主塔钢塔支节段制作连续匹配施工技术研究

主塔钢塔支节段制作连续匹配施工技术研究

杨萌 ,王福平

中交（福州）建设有限公司  福建福州  430014

摘要：本项目主塔为钢混双塔双索曲面结构，主塔节段通过焊接连接，节段为曲面结构增加了主塔节段制作的难度。钢塔支节段在厂内进行制作，运输至现场吊装组拼焊接。主塔塔支节段厂内通过在曲线胎架上对以制作的节段至少3+1的模式连续匹配建造，有效解决了曲面节段拼装焊接精度无法满足要求的问题，为今后类似工程提供参考。

关键词：钢塔支；预拼装；连续匹配

1 工程概况

漳州市芝山南路跨江桥梁及连接线工程（瑞京路-琥珀路）第二标段位于漳州市芗城区，起点位于姜园亭路-南江滨路交叉口，终点位于瑞京路-芝山南路交叉口，其中主桥（11#墩~14#墩）跨越九龙江，长300m，宽度36m，采用70+160+70m双塔双索面斜拉桥。
    主塔为水滴形主塔，反对称空间布置型式，主塔钢结构部分高62.069m（钢混结合面至塔顶），桥面以上塔高51.37m，横桥向宽36.5m，钢主塔由下而上分为3个部分，分别为钢混结合段（8.37m）、钢塔段（53.7m）及钢横梁段（+18.08m标高处布置钢横梁）。主塔采用矩形截面，顺桥向宽度采用直线变化，由塔顶的3.0m宽增至钢塔底的4.876m。

2  钢梁节段连续匹配工艺研究

主塔节段划分，单个主塔钢塔节段共划分为A2~A15共26个节段，节段高度3.901~7.968m，其中钢混结合段4.469m~5.401m，上塔柱钢节段高度为4.58~7.968m，钢横梁高度3.249m~2.198m其中A3节段最重，约51.2t。两个主塔净重总重量约为1839t。

图2-1钢主塔主塔节段划分图

2.1 钢塔支节段制作精度控制工艺流程

为确保钢塔支节段拼装焊接时接口对接准确，在厂内钢塔支节段时进行连续匹配，若发现节段尺寸和线型出现精度不符时，可及时进行修正，避免现场搭支架改造调整，消除现场施工风险和确保生产进度。

来料检查→下料→板材零件划结构安装线→片体制作→基准板单元上胎定位→内部隔板单元装配→两侧外板单元装配→顶面板单元盖板→焊前尺寸精度检查、调整→节段焊接→支撑工装→质量精度检查、调整→模拟搭载→搭载精度测量→精度分析→切割余量→内部打剪力钉（剪力钉不影响箱梁内部焊接的情况下，可在板单元制作装焊）→涂装→装车

2.2 胎架设计与施工

本着保证质量、实用高效、安全可靠的原则，根据单元件及总装工序生产的实际需要，制造专用的工装设备。在制造前须对这些工装设备进行复查。制作胎架主要包括：板单元切割划线平台、板单元制造胎架、节段拼装胎架。

（1）节段厂内拼装阶段胎架需满足4个以上节段（3+1的模式）同时连续匹配制作，胎架长度不小于20m，宽度不小于6m；

图2.2-1 节段拼装胎架示意图

（2）胎架由胎架立柱、胎架横联、胎架纵联组成。

（3）在基础胎位划出基准板定位横向、纵向定位检验线（地样线），用于分段基准板上胎定位及检验。

（3）胎架区域布置地样线时需注意，第1、3、4轮节段的A10、A5、A15存在桥址调节余量，与其相邻的节段地面基准线随余量沿法线方向偏移，相邻节段的基准线间距需包含余量等额外因素，以实际节段位置布置地面定位检验线，并以此作为节段定位及检验依据之一。

第1轮节段检验线布置，受A10余量影响，总尺寸横桥向X偏移8mm，桥高度方向Z偏移49mm。

图2.2-2 第1轮节段检验线布置图

第3轮节段检验线布置，受A5余量影响，总尺寸单侧横桥向X偏移50mm，桥高度Z方向偏移5mm。

图2.2-3 第3轮节段检验线布置图

第4轮节段检验线布置，受A15余量影响，总尺寸单侧横桥X向偏移43mm，桥高度方向Z偏移25mm。  

图2.2-4 第4轮节段检验线布置图

（4）胎架横联上设置牙板来控制胎架线型，牙板线型数据以地样线为参考点进行布置；

（5）胎架精度报检合格后，上塔柱节段侧板上胎定位，侧板需与胎位牙板贴合。

图2.2-5 地样线布置示意图

（6）胎架完工后需进行厂内精度报检确认后，方可进行节段制作；

2.3 钢塔支节段连续安装精度匹配建造

2.3.1 节段制作流程

箱型梁制作主纵梁及箱型横梁为全焊接结构，单箱单室截面。主要由顶板单元、底板单元、腹板单元和隔板单元组成。

（1）检测来料：检查零件的编号、项目工号、材质、炉（批）号、外形尺寸、坡口等。

（2）面板上胎架：节段采用侧板为胎，在胎架上侧造。侧板上胎后依托地样线进行板单元上胎定位。将板单元件对合胎架定位线定位,并与胎架刚性固定。拆除面板上隔板位置胶带。

