件的长度、宽度、厚度、直线度、平面度等尺寸精度要求。

(2)形状精度控制。包括H型钢叠合梁和梁体上的孔洞、连接板等的角度、倾斜度、平面度、立面度等形状精度要求。

(3)连接精度控制。包括H型钢叠合梁、翼缘板、腹板等各种工件的连接孔位置、孔径、孔距、孔径公差等连接精度要求。

3.2 精度控制技术

3.2.1 数控加工技术

目前数控加工技术是制造大跨径拼装H型钢叠合梁桥的主要技术手段之一。数控机床具有精度高、速度快、重复性好等优点,能够达到高精度加工要求。

3.2.2 焊接技术

焊接是拼装H型钢叠合梁桥制作过程中不可缺少的环节。焊接技术的精度控制对于整个拼装过程的成功与否有着至关重要的作用。目前国际上较流行的大跨径H型钢叠合梁桥焊接方法是TIG焊接和MIG/MAG焊接。这两种焊接方法都能够满足制作精度的要求,但需要控制焊接参数,如焊接电流、焊接速度、焊接温度等,以保证焊接质量。

3.2.3 质量检测技术

为确保大跨径拼装H型钢叠合梁桥制作精度的达到标准要求,需使用高精度的测量设备进行检测。精确测量各种工件的尺寸、形状、连接精度等指标,并通过数据处理和分析,以保证制作精度的达到标准 要求。

4 边主梁与横梁制孔精度控制流程

4.1 边主梁划线

4.1.1 地样及精度保证措施

(1)在校平钢板平台上,采用经纬仪(采用全站仪实现)建立平面坐标系,用钢针画出横向、竖向基准线,保证垂直度,如图1所示。

     

图1 边主梁地样基准线示意

(2)利用基准线、使用卷尺拉出其他主要定位线,用钢针画出,并采用经纬仪功能复测其垂直度,如图2所示。

     

图2 边主梁地样及精度保证措施示意

(3)通知质检、技术联合验收地样,在精度要求满足后进入构件正式划线上胎环节。

4.1.2 划线及精度保证措施

边主梁在上胎前,划出纵向基准线、基准端极边孔横向定位线(图3)。利用千斤顶微调至构件纵向基准线与胎架纵向基准线重合,同时通过经纬仪测出胎架基准端横向基准线与构件基准线、偏差值 δ ,利用 δ 、经纬仪在构件上划出横梁连接劲板、非基准侧群孔横向定位线线,采用钢尺、线锤复测。

     

图3 边主梁划线及精度保证措施示意

4.2 横梁预拼划线

4.2.1 地样及精度保证措施

(1)在校平钢板平台上,采用经纬仪建立平面坐标系,用钢针画出横向、竖向基准线,确保垂直度,如图4所示。

     

图4 横梁地样基准线示意

(2)利用基准线、使用卷尺拉出其他主要定位线,用钢针画出,采用经纬仪功能复测其垂直度,如图5所示。

     

图5 横梁地样及精度保证措施示意

(3)将预拼构件外轮廓坐标移植至平台上,如图6所示。

     

图6 横梁中段划线及精度保证措施示意

(4)通过质检、技术部门联合验收地样,在精度要求满足后进入构件正式预拼上胎环节。

4.2.2 划线及精度保证措施

(1)中横梁以桥中心线为基准、通过千斤顶微调,以保证外轮廓与胎架坐标点相符,截面高度偏差采用上下均分的方式处理。

(2)边横梁以外端侧为基准、通过千斤顶微调保证外轮廓与胎架坐标点相符,截面高度偏差采用上下均分的方式处理。

(3)依据地样,通过经纬仪,采用钢针划出两 端极边孔腹板及翼缘板的横向线(与横向地样线呈水平),采用线锤复测,中间部位同类依据相对应位置的底样线划出劲板、中间孔群横向线。各端部孔群纵向线以底板侧为基准定位(图7)。

     

图7 横梁两端划线及精度保证措施示意

(4)以上翼缘下表面、腹板面( δ 为劲板处腹板与两端水平高度偏差补偿)定位劲板孔,中间翼缘板预拼阶段进行号孔。制孔构件放置如图8~图9所示。

     

图8 腹板制孔示意

     

图9 翼缘板制孔示意

5 结论

大跨径拼装H型钢叠合梁桥的制作是一项复杂的工程,精度控制技术是制作成功的关键。在制作过程中,螺栓孔群加工制作精度控制至关重要,精度控制直接影响着螺栓孔群的质量和性能,对于确保螺栓孔群的装配精度和可靠性具有重要的意义。通过精度控制,能够确保螺栓孔群的尺寸精确度、平行度和垂直度,减少表面粗糙度,提高螺栓的装配质量和性能。只有在精度控制的基础上,才能保证螺栓孔群的可靠性和稳定性。

摘自《建筑技术》2024年1月, 杨 宝, 李亚博, 李洪俊, 朱齐禹, 魏万库

来源:建筑技术杂志社

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