一种全焊桁架节段模块化拼装方法与流程

本发明涉及一种全焊桁架节段模块化拼装方法，属于桥梁制技术领域。

背景技术：
随着社会经济的飞速发展，陆上交通的压力越来越凸显，为了解决这一压力，大量的铁路、高速公路等项目的修建势在必行，为了跨越道路通过的大江大河，大跨度的桥梁的使用就趋于必然，人们也在对不同距离的桥梁的结构进行设计。本发明研究的桥梁中，沪通大桥包括主航道桥、专用航道桥、简支钢桁梁桥以及两岸陆路引桥，全长11.072km，大桥按功能分为上下两层，分别为上层公路层，下层铁路层，如果采用传统的拼装工艺繁琐，而且在现场拼装时定位精确度很难保证，所以如果按照传统的拼装工艺远远不能满足工程周期的要求，而且在操作过程中需要将工件吊上吊下，这样又增加了安全风险，传统的桥梁制造方法适合制造跨度小的桥梁，对于全长11.072km的大桥采用传统的方法制造起来比较繁琐，操作不方便，且造桥成本高，因此急需研制一种制作方法简单、操作方便且精度高的桁架节段拼装工艺，该沪通大桥采用95个模块拼装而成，总重127927.976t。

技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种全焊桁架节段模块化拼装方法，能够降低桥梁在江面上制造的难度，提升造桥效率。为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种全焊桁架节段模块化拼装方法，其创新点在于：该方法把桁架节段的各组件分为若干个模块，各模块独立拼装；包括:S1.桁片模块的拼装方法；S2.横联片模块的拼装方法；S3.上层公路桥面模块的拼装方法；S4.下层铁路桥面模块的拼装方法；S5.公路结合段纵横梁拼装方法；S6.桁架整节段模块的拼装方法；具体包括以下步骤：S1.桁片模块的拼装方法：桁片模块包括上弦杆、下弦杆和斜腹杆，桁片模块的拼装在胎架A上完成；首先将上弦杆和下弦杆平行定位在胎架A上，上弦杆与下弦杆进行调整使其符合拱度线形，调整各方位的尺寸要求后，采用临时定位措施将上弦杆与下弦杆进行定位固定；将斜腹杆用顶镐配合安装在上弦杆与下弦杆之间，再将斜腹杆与上下弦杆节点进行焊接，先焊上弦杆与斜腹杆之间的焊缝，再焊下弦杆与斜腹杆之间的焊缝，上下弦杆及斜腹杆的中心线匹配偏差控制在≤±0.5mm；将焊接完成的整体桁片进行解体，使其变成单桁片模块，留下一段单桁片的模块作为母段，参与下一轮的拼接；S2.横联片模块的拼装方法：横联片模块包括节点、腹杆和横联片下弦杆，横联片模块在胎架B上完成；首先在胎架B上定位横联片下弦杆，横联片下弦杆按照单根制作，用盖板接料后组焊成工形弦杆且两端节点预留二切量；依次在胎架B上拼装焊接腹杆和节点，节点在横联片高度方向上预留二切量；在焊接和修整完横联片后，根据横联片体的长度和高度划线切割节点；在运输和吊装过程中采用临时连接件进行加固，以避免变形；S3.上层公路桥面模块的拼装方法:上层公路桥面模块包括公路桥面板单元和T型横梁单元，上层公路桥面模块的拼装在胎架C上完成；上层公路桥面模块组拼采用连续匹配组焊及试拼装并行的工艺方案，每轮组拼四个整节段，在上一轮拼装完成后留下一段作为下一轮的母段参与拼装；首先将公路桥面板进行二合一拼装形成公路单节桥面板，其次再将T型横梁定位在模拟弦杆的胎架C上，然后公路单节桥面板按照由中部向两侧的顺序在T型横梁上进行拼装，拼装后先将公路单节桥面板之间的纵缝焊接起来，再将横缝焊接起来，最后焊其他的焊缝，在焊接后的公路单节桥面板上划二切非基准端线，依照所划的二切非基准端线进行相邻的中部公路单节桥面板拼装，然后再拼装相邻的中部公路单节桥面板两侧的公路单节桥面板，按照以上的顺序重复安装上层公路模块；为保证公路桥面板与主桁弦杆水平板的接口匹配精度，在公路桥面板拼焊完成后，划线切割两边，控制桥面宽度；S4.