周巍巍 饒其文

摘 要：針對(duì)南京長(zhǎng)江第五大橋縱向鉆石鋼殼-混凝土組合索塔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過(guò)合理的制作工藝和工裝，有效保證了索塔鋼殼節(jié)段的制造精度。

關(guān)鍵詞：鋼殼-混凝土組合索塔節(jié)段;節(jié)段制造;預(yù)拼裝;胎架;制造精度

中圖分類號(hào)：TU317.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 工程概況

南京長(zhǎng)江第五大橋工程在南京長(zhǎng)江第三大橋下游約5公里，南京長(zhǎng)江大橋上游約13公里處。跨江主橋是縱向鉆石型索塔中央雙索面三塔組合梁斜拉橋，橋跨布置為80+218+600+600+218+80=1 796 m，大橋布置圖見(jiàn)圖1所示。

三塔均采用鋼殼-混凝土組合索塔，即雙壁鋼殼內(nèi)填混凝土索塔。每座索塔由下塔柱、中塔柱、上塔柱及下橫梁組成，其中下塔柱為縱向雙肢單箱三室六邊形斷面;中塔柱為縱向雙肢單箱單室四邊形斷面;上塔柱為單肢單箱單室四邊形斷面，上塔柱附含鋼牛腿和鋼錨梁，索塔鋼殼采用Q345C板材和Q235B型材，用鋼量約7 641噸。采用HRB400級(jí)鋼筋，鋼筋用量約3 265噸。

索塔鋼殼節(jié)段由內(nèi)外鋼壁板、豎向加勁肋、水平加勁肋、水平角鋼、豎向角鋼、焊釘組成。外側(cè)鋼壁板標(biāo)準(zhǔn)厚度為12 mm～20 mm，內(nèi)側(cè)鋼壁板標(biāo)準(zhǔn)厚度為6 mm，水平角鋼、豎向角鋼把內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)連接成整體;內(nèi)外壁板與混凝土塔柱結(jié)合面焊接φ22×150和φ13×150剪力釘。

鋼錨梁及鋼牛腿位于上塔柱，鋼錨梁支承于鋼牛腿上，鋼牛腿焊接于索塔內(nèi)壁板，鋼錨梁與鋼牛腿之間設(shè)置不銹鋼摩擦副。

2 鋼殼節(jié)段制造難度分析

（1）薄壁密肋，壁板單元較薄結(jié)構(gòu)剛性較弱且節(jié)段帶有傾斜角度，節(jié)段組裝時(shí)不便于設(shè)置支撐，節(jié)段斷面尺寸難以控制。

（2）塔錨匹配，上塔柱鋼殼節(jié)段中設(shè)有4個(gè)鋼錨梁，共計(jì)8個(gè)鋼牛腿，節(jié)段組裝時(shí)需確保8個(gè)鋼牛腿與鋼錨梁墊板間隙均≤1 mm，精度控制難度大。

（3）附肋豎筋，豎向鋼筋數(shù)量多，精確匹配難度大。

3 節(jié)段制造工藝

考慮結(jié)構(gòu)本身剛度及水平鋼筋穿入等特點(diǎn)，索塔鋼殼節(jié)段制作全部采用正位立式組拼方案，整體制作工藝如下：

（1）在專用平臺(tái)上布置基線，內(nèi)壁板內(nèi)腔胎架設(shè)置角度支撐，以內(nèi)胎為基準(zhǔn)，配合平臺(tái)地線立式精確定位周圈內(nèi)壁板單元，保證壁板傾斜角度（如圖3）。（2）調(diào)整內(nèi)壁板箱口尺寸及傾斜角度合格后，組裝內(nèi)、外壁板之間的勾筋，定位組裝前外壁板接寬單元，重點(diǎn)箱口尺寸及其與大地傾斜角度（如圖4）。

（3）采用同樣方法，依次定位組裝另外三側(cè)外壁板單元，調(diào)整斷面尺寸滿足要求后，調(diào)整勾筋角度，對(duì)正各層水平鋼筋接頭，連接鋼筋套筒，同時(shí)施焊內(nèi)、外壁板立位焊縫（如圖5）。（4）組焊內(nèi)、外壁板之間的水平及豎向角鋼支撐，完成節(jié)段整體制作（如圖6）。

4 節(jié)段制造工藝措施

針對(duì)索塔鋼殼的總拼難點(diǎn)，采取如下措施，確保加工制造精度滿足要求。

4.1 雙向圍擋胎架設(shè)計(jì)

胎架設(shè)計(jì)時(shí)，采用地平臺(tái)精準(zhǔn)地樣配合支撐胎架的形式，確保壁板單元組裝角度，從源頭控制鋼殼節(jié)段的制造質(zhì)量。制作專用立式組裝胎架，胎架基礎(chǔ)需牢固并具有足夠的承載力和剛度，胎架支撐平臺(tái)頂面需滿足平面度要求。在胎架底座上布設(shè)塔架，塔架設(shè)三層可水平調(diào)節(jié)的剛性撐桿，用于支靠定位內(nèi)、外壁板單元。撐桿水平調(diào)節(jié)尺寸以底座上的基準(zhǔn)線為準(zhǔn)用全站儀進(jìn)行調(diào)節(jié)，外壁板塔架周圈相連，頂部設(shè)走臺(tái)。內(nèi)、外壁板單元底邊以基線及靠擋定位，上口利用胎架可調(diào)節(jié)水平支撐，采用吊線錘，并配合全站儀精確測(cè)量控制壁板傾斜角度及箱口尺寸。

