摘要：武汉市四环线汉江特大桥钢锚梁上塔柱为斜拉索锚固区，索塔锚固区承受强大的集中力作用，锚固区构造和受力状态均较为复杂，结构设计对大桥的安全十分重要。本文通过钢锚箱拼装尺寸精度和焊接质量进行研究控制，并为其他类似结构提供相关借鉴经验。
关键词：汉江特大桥钢锚箱；机械加工；控制焊接变形；精度控制
1概述
武汉市四环线汉江特大桥为预应力混凝土双塔双索面斜拉桥，桥长909m。主塔塔高均为195.1m，塔柱采用折H型索塔。每个索塔设置上下两道横梁，截面采用矩形截面。
钢锚梁单节重约8t（含钢锚梁、钢牛腿），每套钢锚梁由一根钢锚梁、两个钢牛腿组成，钢锚梁与钢牛腿间通过螺栓进行连接，钢壁板上还设置有剪力钉及索套管，钢锚梁跟钢牛腿间设置有聚四氟乙烯滑板。
示意图如下：
2制造重点、难点及工艺措施
2.1 重点和难点
钢锚梁为主要承力构件，各零件板厚较厚，焊接质量要求高，焊缝金属熔敷量大，焊接变形较大。
锚箱单元与腹板之间焊缝均为全熔透焊缝，而锚箱支撑板与水平呈不同角度，施焊空间受限，不便焊接操作。
锚垫板拼装精度要求高，承力板及承压板精确定位、焊接变形控制及检查复核方法是重点。
2.2 工艺措施
（1）制定合理的下料工艺，对关键零件进行机械加工：
a、腹板焊接边进行铣边，并预留收缩余量；
b、锚箱内隔板四周机械加工，控制精度在允许公差之内；
c、底板上螺栓孔定位线，使用钻孔样板钻出螺栓孔群；
d、顶板两条焊接边铣边加工。
（2）采取合理的拼装方法及焊接先后顺序、方向等，保证钢锚箱拼装尺寸精度和焊接质量，减少焊接变形的影响：
a、根据结构特点，将承力板、锚垫板及加劲板先组焊成井字形单元部件；
b、使用吊线校正腹板与底板之间的垂直度，腹板之间设置工艺支撑，保证锚箱上下开档尺寸一致，焊接完成并探伤合格后矫正焊接变形；
c、锚箱内部空间小，焊缝较为密集，焊接时采用边焊边调的方法，应注意采用小电流多层多道焊接，尽量减少热输入，控制焊接变形，焊接完成并探伤合格后矫正变形并锤击效应。
（3）通过焊接工艺评定试验，制定合理的焊接工艺方案，保证焊缝质量。
制定切实可行、易于操作的检验、检查方法：
a、采用单面焊双面成型的焊接工艺焊接顶板与腹板，顶板与隔板的焊缝；
b、超声波探伤及磁粉探伤。
3制造工艺
钢锚箱由锚箱单元、腹板、顶底板、垫板、内隔板及各加劲板组成，详见下图。
钢牛腿由壁板、垫板、支撑板、索导管及各加劲板组成。
每个主塔钢锚箱、钢牛腿共28套，每一套由一个钢锚箱，2个钢牛腿组成，每个钢锚箱、钢牛腿都作为一个制造单元进行制造。
3.1 钢锚箱制造
3.1.1 锚箱零部件制造
腹板下料制造
腹板底部焊接边预留5mm加工余量及焊接收缩量，下料后对焊接边进行机械铣边，铣边后腹板宽度预留焊接收缩余量。再采用半自动切割机成对切割出焊接坡口，坡口形式为单面50°V形坡口，坡口方向朝箱体外侧。
在腹板上划出内隔板、锚箱单元件的拼装定位线。
隔板下料制造
锚箱内隔板下料时四边各预留5mm加工余量，下料后机械加工周边，加工后其对角线差小于1mm，高度方向公差-1~0mm，宽度方向误差0~0.5mm，下料后按要求开出焊接坡口；
底板下料制造
底板在数控切割机上下料，下料完成并检查合格后在底板面上划出螺栓孔的钻孔定位线，用钻孔样板钻出螺栓孔群。
顶板下料制造
顶板下料时两焊接边各预留5mm加工余量，下料后对两焊接边铣边加工，加工完成后按要求开出焊接坡口。
锚垫板下料制造
采用数控切割机对锚垫板进行下料，下料时将锚孔切割至理论直径Φ-20mm，镗孔至理论尺寸。
锚箱单元制造
根据结构特点、设计要求及制造工艺方面的考虑，将承力板、锚垫板及加劲板先组焊成井字形单元部件，焊缝检验合格后，再参与钢锚梁的整体组装。详见下图：
在锚箱支撑板上划出加劲板的安装定位线，将锚箱单元加劲板合定位线与支撑板拼装并点焊固定；
合定位线安装锚箱单元加劲板，注意加劲板与锚箱单元垫板的密贴，若加劲板距离锚箱单元与腹板焊缝距离较小，则将两侧加劲板留待锚箱单元与锚箱腹板焊接完成后拼装焊接；
合定位线安装锚垫板并固定，焊接支撑板加劲板与支撑板的焊缝，焊接锚垫板与支撑板的焊缝。
3.1.2 拼装
将一侧腹板放置在垫高并操平的拼装胎架上，根据施工图在腹板上中划出锚箱单元的安装定位线，并将锚箱单元合定位线拼装，并点焊固定。
在抄平并基础稳固的平台上放置底板并固定。
将拼装固定好锚箱单元的腹板单元合安装定位线放置在底板上，采取措施控制腹板的竖直并固定。
合定位线拼装放置另一侧的腹板，采取措施控制腹板的竖直并固定，将锚箱支撑板与后装一侧的腹板上的定位线对齐，点焊固定，在腹板之间设置工艺支撑，焊接腹板与底板的熔透焊缝，焊接锚箱与腹板的熔透焊缝。
各焊缝检测合格后矫正焊接变形，矫正合格后合定位线拼装焊接内隔板。
拼装顶板，采用单面焊双面成型的焊接工艺焊接顶板与腹板，顶板与隔板的焊缝。
拼装腹板外侧的纵向加劲板。
焊缝检测合格后拼装焊接余下各加劲板。
加劲板焊接完成后矫正焊接变形，矫正完成后将锚箱翻身拼装焊接垫板（含不锈钢垫板），拼装时将各垫板与底板采用冲钉和螺栓固定后焊接，保证3零件螺栓孔群的同心。
4总结
汉江特大桥钢锚梁上塔柱为多节钢锚箱拼接而成，节段间拼装精度要求高，因此，精度控制和控制焊接变形成为钢锚箱制造的首要重难点。
通过对本次重难点的工艺措施控制，QC小组的监控等等保证了该项目钢锚箱的制造精度和焊接变形控制，为以后类似项目提供了经验。
论文作者:何飓
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/30
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