公路悬索桥板桁结合加劲梁整体节点上弦杆制造技术.docVIP

公路悬索桥板桁结合加劲梁整体节点上弦杆制造技术 　　【摘 要】随着钢桥跨度的增大以及焊接技术的成熟，板桁结合加劲梁是桥面板与钢桁架结合共同受力的一种新型组合结构，而整体节点杆件的制造也有着非常广泛的应用。本文围绕公路悬索桥板桁结合加劲梁整体节点上弦杆的结构特点和制造难点，从零件加工、单元件接料、杆件组焊、杆件制孔及吊索耳板加工等精度控制措施，介绍了此类杆件的制造技术。 　　【关键词】板桁结合 整体节点 精度 控制措施 制造技术 　　1 引言 　　悬索结构以悬索为主要承重结构，其传力途径简捷明确，一般荷载由吊索传至主缆，再传至锚墩。悬索桥构造简单，受力明确；跨径越大，相对来说材料耗费越少，桥的造价越低。板桁结合加劲梁是桥面板与钢桁架结合共同受力的一种新型组合结构，其竖向抗弯刚度大，抗风稳定性好，抗扭性能好，且杆件构造简单、轻便，易于标准化制造，便于运输和用悬吊法拼装，不受地形、航道和季节的影响，因此目前在大跨度悬索桥中被普遍采用。在板桁结合加劲梁各类杆件的制造中，制造难度最大、精度和受力要求最高的当属整体节点上弦杆。 　　本文以贵州至瓮安高速公路清水河悬索大桥为依托，围绕板桁结合加劲梁整体节点上弦杆的结构特点和制造难点，介绍此类杆件的制造技术。 　　2 工程简介 　　清水河大桥为世界跨径最大的山区板桁结合加劲梁悬索桥之一，主跨1130m。加劲梁包括钢桁架和正交异性钢桥面板两部分，钢桁架由主桁架、主横桁架和下平联组成，主桁架采用整体节点杆件连接，为带竖腹杆的华伦式结构，由上弦杆、下弦杆、竖腹杆和斜腹杆组成。主桁架的桁高为7m，标准节间长为7.6m，两片主桁架左右弦杆中心间距与主缆间距相同，为27m。桥梁全貌见图1，标准横断面图见图2。 　　以下是整体节点上弦杆结构特点和制造难点。位于该桥主跨跨中处，在主缆与加劲梁之间设有3对柔性中央扣，此处的整体节点上弦杆结构最为复杂，制造难度最大，在制造工艺上具有代表性，其主要结构特点和制造难点如下：（1）每根上弦杆的长度为两个节间，有两个整体节点，在小节点处连接竖腹杆的节点板与吊索耳板共为一体，在大节点处连接斜、竖腹杆的节点板与中央扣耳板共为一体。整体立体图，见图3；节点处剖面、端头处剖面见图4、图5。（2）在一个整体节点上有三种连接方式：销接、栓接和焊接。（3）杆件长、断面小、钢板薄，即杆件长细比较大。（4）杆件与桥面横梁连接，横梁接头板数量多，且位于杆件的一侧，所以上弦杆横断面属于非对称结构。（5）由于加劲梁为板桁结合结构，上弦杆上水平板伸出段作为桥面板的一部分，并在节点部位开槽，使杆件内侧整体节点板从槽口穿出，作为连接吊索或中央扣的耳板。（6）由于整体节点板与耳板于一体，在杆件组装时耳板需要穿出上水平板，所以需要在杆件组焊后再组焊耳板吊索孔的补强板，增加了耳板厚度公差的控制难度。（7）由于上弦杆直接与吊索连接，是加劲梁中主要的传力杆件，加之其构造的特殊性，杆件上的焊缝种类多，熔透焊缝及深坡口焊缝多，焊接量大，焊缝不对称，且杆件断面小，很容易使杆件产生扭曲、弯曲变形，给杆件的焊接变形控制带来很大难度。（8）本桥架设采用整体节段吊装，节段间的连接为多拼口、多方位、多角度对拼，对杆件的尺寸精度、栓孔重合率提出了更高的要求。 　　鉴于诸多复杂因素，需要制定合理的制造方案，采取可靠的控制措施，保证杆件的制造质量，确保大桥顺利架设连接。 　　3 整体节点上弦杆制造关键技术 　　制造工艺流程根据此类杆件的结构特点和制造难点，结合公司的工艺装备和制造经验，确定如下制造工艺流程：零件加工→单元件接料→组焊箱体→杆件钻孔→组焊吊索耳板补强板、各类接头板及加劲板→机加工耳板销轴孔。 　　3.1主要零件加工 　　（1）整体节点板精度控制。整体节点板与耳板于一体，属于最重要零件，其加工精度至关重要。 　　采用火焰数控切割机精确下料，销孔一并切出，并预留机加工量，待杆件箱体组焊完成后再进行机加工。在平台上，利用划针精确划线，包括斜竖腹杆轴线、水平中心线、对接端加工线及坡口、不等厚对接过渡坡线，腹杆轴线和水平中心线作为后续组装和制孔的基准，应在线的两端打上样冲眼作为标记。以竖腹杆轴线为基准加工与竖板平直段对接的端头，使之与水平中心线垂直，并加工对接端坡口及过渡坡，同时严格控制对接端至竖腹杆轴线间的距离，并预留焊接收缩量。见图6。 　　为了减小钢板的轧制应力，提高板件的平面度和切割精度，钢板在下料前应用赶板机进行赶平。同时为了消除切割应力和变形，板件切割后应进行二次赶平，保证板件平面度满足不大于1mm/m的精度要求。其他板件亦然，后面不再赘述。 　　（2） 水平板、竖板平直段精度控制。水平板、竖板平直段精度控制的关键是板边直线度和宽度公差，竖板平直段还应控制头与边的垂直度不大于1