4.2 索塔鋼殼錨梁配作工藝

（1）精細(xì)化的鋼錨梁、鋼牛腿制作：鋼錨梁斷面尺寸較小但長(zhǎng)度較長(zhǎng)，長(zhǎng)細(xì)比較大，熔透焊縫密集，焊接變形較大，為消除焊接變形對(duì)鋼錨梁墊板平面度的影響，鋼錨梁采用整體機(jī)加工工藝，確保加工后墊板平面度≤0.5 mm。為確保鋼牛腿單元定位精度，上塔柱內(nèi)壁板單元制作時(shí)，將板單元先接寬，在胎架上精準(zhǔn)劃線、組裝鋼牛腿單元，翻身后定位組裝錨管，從組裝難度、焊接位態(tài)等方面，均更有利于鋼牛腿單元組裝精度，且更有利于保證焊接質(zhì)量。

（2）牛腿壁板單元整體機(jī)加工：索塔鋼殼每個(gè)節(jié)段中設(shè)有4個(gè)鋼錨梁，共計(jì)8個(gè)鋼牛腿，節(jié)段組裝時(shí)需確保8個(gè)鋼牛腿與鋼錨梁墊板間隙均≤1 mm，精度要求非常高，為此，利用大型落地鏜銑床對(duì)牛腿壁板單元合件整體機(jī)加工，確保牛腿單元上承面平面度滿足要求，為節(jié)段組裝時(shí)鋼錨梁匹配奠定基礎(chǔ)。

（3）塔錨配作總拼：上塔柱節(jié)段制作的關(guān)鍵，是確保鋼錨梁的定位精度，為此，特采用塔錨配作工藝總拼，將4個(gè)鋼錨梁利用胎架優(yōu)先定位，檢測(cè)合格后，依次定位牛腿壁板合件單元及其他壁板單元，塔錨配作，可以使鋼錨梁起到支撐壁板的內(nèi)壁板的作用，同時(shí)有效保證鋼錨梁與牛腿和壁板之間的空間位置關(guān)系。

4.3 “1+1”節(jié)段立式匹配預(yù)拼裝

（1）鋼殼節(jié)段制作完成后，按照架梁順序，在預(yù)拼裝胎架上每個(gè)塔柱進(jìn)行全橋1+1節(jié)段的立式預(yù)拼裝。

節(jié)段采用“1+1”立式預(yù)拼裝，沿鋼殼外壁板匹配件對(duì)應(yīng)位置設(shè)置立柱，立柱帶有爬梯，便于施工人員上下及進(jìn)行檢測(cè)、測(cè)量等作業(yè)，節(jié)段間環(huán)縫位置處，周圈設(shè)置施工平臺(tái)，便于測(cè)量作業(yè)及匹配件安裝等。預(yù)拼裝胎架構(gòu)造示意見(jiàn)圖10。

精確定位后，檢測(cè)兩個(gè)節(jié)段間的接口匹配、節(jié)段高度，節(jié)段基線間距、節(jié)段間線型、縱橫方向偏位等項(xiàng)點(diǎn)合格后，安裝角式匹配件，并以匹配件上的測(cè)量柱為基準(zhǔn)，測(cè)量節(jié)段斷面空間位置關(guān)系，為橋位架設(shè)安裝提供理論數(shù)據(jù)支持。

（2）附肋豎筋精確定位，采用“豎筋樣板定位法”工藝，即根據(jù)豎向鋼筋間距不同，制作不同孔距鋼筋定位樣板，在“1+1”預(yù)拼時(shí)采用定位樣板卡固在鋼筋端頭螺紋絲扣處，實(shí)施對(duì)豎向鋼筋的精確定位。

每種不同孔距的豎向鋼筋各制作樣板1套，包含圓孔樣板和半圓孔樣板，其中圓孔樣板為基準(zhǔn)樣板，設(shè)圓定位孔，半圓孔樣板為活動(dòng)樣板，設(shè)半圓定位孔。使用時(shí)先將基準(zhǔn)樣板對(duì)線于壁板縱基線處，并將該處豎筋定位點(diǎn)固十字短筋（此時(shí)基準(zhǔn)樣板可以取掉），再用活動(dòng)樣板以基準(zhǔn)樣板兩端定位孔為準(zhǔn)，手動(dòng)卡固定位附近豎筋并點(diǎn)固十字短筋，接著再用活動(dòng)樣板以已定位豎筋為準(zhǔn)同法定位附近豎筋，以此類推，直至所有豎向鋼筋定位。經(jīng)過(guò)實(shí)際使用驗(yàn)證，有效提高了橋位豎筋連接率，從不足30%提高到90%，解決了制約橋位施工進(jìn)度的難題。

5 結(jié)論

南京五橋索塔鋼殼已經(jīng)完成了橋位的架設(shè)安裝工作，經(jīng)監(jiān)理、業(yè)主等各方檢測(cè)驗(yàn)收，各項(xiàng)驗(yàn)證指標(biāo)均滿足制造規(guī)則和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。索塔鋼殼節(jié)段的制作達(dá)到了鋼結(jié)構(gòu)毫米級(jí)的制造精度要求，對(duì)今后類似結(jié)構(gòu)制造具有指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

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