（3）组装隔板单元：吊装隔板单元，对合底板上的定位线。装配时严格控制割单元件的标高及垂直度，确保满足相关的精度要求。合格后采用CO2气保焊或手工电弧焊进行点焊固定。做好隔板临时支撑，防止倾倒。

（4）组装腹板单元：吊装腹板单元，对合底板与胎架上预先画好的定位线。装配时严格控制割单元件的标高及垂直度，确保满足相关的精度要求。合格后采用CO2气保焊或手工电弧焊进行点焊固定。

（5）焊接：在专用平台上进行焊接。主焊缝采用CO2气保焊打底，埋弧焊填充、盖面。严格按照《焊接工艺规程》中要求焊接。

（6）组装顶板单元：吊装顶板单元，单元件对合地标点定位，确保满足相关的精度要求。
主焊缝采用CO2气保焊打底，埋弧焊填充、盖面。严格按照《焊接工艺规程》中要求焊接。

主塔节段在厂内单独制作，完工报检合格进行涂装，节段上下环口合拢缝焊接区域不涂，桥址安装完工后补涂环口烧损部位和其它油漆破坏的位置。

精度控制措施

（1）选择合适的焊接参数，焊接热输入符合相应的《焊接工艺规程》。

（2）采用合理的焊接顺序。先焊接顶板、底板与腹板的焊缝；两侧的平角焊和仰角焊采用多人对称焊接；长度方向由中间向两端焊接。后焊接横隔板的焊缝；平角焊和仰角焊两人对称焊接，由中间向两端焊接；两侧立角焊两人对称焊接。

（3）钢塔节段制作需连续匹配建造，不少于3+1节。各相邻节段摆放间隙100mm，距离理论端口100mm处划对合线。检查两节段合拢口平整度和对合线距离，用全站仪模拟搭载并分析数据，根据分析数据切割余量（调节段不切）。    

2.3.2节段匹配建造

板单元完成后运至节段拼装区域，上胎进行节段匹配建造；节段上胎前，预先在胎架位置划出节段的定位线检验线，以此作为节段上胎定位的主要依据。定位线检验线布置时，需考虑每个节段实际间距，节段间存在余量的需在法线方向进行检验线偏移。

单个主塔26个节段分为4轮建造；其中第1轮分上下游各7个节段连续匹配建造：

图2.3-1主塔节段第1轮制作图

第1轮节段完工报检合格后，A13节段吊往第4轮胎架区域进行匹配建造，其余节段下胎进涂。

第2轮分上下游各4个节段，受节段运输高度限制（＜3.8m），第2轮节段A2、A3、A6以板单元的形式与涂装后的A7节段一起运往桥址进行匹配建造：

图2.3-2主塔节段第2轮制作图

第3轮节段为A4、A5共3个横梁段，A5作为合拢段两端预留50mm余量；与A4匹配建造后不切除余量进涂，待A4桥址安装后，根据A4合拢端口精度对A5两端余量进行现场配切。

图2.3-3主塔节段第3轮制作图

第4轮节段为A13、A14、A15共5个节段，第1轮节段完工后A13节段吊往第4轮胎架区域进行匹配建造。也可视情况仅进行A14、A15三个节段连续匹配建造，但需在完工后对三个节段进行精度数据采集，与第1轮的A13节段精度数据进行模拟搭载分析，以确保节段精度的连续性。

图2.3-4主塔节段第4轮制作图

2.4现场施工情况

芝山大桥PM12、PM13主塔塔支节段于2019年12月18日开始厂内制作，2020年3月15日完成钢梁首节段验收，2020年7月8日，全部主塔塔支节段安装完成。
  因钢结构加工厂内制作钢梁节段采用了连续匹配技术，钢塔支节段在采用塔吊吊装安装时，均未出现接口不匹配等精度问题，有效降低了高空作业安全风险，极大地提高了钢塔支节段安装效率。   

3结束语

芝山大桥主塔钢塔支施工中采用的厂内连续匹配施工技术，有效避免现场拼装可能出现的接口错台、接口和曲面板不匹配等精度问题。也避免现场高空修正工作，降低了钢塔支节段安装的安全风险，提高了现场安装的效率，对同类型主塔节段施工具有指导意义。

参考文献

[1]《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2017）人民交通出版社

[2]《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2020）人民交通出版社

[3]赵加亮,宋华伟.预制钢箱梁节段接口匹配工艺及接口环缝焊接变形的规律[J].钢结构，2010年09期.