下层铁路桥面模块的拼装方法：下层铁路桥面模块包括顶板单元、底板单元、纵梁单元和板式横梁单元，下层铁路桥面模块的拼装在胎架D上完成；将顶板单元与底板单元分别进行二合一拼装形成铁路单节桥面顶板与铁路单节桥面底板，将铁路单节桥面底板由中间向两边铺设，将铁路单节桥面底板焊接起来，先焊接纵缝，再焊接横缝，最后焊接板式横梁单元与顶板单元、底板单元的焊缝，胎架D放置在铁路单节桥面底板上，将板式横梁单元定位在模拟弦杆的胎架D上，将纵梁单元垂直嵌入板式横梁单元进行拼装且暂不焊接，将顶板单元拼装铺设在纵梁单元与板式横梁的上端，按照先铺设中部的顶板单元，再铺设两侧的顶板单元的顺序进行；顶板单元和底板单元分别与桁片模块的下弦杆的上下水平板熔透焊接，板式横梁单元与桁片模块的下弦杆焊接；S5.公路结合段纵横梁拼装方法：公路结合段包括横梁、纵梁和联系梁；公路结合段纵横梁拼装在胎架E上完成，胎架E上设置有纵梁、横梁定位装置及纵向横向基线；首先依照胎架上的横向基线将横梁在胎架E上依靠下支墩设定的高度进行定位，横梁定位完成后将横梁两端预留的二切量切割，然后依靠胎架E端部定位装置及纵向基线定位组装纵梁，再在两横梁之间铺设有垂直于纵梁的两道联系梁，最后进行焊缝，焊接采用先焊横梁与纵梁焊缝，后焊联系梁焊缝的顺序进行；S6.桁架整节段模块的拼装方法：桁架整节段包括桁片模块、横联片模块、上层公路桥面模块和下层铁路桥面模块；桁架整节段模块拼装在胎架F上完成，胎架F上要设置临时支撑与固定装置，确保拼装的稳定安全与拼装精度；首先在胎架F上定位一侧的下层铁路桥面模块，其次在下层铁路桥面模块的侧端采用临时定位措施安装中间桁片模块，然后在中间桁片模块的另一侧采用临时定位措施将另一侧的下层铁路桥面模块进行拼装，将两块下层铁路桥面模块在中间桁片模块两侧定位拼装完成后，再在两块下层铁路桥面模块的两侧分别安装侧边桁片模块，接着在中间桁片模块与两侧边桁片模块之间采用临时定位措施辅助安装横联片模块，最后再在横联片上方安装上层公路桥面模块；拼装完成后进行质量停止点检测，合格后解体下胎转运，留下母段参与下轮次整节段拼装；桁架整节段安装首段按照以下顺序进行拼装:(1)一侧下层铁路桥面模块定位；(2)中间桁片模块拼装；(3)另一侧下层铁路桥面模块拼装；(4)两侧桁片模块拼装；(5)横联片模块拼装；(6)上层公路桥面模块拼装；后续的桁架整节段按照以下顺序拼装推进：(1)中间桁片模块拼装；(2)两侧下层铁路桥面模块拼装；(3)两侧桁片模块拼装；(4)横联片模块拼装；(5)上层公路桥面模块拼装；上层公路桥面模块的公路桥面板以及横梁在与桁片模块的上弦杆焊接时均采用熔透焊接，下层铁路桥面模块在整节段间连接时，其顶底板单元连接为熔透工地对接，整节段间除上下层桥面板采用焊接连接外其余均采用高强度螺栓连接。所述桁片模块在桁架整节段模块拼装中，两桁片之间的弦杆采用高强度螺栓连接，桁片模块的斜杆之间也采用高强度螺栓连接。所述桁片在露天的环境中定位组装及测量需要在日出之前，避开日照影响，日照下焊接时要考虑胎型与桁片线膨胀系数影响，以防胎型变形影响尺寸精度。所述桁片组装时腹杆与上弦杆用限位档角限位不要点焊，待腹杆与下弦杆焊缝完成后再定位焊接，使之在下弦节点焊接时腹杆在长度方向上有自由伸缩的空间，减少焊接收缩对桁高的影响。所述桁架整节段模块的拼装在拼装桁片模块时，同一整节段的三片整体桁片桁高偏差方向一致，且在允许偏差范围内。所述焊接的部位在焊接完成后需要利用超声波探测仪器对焊接的部位进行探伤检测。所述胎架E的上设置的定位装置在其端部设置栓孔与端纵梁栓孔利用冲钉定位。本发明的优点在于：该全焊桁架节段模块化拼装方法实现了桥梁的模块化拼装，把桁架节段模块划分为若干小模块进行独立的拼装，都能实现相关小模块之间的匹配拼装，拼装工序合理且拼装操作简单，在生产的场地就能够将桥梁的部分模块拼装起来，降低了现场造桥的难度，减少了桥梁制造的劳动量，缩短了桥梁制造的时间，提升了工作的效率；桥梁的钢结构材料采用Q500qE的第六代高强度钢，增加了桥梁钢材的强度；在全焊桁架节段拼装的过程中每个模块的拼装都采用专门的胎架，确保了每个节段模块拼装的精度；在每个焊接部位焊接完成后均采用超声波探测仪器对焊接部位进行探伤，确保了焊接的效果。