港珠澳大橋青州航道橋鋼錨箱整體組裝技術研究

安雪松

(中鐵山橋集團有限公司,河北秦皇島 066205)

港珠澳大橋青州航道橋鋼錨箱整體組裝技術研究

安雪松

(中鐵山橋集團有限公司,河北秦皇島 066205)

根據港珠澳大橋青州航道橋鋼錨箱的結構特點,介紹其在車間整體組裝過程中采取的技術方案,以控制鋼錨箱整體組裝精度,使鋼錨箱成品各部尺寸滿足規定要求。

鋼錨箱 整體組裝 技術方案

According to the structure characteristics of the steel anchorage box of Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge’s Qingzhou channel bridge,the technology program used for shop assembly to be introduced,to control the assembly accuracy of steel anchorage box and ensure the dimension of all the parts meet the requirements.

Steel Anchorage Box Shop Assembly Technology program

1 工程概況

港珠澳大橋青州航道橋采用雙塔鋼箱梁斜拉橋，橋跨布置為110+236+458+236+110=1150m，雙向四車道，鋼箱梁總寬35.8米。中跨和次邊跨布設斜拉索，邊跨不布設斜拉索。主梁采用流線型扁平鋼箱梁。斜拉索采用扇形式布置，雙索面，在外側錨固。索塔采用橫向H形框架，塔柱為鋼筋混凝土構件；下橫梁為預應力混凝土構件，為底緣呈圓弧線形的變高度結構；上橫梁剪刀撐采用鋼結構，采用“中國結”造型；塔柱斷面形狀考慮了結構受力需要和建筑景觀效果的要求。青州航道橋鋼結構總重2.7萬噸。

2 鋼錨箱結構特點

鋼錨箱設置在上塔柱中，橋梁第3~14對斜拉索錨固在鋼錨箱上。鋼錨箱共分12種節段類型，全橋鋼錨箱共計48個。

單節段鋼錨箱長5.2m，寬1m，高為2.5m和3m兩種類型。鋼錨箱是由側拉板、端部承壓板、腹板、錨墊板、橫隔板、連接板及加勁類等組成的空間箱型結構。其中側拉板主要承受斜拉索水平拉力，兩側表面設置豎向人孔，外側設置兼作連接板的豎向加勁肋。端部承壓外側設置剪力釘以與索塔塔壁混凝土連接。腹板為將索力傳至側面拉板上的重要板件，厚40-60mm，高度隨斜拉索角度不同而變化，腹板兩側設置加勁肋；橫隔板水平設置于兩側面拉板之間，在斜拉索張拉時作為施工平臺使用；錨墊板厚80mm，根據斜拉索張拉力的不同，錨墊板采用兩種規格，分別是740mm×740mm和640mm×640mm。斜拉索套筒分兩段制造，預留段在工廠中與鋼錨箱焊接，另一段在工地采用高強度螺栓與預留端連接。

鋼錨箱主體結構采用耐候鋼制造，因此鋼錨箱不需進行涂裝，靠其自身生成穩定的鈍化層，實現運營年限內的有限防腐。

圖1 港珠澳大橋青州航道橋效果圖

圖2 鋼錨箱結構示意圖

3 鋼錨箱整體組裝要點及難點

鋼錨箱中心位于以11.2：1傾角傾斜的直線上，箱體截面為平行四邊形。內部錨頭組焊件因為鋼錨箱中心線的傾斜而結構復雜，主要表現為組焊件空間異形，大大增加了劃線與機加工難度。因此在制定鋼錨箱整體組裝技術方案時需謹慎考慮各組裝步驟的細節，提前做好組裝工裝以達到控制鋼錨箱成品質量的目的。同時鋼錨箱預拼裝時要求預拼裝直線度不大于3/10000，因鋼錨箱上下端面機加工存在加工誤差，容易造成預拼裝直線度超差而不符合文件要求。

4 鋼錨箱單元件組焊

鋼錨箱在整體組裝前，需要完成錨頭塊體單元、橫隔板單元、外接套筒單元的組裝與焊接。其中錨頭塊體單元是空間異型結構，組裝完成后需進行整體機加工以確保精度。

鋼錨箱錨頭塊體組焊技術方案要點為：

(1)錨下承壓板劃線。根據錨下承壓板上橫向中線劃腹板組裝線，應先劃腹板中心線，后根據中心線劃腹板邊線。腹板橫向定位點做樣沖標記。劃線須用劃針，腹板中心線平行度公差0.5mm。

(2)錨下承壓板與腹板組焊。腹板與錨下承壓板組裝時縱向按腹板邊線定位，橫向使腹板中心線與錨下承壓板的縱向中線對齊，此時注意腹板平面與錨下承壓板平面垂直。

(3)錨頭塊體整體機加工。加勁肋組焊完成后，機加工錨下承壓板端面、索孔及腹板兩邊。機加工時要保證腹板兩機加工面之間的垂直距離符合公差要求。

5 鋼錨箱整體組裝

單元部件制作完成后，在胎架上進行整體組裝。整體組裝重點步驟為：

圖3 錨下承壓板劃線

圖4 錨下承壓板與腹板組焊

圖5 錨頭塊體整體機加工

圖6 鋼錨箱整體組裝順序1

圖7 機加工劃線示意圖

圖8 鋼錨箱整體組裝順序2

5.1 組裝錨頭塊體單元(見a)

