大型公铁两用三索面钢桁斜拉桥锚箱制造技术

1、大型公铁两用三索面钢桁斜拉桥锚箱制造技术燕文涛（中铁九桥工程有限公司钢梁工艺研究所 332000）摘要：沪通长江大桥基本采用双节点整体桁片式结构，上弦杆顶板上设有锚箱，锚箱空间角度种类多且复杂，逐一放样难度大、劳动强度高；锚箱（锚管）定位尺寸不易测量，定位困难。通过计算法结合办公软件EXCEL快速得出全桥各锚箱各参数值，以解决锚箱放样难题；取点法与全钻仪相结合的方法解决锚箱（管）定位难题。可为施工中放样、定位提供一种新思路。关键词：双节点整体桁片、锚箱、角度控制、组拼、定位1 锚箱总体概况沪通长江大桥HTQ-2标钢梁制造A标，采用三片主桁结构，即由两边桁片和一中桁片构成；每单桁片上弦节点分别从

2、A0至A82，共计83个节点，组合成48个梁段，其中有13个梁段为单节点（A8A11,A40A46,A81、A82），其余35个梁段为双节点梁段.在83个节点中，除11个节点（A0A4、A41A45、A82）无锚箱外，另外72个节点均带有锚箱.锚箱又分成A、B、C三种类型，A39、A47节点处锚箱为B类型,A40、A46节点处锚箱为C类型，其余全部为A类型。其锚箱分布图如下：2 锚箱三维结构示意图 图2.1 A类锚箱 图2.2 B类锚箱 图2.3 C类锚箱 图2.4 双节点上弦杆件3锚箱构件板材组成图3.1锚箱结构示意图（A类）锚箱构件组成明细(以A38节点为例)名称编号材质规格(mm)数量单

3、重 （kg)厚宽长锚拉板N1Q420qE401904.42523.41760.7锚拉板N2Q420qE402033.82626.61836.6加劲板N4Q420qE32164.7992.2441.1承压板N5Q420qE44992.27502210承压板N6Q420qE44387450250.2锚垫板N7Q420qE50570570173.9锚垫板N8Q420qE23.6570570126.9封闭板N9Q345qD20387243.9114.8封闭板N10Q345qD20387243.4114.8定位板N11Q345qD20547992.2185.2锚管N12Q355NHE9 37710701

4、87.4合计162585.14锚箱坐标系的规定4.1锚箱坐标系均采用局部坐标系，每个锚箱对应的上弦节点中心预偏点为坐标原点。X轴与所安装的锚箱上弦杆系统线预偏线重合，与安装方向相反为正（在A0至A43节点之间，X轴正方向为小节点号指向大节点号，即n n+1节点，在A43至A82节点之间，X轴正方向为大节点号指向小节点号，即nn+1）；Z轴向上为正，并与上弦杆系统线所确定的平面垂直;Y轴正方向根据右手螺旋规则确定。4.2由于上弦杆件系统线为折线，其节点为拐点，锚箱系统线也随之弯曲变化，对于双节点上弦杆件，两锚箱安装系线不在同一水平线上，如下图所示。 图4.1整个桥形拱度示意图 图4.2 A大样及

5、锚箱局部坐标示意图4.3同一节点处，边桁两侧锚箱在纵向上除与杆件系统线（X轴）有偏角，横向上还与Y轴有偏角，如下图所示，中桁锚箱只与杆件系统线有偏角。边桁锚箱需对称制造后，对称安装。5.锚箱构件各角度的含义（1）角为斜拉索中心线在锚拉板上的投影与上弦杆系统预偏线夹角在锚拉板所在平面的投影之间的夹角.（根据拆零图，斜拉索中心线在锚拉板上的投影作为系统线在板单元制造时需划出，并作为锚箱节点中心线的划线基准）。（2）角为斜拉索中心线在系统平面的投影与杆件预偏线之间的夹角。（3）角为斜拉索中心线在X轴方向与系统平面的夹角。（4）角为斜拉索中心线在Y轴方向与系统平面的夹角的补角，下图所示为A5A43之间

6、Y侧杆件。6锚箱安装主要尺寸及精度要求6.1锚箱在安装时，其系统线分别为两腹板开档的平分线在顶面上的投影（XT1）及节点处断面与顶板的交线（XT2）. 两系统线的交线为新的坐标原点.在安装时，需转换成相对于新坐标原点的坐标值，以便于测量。锚箱在安装时，主要控制的尺寸如下：a.左右两侧锚拉板系统线到系统线XT2的距离L1a、L1b。b.左右两侧锚拉板系统线到系统线XT1的距离L1c、L1d。c.锚固点在上弦杆顶板上的投影到系统线XT2的距离L2a。d.锚固点在上弦杆顶板上的投影到系统线XT1的距离L2b。e.锚固点到顶板上表面的标高L2c。f.锚管上端管中心点在上弦杆顶板上的投影到系统线XT2的

7、距离L3a。g.锚管上端管中心点在上弦杆顶板上的投影到系统线XT1的距离L3b。h.锚管上端管中心点到顶板上表面的标高L3c。注：对于双节点，还需测量两锚箱之间的间距L4，当锚箱坐标系X轴不在水平面上时，其坐标值还需根据杆件系统线与水平面的夹角进行补偿。 图6.1 主要控制尺寸示意图6.2锚箱安装主要尺寸精度要求锚箱锚管角度与水平面夹角0.1°与弦杆轴线夹角锚点位置±4注：锚管角度公差转化为距离时，其距离公差为：下列参数代替原有参数计算所得值与原有参数计算所得值之差。 (x+4) (y+4) (z+4) 替代原(x,y,z),（+0.1）替代原,（+0.1）替代原可求出L3

