钢箱梁总拼装胎架是保障整体精度的核心工装,其设计需兼顾刚性支撑、基准统一与动态调形能力。以下从设计原则、结构设计、调形工艺及质量控制四方面展开解析。
一、设计原则与基准控制
刚性支撑体系:采用 Q345 钢桁架结构,主框架间距 3-5m,立柱截面≥H350×350,确保承载能力≥500kN/m。基础采用混凝土承台(厚度≥800mm),沉降量≤1mm。
基准统一理念:顶面设置三维坐标网格线(偏差 ±1mm),作为梁段定位基准。例如,南京长江五桥胎架通过激光投线仪投射 XYZ 轴基准,底板单元定位误差≤±0.5mm。
模块化设计:胎架分标准段与变截面段,通过螺栓连接实现快速拆装。某项目采用可旋转胎架模块,适应 ±15° 曲线梁段拼装。
二、结构设计与调形装置
主框架与可调支撑:主框架采用箱型截面(δ=16mm),纵向设置可调支撑座(行程 ±50mm),通过螺旋千斤顶实现 ±2mm 微调。横桥向设置液压调坡装置,可调整坡度 0-5%。
基准线与定位系统:胎架顶面埋设不锈钢基准条,通过全站仪建立局部坐标系,定位精度 ±0.3mm。腹板单元采用定位销与胎架固定,垂直度偏差≤1.5mm/m。
反变形预调:通过有限元模拟焊接变形,在胎架预设反向变形量(如跨中预拱度 L/1000)。沪苏通长江公铁大桥胎架预设 20mm 反拱,焊后实测拱度偏差≤3mm。
三、调形工艺与动态控制
预变形计算:根据梁段自重、焊接应力及设计线型,采用 Midas Civil 软件计算调形参数。某斜拉桥胎架预调反变形量达 35mm,抵消焊后下挠。
多维度调形:
高程调整:采用 50t 液压千斤顶分级加载,每次调整量≤2mm,配合水准仪监测。
平面调整:横向通过楔形垫块(精度 ±0.5mm)微调,纵向采用卷扬机牵引,位移偏差≤±1mm。
角度调整:曲线梁段通过旋转胎架模块(精度 ±0.1°),结合全站仪三维坐标复核。
实时监测技术:采用徕卡 TS60 全站仪动态跟踪,每调整 1 次采集 12 个控制点数据,确保梁段端口错边量≤1mm,轴线偏差≤±2mm。
四、质量控制与典型案例
过程检测:拼装后检测箱体高度(0~+2mm)、节段扭曲(≤3mm)及端口匹配精度(错边量≤1mm)。某跨海大桥通过三维扫描,整体精度控制在 ±1.5mm。
荷载试验:胎架使用前加载 1.2 倍设计荷载(如 500kN/m),持续 24 小时,沉降量≤1mm 方准入用。
应用成效:深中通道钢箱梁采用 "桁架 + 液压调形" 胎架,单节段拼装时间缩短至 3 天,端口匹配精度达 ±0.8mm,较传统工艺提升 50% 效率。