首先將一面側拉板置于組裝平臺上，組裝錨頭塊體單元。組裝時使側拉板邊緣與胎型擋角密貼，用平尺檢測并調整使錨下承壓板外端面與側拉板上的錨下承壓板外邊線重合，錨下承壓板中線交于錨點中心標記上，誤差控制在±0.5mm。同時檢查腹板平面與側拉板上腹板外邊緣線的重合情況，偏差大時查找原因并糾正。焊接過程中，注意側拉板的焊接變形，并配合火焰修整

5.2 組裝橫隔板(見b)

根據橫隔上頂面線組裝橫隔板單元，橫隔板與側拉板成11.2：1角度傾斜。橫隔板與側拉板的定位焊在距錨頭單元1000mm范圍內不允許進行定位焊。

5.3 組裝上部側面拉板(見c)

首先使側拉板與胎型擋角密貼，用吊錘檢查端面上的線是否在同一位置，保證兩塊側面拉板的相對位置準確，檢查上下兩塊側拉板中心線是否在同一鉛垂面上，誤差應不大于0.5mm。用平尺檢測錨下承壓板外端面與側拉板上的錨頭定位線重合率，使其誤差控制在不大于1mm的范圍內。再次測量錨孔中心距(距離+4)，在經專檢確認合格后完成側拉板與錨頭單元、隔板單元的焊縫焊接。焊后修整并探傷，保證側拉板平面度≤2mm，側拉板間間距偏差≤1mm。

5.4 組裝端部承壓板(見d)

在端部承壓板上，以承壓板中心線為基準，向兩邊平行劃側拉板組裝邊線。側拉板邊與端部承壓板上組裝線對齊，側拉板上檢查線與端部承壓板上檢查線分別對齊。焊接側拉板與端部承壓板坡口角焊縫、錨箱腹板與端部承壓板坡口角焊縫。焊接錨箱腹板與端部承壓板坡口角焊縫時，要采用邊焊接邊修整的方法，防止出現過大變形。組裝公差要求：箱口對角線差≤3mm，錯邊量≤3mm。組裝錨墊板時確保錨下承壓板索孔中心線與錨墊板中心線對齊，保證索孔同心度。錨墊板與錨下承壓板間隙應不大于0.2mm。定位焊焊接錨墊板。

5.5 鋼錨箱端面機加工(見e)

(1)立體劃上下端面(側拉板)機加工線。箱體空間位置調整：通過經緯儀調整鋼錨箱端部承壓板外側垂線，使其鉛垂于大地，以保證鋼錨箱以11.2：1的角度傾斜。通過經緯儀調整側拉板中心線，亦使其鉛垂于大地。檢查錨點中心標高，高度差偏差不得大于2mm。以錨點中心為基準，沿箱體上下端面周圈劃機加工線，保證上、下端面相平行。綜合協調利用各項允許偏差，使各部尺寸和參數組合處于最佳。

(2)端面機加工。加工前將鋼錨箱卡固在機加工胎架上，使用移動臥式鏜床對鋼錨箱側拉板兩端面機加工。機加工完成后焰切側拉板兩端坡口。

5.6 組裝水平連接板及豎肋板(見f)

水平連接板組裝成框架，焊接對接焊縫并探傷。使用工藝板控制開口間距，框架與鋼錨箱組裝后拆除。每個鋼錨箱含有2組框架，框架成對組裝，注意坡口方向。框架中心線返到端面，與端部承壓板中心線對齊。座板上平面劃中心線，根據中心線向兩邊平行劃側拉板邊線，劃端部承壓板邊線，注意端部承壓板邊線與中心線相垂直。按線組裝水平連接板框架、加勁肋、座板及豎向連接板，焊接并探傷需探傷的焊縫。豎向連接板分中組裝，兩豎向連接板之間的距離≤1mm。組裝完成后焊接其余剪力釘。

水平連接板組裝完成后按照步驟(五)進行二次端面機加工。

5.7 預拼裝

為保障鋼錨箱整體尺寸精度和螺栓孔重合率，應進行整體預拼裝。預拼裝在專用預拼裝胎架上進行，每次預拼裝3~4個節段，預拼裝高度7.5米~10.5米。鋼錨箱預拼裝檢查合格后，安裝錨管套筒。組裝時使用專用定心工具測量并調整套筒出口點坐標滿足±3mm要求后定位焊接，根據測量數據調整錨墊板位置。預拼裝時將端部承壓板及豎向連接板的拼接板使用沖釘定位并用螺栓緊固，對未鉆制的螺栓孔位置做好標記，待預拼裝解體后鉆制端部承壓板及豎向連接板上部高強螺栓孔。

6 結語

鋼錨箱結構復雜，其單元制作及整體組裝精度要求非常高。本文對鋼錨箱在組裝過程中的工藝流程及要點、控制措施等進行了比較詳細的介紹，采用這些措施保障了鋼錨箱的制造質量，同是大大加快了橋梁的架設的速度。我們將通過此工程的成功數據和經驗，為同類鋼錨箱的組裝提供有利的技術保障。

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