虹橋綜合交通樞紐工程的施工詳圖設(shè)計(jì)

        作者:賀明玄 曹潔華 董翠翠    
        時(shí)間:2012-12-24 14:36:18 [收藏]
        虹橋綜合交通樞紐是高速鐵路、城際和城市軌道交通、公共汽車、出租車及航空港緊密銜接的國(guó)際一流的現(xiàn)代化大型綜合交通樞紐。東起外環(huán)線(環(huán)西一大道),西至現(xiàn)狀鐵路外環(huán)線,北起北翟路、北青公路,南至滬青高速公路,總用地約26.26平方公里
            關(guān)鍵詞:

          摘  要  通過介紹虹橋綜合交通樞紐工程的施工詳圖設(shè)計(jì),探討三維模型施工詳圖設(shè)計(jì)方法在橋梁工程領(lǐng)域中的應(yīng)用及突破。
          關(guān)鍵字  吊裝段;制造段;設(shè)計(jì)詳圖;工藝詳圖;三維模型預(yù)拼裝。
          1 工程概況
                虹橋綜合交通樞紐是高速鐵路、城際和城市軌道交通、公共汽車、出租車及航空港緊密銜接的國(guó)際一流的現(xiàn)代化大型綜合交通樞紐。東起外環(huán)線(環(huán)西一大道),西至現(xiàn)狀鐵路外環(huán)線,北起北翟路、北青公路,南至滬青高速公路,總用地約26.26平方公里,見圖1-1。

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           圖1-1 虹橋綜合交通樞紐工程的施工詳圖設(shè)計(jì)


                 I標(biāo)段的范圍為連接核心區(qū)高鐵、磁浮、東交通中心、西航站樓的環(huán)路高架系統(tǒng)。環(huán)路高架分南、北兩部分,南、北兩部分又各分東、西兩區(qū)段。以北部的東、西段為例,如圖1-2~1-3。
                ① 東段長(zhǎng)580米、均寬40米,帶一轉(zhuǎn)彎段,東段第四區(qū)段最寬處51米;
                ② 西段長(zhǎng)180米、寬16~36米,帶一轉(zhuǎn)彎段,西段區(qū)最寬處36米;
                ③ 鋼結(jié)構(gòu)總量約1.4萬噸。橋梁的主要鋼材為Q345q-D。
           

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          圖1-2 北部總布置圖 虹橋綜合交通樞紐工程的施工詳圖設(shè)計(jì)

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          圖1-3 橫斷面圖
           

          2 幾個(gè)概念介紹
                2.1 吊裝段:根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)起吊能力、位置的布置及安裝順序所劃分出吊裝區(qū)塊,即為橋梁每一區(qū)段的吊裝塊布置圖,每一吊裝塊有相應(yīng)編號(hào),如4-1、4-2、4-3、4-4等。
                2.2 制造段:又稱運(yùn)輸段,即根據(jù)運(yùn)輸限制(構(gòu)件的長(zhǎng)、寬、高及重量的限制)而劃分的工廠加工出廠的橋梁制作區(qū)塊。
                2.3 吊裝段與制造段間的關(guān)系:吊裝段由若干制造段組成,如圖2.3-1~圖2.3-2所示,即工廠加工完成的若干制造段運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng),在地面拼裝為吊裝段后進(jìn)行吊裝。   
                          

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          圖2.3-1 吊裝段示意  

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          圖2.3-2 制造段示意

          3. 項(xiàng)目的施工詳圖設(shè)計(jì)
                3.1 詳圖設(shè)計(jì)對(duì)吊裝段、制造段劃分原則:
                (1)吊裝分段的重量控制在200噸以內(nèi),在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)可調(diào)整尺寸。
                (2)沿橋長(zhǎng)方向的分段位置,橋面板、腹板、底板相互間錯(cuò)位250mm。
                (3)橋?qū)挿较虻姆侄挝恢?,橋面板、底板相互間錯(cuò)開200mm。
                (4)橋?qū)挿较虻姆侄挝恢缅e(cuò)開U型肋、球扁鋼、橫向加筋100mm。
                (5)吊裝段分段口需考慮吊裝的先后順序,先吊裝的分段塊沿橋長(zhǎng)向的橋底板比面板外伸500mm。在橋?qū)捪驑虻装灞让姘逋馍?00mm。
                (6)制造段的分段位置設(shè)定需考慮:
                1)考慮制造段運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定性,制造分段至少包含一塊腹板和兩塊完整隔板,分段寬度為腹   板間距制造段的尺寸;
                2)制造分段位置如遇人孔、筋板,則人孔、筋板移位;
                3)原材料的拼接位置需保證橋面板、底板、腹板的焊縫錯(cuò)位200mm和方便吊裝的錯(cuò)位方向。
                3.2 施工詳圖的內(nèi)容
                根據(jù)工廠加工及現(xiàn)場(chǎng)安裝的需要,詳圖分設(shè)計(jì)詳圖和工藝詳圖兩類:
                3.2.1 設(shè)計(jì)詳圖
                (1)根據(jù)吊裝分塊及加工車間布置確定制作區(qū)域后,繪制該制作區(qū)域的平面布置圖3.2.1-1,其類似于某一區(qū)域的樓面布置圖,如吊裝段4-1、4-2、4-3、4-4確定為一個(gè)制作區(qū)域,其中每一吊裝段按運(yùn)輸條件劃分出多個(gè)制造段。