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。图1为桁架节段模块化拼装的立体图。图2为桁片模块的拼装结构图。图3为桁片模块的拼装流程图。图4为横联片模块的拼装结构图。图5为横联片模块的拼装流程图。图6为上层公路桥面模块工艺流程图。图7为下层铁路桥面模块的拼装结构图。图8为下层铁路桥面模块拼装流程图。图9为桁架整节段模块的拼装流程图。如图1至图9所示:1、桁片模块；11、上弦杆；12、下弦杆；13、斜腹杆；2、横联片模块；21、节点；22、腹杆；23、横联片下弦杆；3、上层公路桥面模块；4、下层铁路桥面模块；41、顶板单元；42、底板单元；43、纵梁单元；44、板式横梁单元；6、桁架整节段模块。具体实施方式下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。如图1至图9所示的一种全焊桁架节段模块化拼装方法：该方法把桁架节段的各组件分为若干个模块，各模块独立拼装；包括:S1.桁片模块1的拼装方法；S2.横联片模块2的拼装方法；S3.上层公路桥面模块3的拼装方法；S4.下层铁路桥面模块4的拼装方法；S5.公路结合段5纵横梁拼装方法；S6.桁架整节段模块6的拼装方法；具体包括以下步骤：S1.桁片模块1的拼装方法：桁片模块包括上弦杆11、下弦杆12和斜腹杆13，桁片模块1的拼装在胎架A上完成；首先将上弦杆11和下弦杆12平行定位在胎架A上，上弦杆11与下弦杆12进行调整使其符合拱度线形，调整各方位的尺寸要求后，采用临时定位措施将上弦杆11与下弦杆12进行定位固定；将斜腹杆13用顶镐配合安装在上弦杆11与下弦杆12之间，再将斜腹杆13与上下弦杆节点进行焊接，先焊上弦杆11与斜腹杆13之间的焊缝，再焊下弦杆12与斜腹杆13之间的焊缝，上下弦杆及斜腹杆13的中心线匹配偏差控制在≤±0.5mm；将焊接完成的整体桁片进行解体，使其变成单桁片模块，留下一段单桁片的模块作为母段，参与下一轮的拼接。S2.横联片模块2的拼装方法：横联片模块2包括节点21、腹杆22和横联片下弦杆23，横联片模块2在胎架B上完成；首先在胎架B上定位横联片下弦杆23，横联片下弦杆23按照单根制作，用盖板接料后组焊成工形弦杆且两端节点预留二切量；依次在胎架B上拼装焊接腹杆22和节点21，节点在横联片模块2高度方向上预留二切量；在焊接和修整完横联片模块2后，根据横联片模块2的长度和高度划线切割节点；在运输和吊装过程中采用临时连接件进行加固，以避免变形。S3.上层公路桥面模块3的拼装方法:上层公路桥面模块3包括公路桥面板单元和T型横梁单元，上层公路桥面模块3的拼装在胎架C上完成；上层公路桥面模块组拼采用连续匹配组焊及试拼装并行的工艺方案，每轮组拼四个整节段，在上一轮拼装完成后留下一段作为下一轮的母段参与拼装；首先将公路桥面板进行二合一拼装形成公路单节桥面板，其次再将T型横梁单元32定位在模拟弦杆的胎架C上，然后公路单节桥面板按照由中部向两侧的顺序在T型横梁上单元32进行拼装，拼装后先将公路单节桥面板之间的纵缝焊接起来，再将横缝焊接起来，最后焊其他的焊缝，在焊接后的公路单节桥面板上划二切非基准端线，依照所划的二切非基准端线进行相邻的中部公路单节桥面板拼装，然后再拼装相邻的中部公路单节桥面板两侧的公路单节桥面板，按照以上的顺序重复安装上层公路桥面模块3；为保证公路桥面板31与主桁弦杆水平板的接口匹配精度，在公路桥面板拼焊完成后，划线切割两边，控制桥面宽度。S4.