8、c ,L3b最大值 (x-4) (y-4) (z-4) 替代原(x,y,z),（-0.1）替代原,（-0.1）替代原可求出L3c ,L3b最小值 (x+4) (y+4) (z+4) 替代原(x,y,z),（-0.1）替代原,（-0.1）替代原可求出L3a最大值 (x-4) (y-4) (z-4) 替代原(x,y,z),（+0.1）替代原,（+0.1）替代原可求出L3a最小值7.锚箱主要控制尺寸的计算 L1a=(H1/cos+LD*tan)/tan（内侧锚拉板,H1为上弦杆纵向系统线至顶板上表面的高度）；L1b=(H1/cos-(RD+40)*tan)/tan (外侧锚拉板,40为锚拉板板厚)；

9、L1C=500；L1d=500；L2a=X（X为设计图参数表中锚点X坐标）；L2b=Y-YP(Y为设计图参数表中锚点Y坐标，YP为参数表中预偏值)； L2c=Z-724(Z为设计图参数表中锚点Z坐标)；由于锚管上端管中心点吊垂线至上弦顶板时有阻碍，需将其测量点转移至管壁外侧（见图6.1所示，锚管外壁端点为两锚拉板的中心截面与锚管的交点），则需将锚管上端管中心投影点到系统线XT1、XT2距离的值转换成锚管外壁端点投影点到系统线XT1、XT2的值（L4a 、L4b、 L4c），其公式如下：L4c=L3C-R*COS*COSL4a=L3a+R*sinL4b=L3b-RCOS*sin(L4C为锚管外壁

10、端点在顶板上的投影点到顶板上表面的标高；L4a、L4b分别为锚管外壁端点在顶板上的投影点到系统线XT2、XT1的距离；R值为锚管外壁半径)以上公式是在局部坐标系下计算出所得值，即假设上弦杆顶板通长在水平状态下，在具体杆件放样中， L2a、L2b、L2c、 L3a、L3b、L3c、 L4a、L4b、L4c还需根据杆件系统线角度进行调整，若锚箱X轴与水平面的夹角为，则其值分别如下：L2a=X+(Z-H1)*tan(锚固点铅垂线在顶板上的交点到系统线XT2的距离)；L2b= Y-YP(锚固点铅垂线在顶板上的交点到系统线XT1的距离)；L2c= (Z- H1)/COS(锚固点到顶板的铅垂距离)；L4a

11、= L4a + L4C *tan（管外壁端点铅垂线在顶板上的交点到系统线XT2的距离)；L4b= L4b(管外壁端点铅垂线在顶板上的交点到系统线XT1的距离)；L4c= L4c /COS(管外壁端点到顶板上铅垂距离)；由于锚拉板与顶板为熔透焊，需预留焊接收缩余量，则以上公式需将L1的长度变为L1+3/SIN代入公式即可。以上所有计算结果见附表！8、钢锚箱的安装步骤（双节点）1）锚箱在安装之前需先划出其系统线、定位点（锚箱系统线、节点对应处标记线、锚固点、锚管上端中心点）。图8.1锚箱系统线2)使其中一锚箱X轴所在顶板平面处于水平状态，另一锚箱X轴随系统线而变化（使用全站仪进行检测调整。锚箱X轴

12、坐标方向以A43节点为分界点，其X轴正方向如下图所示。图8.2a 双节杆件（A43节点以前）锚箱坐标示意图图8.2b 双节杆件（A43节点以后）锚箱坐标示意图 3）将上弦杆节点板系统线（与腹杆对接时的系统中心线）返至杆件顶板上，作为锚箱安装系统线XT2，两腹板开档的平分线返至顶面上作为锚箱安装系统线XT1。图8.3锚箱安装线划线4)根据放样值，调整两锚拉板到安装系统线XT1、XT2 的距离(L1a、L1b、L1c、L1d)，并分别在左右两锚拉板系统线上取点吊垂线（取点时，尽可能靠近锚拉板上端，且便于吊垂线及测量的位置）,测量其投影点到锚拉板底边线的水平距离m、n，如下图所示，调整到位后即可初步

13、定位。图8.4锚箱初步定位 5）在锚点上吊垂线，检测其在顶板上的投影点到安装系统线XT1、XT2的距离（L2a、L2b）及锚点相对标高（L2c）。图8.5锚固点坐标值示意图 6）在锚管上端，检测锚管中心点在顶板上的投影点到安装系统线XT1、XT2的距离(L3a、L3b)及管中心点到顶板的标高（L3c），若锚管上端中心点不便测量，可以转移测量点至管壁外侧，如图所示，则需对坐标进行转换。图8.6锚管坐标值测量 7)当L1a、L1b、L1c、L1d、L2a、L2b、L2c、 L3a(或L4a)、L3b(或L4b)、L3c(或L4c)均满足尺寸要求后，对锚拉板与面板进行刚性固定。 8)焊接锚拉板与顶板的熔透焊缝（焊接收缩余量建议预留3mm，分厂可根据实际情况进行调整，但各点坐标值需进行调整，详见计算公式，先焊内侧