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          圖3.2.1-1 制作區(qū)域平面布置圖 虹橋綜合交通樞紐工程的施工詳圖設(shè)計(jì)

          (2)針對(duì)制作區(qū)域平面布置圖對(duì)每一橋?qū)?、橋長(zhǎng)的不同位置作剖面圖3.2.1-2。沿橋長(zhǎng)方向的每一道有變化的橫隔板線、橫向加筋均作剖面圖,剖面號(hào)為數(shù)字,且唯一。沿橋?qū)挿较蛎恳坏栏拱寰髌拭鎴D,剖面號(hào)為大寫字母,且唯一。剖面上需反映:①制造分段的位置尺寸;
                ②各零件號(hào);③隔板(橫向加筋)的安裝位置標(biāo)記;④焊接符號(hào)和方向。
           

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           圖3.2.1-2 制作區(qū)域平面布置圖及剖面圖
           

          (3)制造段構(gòu)件詳圖:每一制造段(運(yùn)輸段)的構(gòu)件詳圖,其內(nèi)容中包含:
                1)制造段的面板、底板圖,圖面中反映出腹板、U型加勁、球扁鋼加勁肋等零件的安裝位置信息;
                2)對(duì)于有特殊構(gòu)造的部位,如橋墩位置、廊橋牛腿位置等,可采用局部剖視圖表達(dá);若剖面與布置圖中剖面重合時(shí),剖面號(hào)采用布置圖中的相同字母、數(shù)字以便于對(duì)應(yīng)一致;
                3)圖中的剖面視向規(guī)定為面向橋長(zhǎng)的外側(cè),即橋?qū)捴械臉?biāo)高高的一側(cè);
                4)圖中局部詳細(xì)說明的部位,標(biāo)定取出點(diǎn)的位置,局部說明要保持原方向;
                5)完整的零件圖,對(duì)于腹板、隔板要反映出橋面的標(biāo)高變化,圖上有安裝位置標(biāo)記。
                3.2.2 工藝詳圖
                (1)胎架定位點(diǎn)坐標(biāo)圖
                按制作區(qū)域?yàn)閱卧鰣D,以道路中心線為0.000標(biāo)高,提供橋箱體腹板與隔板、加勁板相交點(diǎn)的Z向坐標(biāo)。該Z向坐標(biāo)綜合考慮橋面的坡度及拱度。
                (2)現(xiàn)場(chǎng)吊裝段的吊點(diǎn)、支點(diǎn)位置圖3.2.3-1。
                以吊裝段4-1~4-4為例,按圖3.2.2-1所示的吊點(diǎn)布置,確定出每個(gè)吊點(diǎn)的重量,合理安排吊機(jī)。同時(shí),因?yàn)椴捎秒p機(jī)四點(diǎn)抬吊不對(duì)稱構(gòu)件的計(jì)算屬于超靜定問題,鋼絲繩的長(zhǎng)短會(huì)影響載重的分配,為了確保每個(gè)吊點(diǎn)不超重,一臺(tái)行車的2各吊點(diǎn)即1#、2#采用同一根鋼絲繩。

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          圖3.2.3-1 吊裝段吊點(diǎn)布置圖