下层铁路桥面模块4的拼装方法：下层铁路桥面模块4包括顶板单元41、底板单元42、纵梁单元43和板式横梁单元44，下层铁路桥面模块4的拼装在胎架D上完成；将顶板单元41与底板单元42分别进行二合一拼装形成铁路单节桥面顶板与铁路单节桥面底板，将铁路单节桥面底板由中间向两边铺设，将铁路单节桥面底板焊接起来，先焊接纵缝，再焊接横缝，最后焊接板式横梁单元44与顶板单元41、底板单元42的焊缝，胎架D放置在铁路单节桥面底板上，将板式横梁单元44定位在模拟弦杆的胎架D上，将纵梁单元43垂直嵌入板式横梁单元44进行拼装且暂不焊接，将顶板单元41拼装铺设在纵梁单元43与板式横梁44的上端，按照先铺设中部的顶板单元41，再铺设两侧的顶板单元41的顺序进行；顶板单元41和底板单元42分别与桁片模块1的下弦杆12的上下水平板熔透焊接，板式横梁单元44与桁片模块1的下弦杆12焊接。S5.公路结合段纵横梁拼装方法：公路结合段包括横梁、纵梁和联系梁；公路结合段纵横梁拼装在胎架E上完成，胎架E上设置有纵梁、横梁定位装置及纵向横向基线；首先依照胎架上的横向基线将横梁在胎架E上依靠下支墩设定的高度进行定位，横梁定位完成后将横梁两端预留的二切量切割，然后依靠胎架E端部定位装置及纵向基线定位组装纵梁，再在两横梁之间铺设有垂直于纵梁的两道联系梁53，最后进行焊缝，焊接采用先焊横梁与纵梁焊缝，后焊联系梁焊缝的顺序进行。S6.桁架整节段模块6的拼装方法：桁架整节段包括桁片模块1、横联片模块2、上层公路桥面模块3和下层铁路桥面模块4；桁架整节段模块6拼装在胎架F上完成，胎架F上要设置临时支撑与固定装置，确保拼装的稳定安全与拼装精度；首先在胎架F上定位一侧的下层铁路桥面模块4a，其次在下层铁路桥面模块4的侧端采用临时定位措施安装中间桁片模块1，然后在中间桁片模块1a的另一侧采用临时定位措施将另一侧的下层铁路桥面模块4b进行拼装，将两块下层铁路桥面模块4在中间桁片模块1a两侧定位拼装完成后，再在两块下层铁路桥面模块4的两侧分别安装侧边桁片模块1b，接着在中间桁片模块1a与两侧边桁片模块1b之间采用临时定位措施辅助安装横联片模块2，最后再在横联片上方安装上层公路桥面模块3；拼装完成后进行质量停止点检测，合格后解体下胎转运，留下母段参与下轮次整节段拼装；桁架整节段安装首段按照以下顺序进行拼装:(1)一侧下层铁路桥面模块4a定位；(2)中间桁片模块1a拼装；(3)另一侧下层铁路桥面模块4b拼装；(4)两侧桁片模块1b拼装；(5)横联片模块2拼装；(6)上层公路桥面模块3拼装；后续的桁架整节段按照以下顺序拼装推进：(1)中间桁片模块1a拼装；(2)两侧下层铁路桥面模块4拼装；(3)两侧桁片模块1b拼装；(4)横联片模块2拼装；(5)上层公路桥面模块3拼装；上层公路桥面模块3的公路桥面板以及横梁在与桁片模块1的上弦杆11焊接时均采用熔透焊接，下层铁路桥面模块4在整节段间连接时，其顶底板单元连接为熔透工地对接，整节段间除上下层桥面板采用焊接连接外其余均采用高强度螺栓连接。桁片模块1在桁架整节段模块拼装中，两桁片之间的弦杆采用高强度螺栓连接，桁片模块1的斜杆之间也采用高强度螺栓连接。桁片模块1在露天的环境中定位组装及测量需要在日出之前，避开日照影响，日照下焊接时要考虑胎型与桁片线膨胀系数影响，以防胎型变形影响尺寸精度。桁片模块1组装时腹杆与上弦杆11用限位档角限位不要点焊，待腹杆与下弦杆焊缝完成后再定位焊接，使之在下弦节点焊接时腹杆在长度方向上有自由伸缩的空间，减少焊接收缩对桁高的影响。桁架整节段模块6的拼装在拼装桁片模块时，同一整节段的三片整体桁片模块1桁高偏差方向一致，且在允许偏差范围内。焊接的部位在焊接完成后需要利用超声波探测仪器对焊接的部位进行探伤检测。胎架E的上设置的定位装置在其端部设置栓孔与端纵梁栓孔利用冲钉定位。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。