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[技术] 美国旧金山海湾大桥钢结构制作及解决方案 [复制链接]

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桥梁网 发表于 2011-11-25 11:57:48 |显示全部楼层 |          |
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美国旧金山海湾大桥钢结构制作及解决方案


文/张陕峰


美国旧金山奥克兰海湾大桥总跨度为565m,其中左跨180m长,右跨385m长(见图1)。这座正在建造的自锚式悬索桥成为桥梁界设计和制造的一个挑战,目前引起国际桥梁界越来越多的关注。本文主要介绍了奥克兰海湾大桥钢塔和钢箱梁制造的总体工艺及预拼装技术。

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制造背景


2006年,振华重工被指定为美国新海湾大桥所有钢箱梁和钢塔的钢结构供应商,提供钢塔和钢箱梁在内的45000t钢结构、15000t临时安装桁架和临时塔钢结构,同时提供1700t起吊能力的浮吊供岸边桥梁安装。

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钢塔总高为160m,分成4个节段,塔柱为变截面5边形结构,由20层联系横梁互相连接塔柱(见图2)。

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奥克兰海湾大桥钢箱梁总长为605m,宽度约为70m,高度为5.5m,典型的单跨钢箱梁节段宽度约为28m,整个钢箱梁有独立的东侧钢箱梁和西侧钢箱梁组成,并由一系列的联系横梁连接,主体结构为栓焊结构。钢箱梁的材料选用ASTM A709M GR.345(见图3)。

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振华重工指定长兴基地作为这个令人关注的项目的制作和安装基地。长兴基地位于长兴岛,在中国东海之滨,距离桥位约11300km。它占地面积超过300万平方米,拥有深水岸线5公里,其中3.7km岸线为重型码头,适用于大型船舶的装卸。

超过2500名员工参与制造这座钢桥,总承包商ABF公司雇佣了近200个检验员,加州交通部雇佣了近60个检验员。在这个过程中,超过50万平方米的场地和车间,被用于这个桥梁项目。在制造过程中,工程的顺利完成,先进的技术和设备均起着尤为重要的作用,其中包括电脑数控切割技术,及钢板校平机,铣边机、U肋倒角机、电脑数控U肋折弯机、多头龙门焊机、电脑数控钻孔机等设备。

一系列重大的制造关键技术被应用到预处理、制作、检验、预拼装和运输中,详见如下。


钢塔制造


钢塔塔柱制作的关键点主要包括厚板焊接、塔柱装配精度的控制、塔柱机加工和整体预拼装。


厚板焊接


钢塔柱面板厚度较大,最厚为100mm,面板对接主要为60mm与90mm对接、75mm与100mm对接,面板焊缝坡口深,CJP焊接内在质量和焊接变形控制难度大。

为了释放钢板轧制应力,采用在钢板下料前先采用钢板校平机校平,然后采用一个22m长的铣边机进行机加工焊缝坡口,以确保加工精度和焊接质量(见图4、图5)。

[attach]5316[/attach]

焊接前,采用卡码将厚板与胎架固定,用于控制厚板对接的角变形。增加两端及中间的定位焊的长度,用整体引熄弧板进行两端加强,同时增加电加热板,使热膨胀均匀,防止旁弯。最终,通过翻身焊接来控制厚板焊接变形。

钢塔装配

塔柱单元的大尺寸、变截面意味着几何精度的控制至关重要。最大钢柱节段长为47.175米,重约1300吨。塔柱为变截面不规则五边形,塔柱之间的内、外部连接板及纵向加劲连接板通过高强度螺栓栓接而成。影响塔柱成型质量的因素有焊接收缩、面板平整度、旁弯、纵向筋装配位置及垂直度等。通过尺寸控制,将所有的不利因素消化在板单元、隔板组件制作过程中(见图6)。

[attach]5317[/attach]


为了满足两塔柱之间严格的尺寸控制要求,振华重工按照塔柱端部尺寸制作了标准段,用于匹配每段塔柱,一共制作了24个模板去匹配4根塔柱(见图7)。

[attach]5318[/attach]


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