独塔双索面斜拉桥曲面弧线钢塔施工关键技术邓银伦

独塔双索面斜拉桥曲面弧线钢塔施工关键技术邓银伦

邓银伦

中铁九桥工程有限公司江西九江332000

摘要：近几年,我国建造的大跨斜拉桥,因为钢塔制造安装的便利特点,故有较多采用钢塔。但是,钢塔在制造以及吊装运输的过程中同时也面临着很多的技术挑战。因曲面线形钢塔是该工程的制造难点,故详细研究分析曲线形钢主塔制造的关键技术。主要包括:曲面板单元的几何精度控制技术;为控制焊缝质量采取的有效措施;预拼装时,为控制好精度采取的措施。

关键词：钢塔；曲面；预拼装；焊接；控制措施；关键技术

一.工程概况

海东大道一号桥主桥由一座独塔双索面组合斜拉桥。

主桥长243米，宽44米，是一座独塔双索面组合斜拉桥，跨径布置为158+45+40=243米，主塔采用双索面，扇形布置，斜拉桥体系为平行钢丝冷铸锚式索。桥塔全高107.065m，桥面以上净高度107m，中轴线竖直，塔上部66m范围为布索区，此范围内为钢塔。钢塔轮廓为圆曲线，总高66m，桥塔在顺桥向尺寸为6~13.5m，横桥向尺寸为4.5m。塔柱采用单箱双室矩形截面。主塔三道腹板厚均为40mm。塔壁内布置有竖向扁钢加劲肋。每隔3m~3.5m布置有横向水平隔板，横隔板厚度均为16mm。

图1-1主桥桥跨布置（单位：mm）

二.钢塔关键点及工艺控制

根据钢塔节段的构造特点及制造精度要求，在制造时需控制一下几个关键项点：

2.1曲面板单元几何尺寸控制措施

（1）横向腹板板件用滚板机预弯到相近曲面板件，然后放置到专用平台火调进行局部修正。曲线零件拱度制作时根据实验结果放置反变形工艺余量，确保曲面单元件制作完成后满足设计要求，便于后期组拼精度控制。

2.2钢塔节段组装精度控制技术

（1）对参与拼装的单元件制造精度严格控制，制定合理的拼装工艺和焊接工艺，在专用的拼装胎架上进行组拼；

（2）以隔板为作为钢塔组装的内胎，是控制节段组拼精度的关键。隔板四边必须铣边，根据焊接实际收缩预留焊接收缩工艺余量。

（3）在节段端口部位设置临时支撑进行刚性固定，控制端口尺寸，锚箱单元与边/中腹板单元组拼连接处需要加多道临时支撑进行刚性固定，控制熔透焊后外形尺寸。

2.3钢塔节段焊接质量控制措施

本桥在我国西北高寒地区昼夜温差较大，钢塔焊接质量要求极高，采取以下几点进行控制：

（1）钢塔主焊缝，熔透焊缝焊材均采用高强度焊丝E501T-1L(焊丝含微量元素镍，在高寒地区防焊缝开裂)。

（2）焊前必须进行预热，焊后对焊缝进行保温处理覆盖保温棉，防止温度骤降焊缝开裂。

（3）高空吊装焊接必须采取防风措施，在焊接平台四周用防火材料围挡1.8米高封闭防风棚。

2.4钢塔预拼装精度控制措施

(1)预拼胎架控制：钢塔节段预拼装必须在专用胎架平台上进行，平台要有足够的刚度。

(2)预拼地样控制：钢塔节段预拼装前先把其锚管角度地样点及箱口四角地样点放出来，预拼完成后吊相应的地样点看是否重合来检测预拼结果。

(3)温度控制：预拼装测量应集中在早上或夜间温度恒定的时间段，减少温度对预拼精度的影响。

三.钢塔制造工艺

根据钢塔设计结构特点，考虑制作、运输、结合安装方案等因素，钢塔制造采用“板单元体→运输→桥位组拼胎架匹配拼装焊接→吊装施工→环缝焊接”的总体方案。

3、钢塔柱单节段制造工艺

1、组装胎架

以塔壁板为基准面设置胎架，胎架安装时采用激光经纬仪配合钢卷尺在地面分别作出单元件的纵、横向定位线，节段纵向中心线，节段外轮廓线、端口线等定位标记。

2、组装流程(表1)

四.塔钢梁预拼工艺

在专用水平试拼装胎架上钢塔节段按立面线形采用2+1方式预拼装，以验证整体组装质量及制作线型是否满足设计要求。

4.1钢塔节段整体基线修正

钢塔节段制造完成后，以边腹板为底面将节段水平放置，并以水准仪检测顶面高程确保节段水平；检测合格后以边腹板基准线为基准，采用全站仪、钢圈尺结合测量方法修正节段周圈的纵横基准线。

4.2钢塔节段测量点的布置

钢塔节段在水平状态下，以修正合格的纵横基准线为基准做出预拼装检测点及监控测量点，检测点布置在外壁板上，监控测量点布置在节段两端头的监控断面内，锚管监控测量点布置在锚管端头监控断面内。

4.3钢塔预拼胎架支撑点布置及地样点布置

预拼装前按照节段结构特点在隔板的位置布置支撑胎架，全面检测胎架高程，使之满足预拼装要求，根据理论尺寸将锚管及钢塔两端头监控点投影到地面上做出相应的地样点。

4.4钢塔节段二次配切

为保证钢塔节段焊接间隙符合设计要求，每节段的非基准段预留配切余量。将钢塔预拼装节段外壁板朝下一次置与胎架上，按理论定位尺寸预留间隙20mm定位钢塔节段。

4.5钢塔预拼装

预拼装顺序在专用胎位上进行，采用千斤顶对钢塔进行微调。

(1)预拼装节段精确定位

以两侧外壁板面精确定位尺寸定位钢塔节段，长度方向定位尺寸及对角线定位尺寸限制预拼节段间距及扭转，接口处定位尺寸限制节段接口错台。通过吊锚管及钢塔节段端口监控点地样限制轮廓跑偏，用水准仪测量外壁板高程控制预拼平面度。

（2）相邻接口对接缝错台调整。

为保证钢塔节段相邻口对接错台达到设计要求，节段端口200mm范围内主焊缝预留不焊段。预拼段精确定位后修正相邻接口对接错台，合格后用码板固定进行不焊段焊接。

（4）预拼装整体检测

对预拼装进行整体检测，检测主要项点为测量锚点间间距、相邻梁段检测点的对角线、锚管及梁段两端的地样点、对接焊缝间隙及错台、轴线垂直度等，检测合格后由监控单位对预拼装整体监控。

（4）安装临时匹配件及反光片

安装临时吊耳，实配安装匹配件、全站仪检测反光片。

五.结语

实践表明，海东一号桥钢塔制造过程中，通过对曲面钢塔的几何放样、组拼顺序与焊接顺序变形控制、焊接变形和预拼装等关键点进行精确控制，施工过程顺利，最终顺利合拢、通车，达到了预期效果，对同类钢塔制造有很好的指导意义。

参考文献

[1]刘传涛.南京青奥公园步行桥钢索塔制造技术中铁宝桥（扬州）有限公司，2017年.

[2]李晓龙.拱形钢塔斜拉桥施工与运营一体化检测方法研究[D].重庆：重庆交通大学，2013年.