新一代钢塔制造技术.doc

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1、新一代钢塔制造技术史永吉1王辉2（1屮国铁道科学研究院2北方工业大学建筑工程学院）内容简介索支撑桥梁的钢塔，是垂直立置的以受压为主的斥弯构件，在设计、制造和架设等方面与水平设置的钢梁（板梁、桁梁、箱梁）有很大的不同，其几何精度（如垂直度D/H,D■塔顶偏位,H・塔高）对设计、制造和架设有着重要影响。对于垂直度耍求1/10000容许误差的钢塔制造而言，除耍确保受组装、焊接变形影响的断面尺寸精度以外，需把高精度的自动跟踪激光测量仪、精密切削机床、支撑反力控制平台、基于计算机精度管理系统的数控（NC）作业法

2、等社会上单项先进技术组合成新的技术体系，用于对钢塔节段端面进行机加工和塔柱的预拼装。本文对与此和关的问题作一概要介绍，希望有助于钢塔建设的发展。新一代钢塔制造技术史永吉I王辉'（1屮国铁道科学研究院2北方工业大学建筑工程学院）2011年7月1•索支撑桥梁的钢塔1.1索支撑桥梁形式1・2钢塔的应用与发展1.3钢塔与钢加劲梁的区别2.钢塔的几何精度2.1钢塔垂直度设定值2.2钢塔节段及预拼装精度标准举例3.钢塔制造3.1钢塔节段的合理分割3.2钢塔的制造流程3.3精度管理3.4钢塔预拼装4.结束语1•索支

3、撑桥梁的钢塔1・1索支撑桥梁形式索支撑桥梁是指悬索桥和斜拉桥，由主塔支撑缆索、索支撑主梁，作用在主梁的恒载和活载，通过缆索和主塔传递给基础和地基。（1）悬索桥b）交叉腹杆刚构图1・1悬索桥及主塔基本形式（2）斜拉桥主塔小门形和H形塔纵向横向纵向横向纵向/✓///✓✓✓✓/纵向b）A形和菱形塔c）倒Y形塔d）单柱塔图1.2斜拉桥及主塔基本形式1・2钢塔应用与发展(1)钢塔的优点•自重轻，约为RC塔的1/5—1/8,从而可大大减小基础规模。•抗震性能优越(韧性率远大于RC结构)。•施工速度快。(2)钢塔的

4、应用与发展%1美国美国从19世纪结束至20卅纪屮期在东、西海岸建设了许多大跨度悬索桥。1903年建成的Williamsburg桥是世界丄第一座钢塔悬索桥，钢塔为桁架钏接结构,见图1.3o1937年建成的金门桥(GoldenGateBridge)主跨长1280m。钢塔为封闭式箱体钏接结构，塔高227m,见图1.4。图1.3Williansburg桥图1.4GoldenGate桥%1徳国以及西欧二次世界大战后，德国建成了许多钢梁、钢塔斜拉桥，图1.5为1969年建成的Knie桥，焊接钢塔。图1.6为英国于

5、1966年建成的Severn桥，主跨长988m,首次用抗风性能较优的扁平钢箱梁代替过去的钢桁梁，提高了经济性，焊接钢塔,塔高122m。图1.5Knie桥图1.6Severn桥%1日本20世纪末期口本建成了许多大跨度钢梁、钢塔悬索桥和斜拉桥。图1.7为1998年建成的明石海峡桥，悬索桥，主跨长1990m,栓焊钢桁梁，焊接钢塔，塔高286m。图1.8为1999年建成的多多罗大桥，斜拉桥，主跨长890m,钢箱梁，焊接钢塔，塔高220mo图1.7明石海峡桥图1.8多多罗桥%1屮国图1.9是2006年建成的第-

6、•座钢塔斜拉桥，主跨长648n),钢箱梁，焊接钢塔，塔高215m。正在建设的钢塔悬索桥有泰州长江大桥和马鞍山长江大桥。图1.9南京长江三桥1・3钢塔和钢加劲梁区别索支撑桥屮的钢塔与钢加劲梁在结构设计，制造和架设等方面有很大的不同，如表1.1所示。表1.1钢塔和钢加劲梁区别比较项目钢塔钢加劲梁空间姿态垂直立置水平状设置受力状态以压为主，兼受弯矩承受弯矩和剪力（斜拉桥还承受轴力）结构特征%1计算图示：桥轴向：上端较支，下端固定的压挠构件垂直于桥轴向：下端固支的刚构%1塔柱断面：通常为矩形%1节段间连接：•

7、焊接•端面金属接触+HTB连接•端面金属接触+张拉型长螺栓连接%1荷载：除考虑主荷载外，还需要考虑基础转动和沉降引起塔顶的偏位。（一般取H/1000—H/2000）%1计算图示：弹性支撑于巾索/斜拉索的多跨连续梁%1主梁结构形式：桁架、板梁，箱梁%1节段间连接：.HTB连接•焊接支撑方式多数为用锚固螺栓与承台混凝十刚接弹性支撑于M索/斜拉索上制造特点%1板厚（底板厚度达200mm）,悍接难度大，断面尺寸精度要求严%1儿何精度要求高，垂直度W1/10000,节段轴心线与端血直角度W20",端面平面度W0

8、.2mm,需采用计算机管理的数控（NC）作业法进行端面机加工%1需采用连续节段预拼法，确认钢塔的垂直度和各节段间端面金属接触率%1钢箱梁制造把箱梁节段上下翼缘，纵横腹板合理分割成带肋的单元件，然后在胎架上连续匹配组装、焊接成钢箱梁节段，并在胎架进行预拼装%1钢桁梁制造在胎架上组装、焊接成带节点的杆件，然后进行部分平面或立体预拼，验证其制造精度架设特点%1主塔安装精度：垂育度W1/5000%1用吊机逐段安装或大段安装%1悬索桥通常用缆载巾机逐段安装%1斜拉