                (3)運(yùn)輸分段在制作時(shí)翻身的吊點(diǎn)、支點(diǎn)位置圖
                吊點(diǎn)按吊裝的位置設(shè)計(jì)成二類,大吊點(diǎn)焊接于橋底板處側(cè)向筋板處,主要目的是構(gòu)件制作時(shí)翻身;中吊耳用于構(gòu)件的起吊、平移。吊耳必須安裝在隔板或腹板位置上;吊耳的大小按照安全負(fù)荷40噸選擇。
                (4)吊裝段的橋墩定位圖,利用三角法定位和復(fù)位。此圖可用于安裝和檢驗(yàn)。
                (5)橋體面板、底板的排料圖,圖中表達(dá)了分段的尺寸,制造段的相對(duì)位置標(biāo)記。橋長(zhǎng)方向?yàn)椴牧宪堉品较颉4藞D可使鋼板間的拼接有效地避開運(yùn)輸段間的拼縫,又可用于檢驗(yàn)。
                (6)球扁鋼、U型肋的中心線在面板上的位置圖,即類示于鋼梁連續(xù)整體布置圖,同時(shí)利用此圖可畫出油漆范圍布置圖。
                3.3 施工詳圖設(shè)計(jì)過程和步驟
                運(yùn)用三維實(shí)體建模出圖進(jìn)行深化設(shè)計(jì)的過程,其本質(zhì)就是進(jìn)行電腦預(yù)拼裝、實(shí)現(xiàn)“所見即所得”的過程。建出的三維實(shí)體模型與以后實(shí)際建造的建筑完全一致,所有加工詳圖(包括布置圖、構(gòu)件圖、零件圖等)均是利用三視圖原理投影生成的,因此可以保證鋼構(gòu)件精度達(dá)到理想狀態(tài)。以下是虹橋樞紐局部橋體箱梁三維實(shí)體建模設(shè)計(jì)的過程及步驟演示: 
                 

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          完成以上步驟后,便可直接生成制造段的構(gòu)件詳圖,制作區(qū)域布置圖、剖面圖,以及各類工藝用詳圖。
                3.4 利用三維實(shí)體模型實(shí)現(xiàn)吊裝分段間的預(yù)拼裝
                3.4.1實(shí)測(cè)分段前、后接口的截面數(shù)據(jù),接口檢查記錄表見圖3.4.1;
           

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          圖3.4.1 接口檢查記錄表
           

          3.4.2 根據(jù)接口處的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分別繪制分段前、后接口斷面,并以道路中心線為基準(zhǔn)進(jìn)行疊加,觀察兩斷面間的誤差;
                3.4.3 根據(jù)以上實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)搭建三維實(shí)體模型,更為直觀觀察構(gòu)件之間現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接處的對(duì)接情況,詳見圖3.4.3。
            

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          圖3.4.3 三維模型模擬預(yù)拼裝

                4 三維實(shí)體建模詳圖設(shè)計(jì)在橋梁施工詳圖設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及突破
                4.1 為解決橋面泄水問題,橋面不是平直的,而是有坡度和拱度的,即橋面在同一橫截面內(nèi)由眾多非規(guī)則拱線組成。利用三維實(shí)體建模的技術(shù)優(yōu)勢(shì),在構(gòu)件建模時(shí)直接通過詳圖中的零件反映出橋體的拱度,因此從同一模型中導(dǎo)出的胎架圖、構(gòu)件圖、零件圖有著極好的匹配性。
                4.2 利用三維實(shí)體模型可精確定出吊裝分塊的重量和重心位置,從而合理安排吊點(diǎn)的分布位置,消除吊裝過程中的不安全因素。
                4.3 為消除制作過程中的積累誤差,確保各制作區(qū)塊之間連接無誤,吊裝段間需進(jìn)行預(yù)拼裝。但是預(yù)裝需要時(shí)間和場(chǎng)地,如果通過有效的管理和控制方法,對(duì)同時(shí)進(jìn)行制作的部件經(jīng)測(cè)量得數(shù)據(jù)后,通過計(jì)算機(jī)三維模型模擬進(jìn)行預(yù)裝,對(duì)預(yù)裝錯(cuò)邊量超差的進(jìn)行矯正,同樣可以達(dá)到預(yù)裝的效果。

          參 考 文 獻(xiàn):
                [1] 《TEKLA STRUCTURES使用手冊(cè)》 2006
                [2] 《市政公用工程設(shè)計(jì)文件編制深度規(guī)定》北京 建設(shè)部,2004.
                [3] 《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》人民交通出版社,2004
                作者簡(jiǎn)介:賀明玄:寶鋼鋼構(gòu)有限公司總工程師
           



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