深中通道锚碇上方大节段钢箱梁吊装卸船方案比选及吊具设计

深中通道伶仃洋大桥东、西泄洪区非通航孔桥为跨径110 m的连续钢箱梁桥,有2孔钢箱梁上跨伶仃洋大桥海中锚碇。因中山大桥提前合龙,受通航限制,该区域共20片大节段钢箱梁(4片长86.1 m,重1097 t;16片长110 m,重1408 t)需由武船中山基地码头船运至中铁南方基地码头吊装卸船,转运后再由“天一号”运架一体船取梁。根据中铁南方基地码头2台2000 t龙门吊情况,进行大节段钢箱梁吊装卸船方案比选及配套吊具设计。对单钩单梁、双钩单梁、双钩双梁3种吊装卸船方案进行分析,考虑经济性和操作便利性,选择双钩双梁方案。根据吊装需要,设计4套相同的吊具(主要由扁担梁、销轴、绳轮、绳圈和卸扣等组成),110 m和86.1 m大节段钢箱梁分别设置16套和12套吊点,每根扁担梁下设4个吊耳。采用MIDAS软件建立钢箱梁及扁担梁整体模型,分析钢箱梁、吊具及连接构件的力学性能。结果表明:钢箱梁、钢箱梁吊耳及连接螺栓、扁担梁、扁担梁吊耳及销轴的受力均满足规范要求。设计的吊具已成功应用于20片大节段钢箱梁的吊装卸船施工。

T形接头“部分全熔透焊缝”焊接质量控制方法

足够的焊缝尺寸是保证焊接结构连接强度的前提条件,然而过度焊接会造成焊接变形量大、加工成本高等不利影响。鉴于T形接头清根全熔透焊接工艺存在一定的弊端,提出“部分全熔透焊缝”质量控制方法:以全熔透焊缝检测一次合格率控制焊缝内部质量,以未焊透焊缝最低熔深要求作为焊缝内部质量验收指标。对于高承载要求的T形接头焊缝,基于焊缝性能需求,采用“部分全熔透焊缝”焊接质量控制方法,实施免清根焊接工艺,可实现焊接质量、焊接效率、焊接成本三者之间的有效统一。此外,还介绍了“部分全熔透焊缝”质量控制方法在钢桥面板U肋焊缝中的应用案例。

钢箱梁横隔板与底板U肋配合精度控制

在钢箱梁拼装中横隔板槽口与U肋结构因制造过程精度偏差或累计误差导致总装中出现干涉造成手工切割,给后续焊接造成质量隐患,一直是钢箱梁桥制造过程中质量通病之一。深中通道伶仃洋大桥钢箱梁悬索桥结合智能装备的应用,针对大型横隔板槽口、底板单元件等从下料、单元件的制造到节段拼装系统性工艺优化和质量管控所取得的显著提升效果进行总结和探讨。

对“基于实测数据的特种球形压力容器爆破压力计算公式”一文的商榷

为给比较、选择与确定合适的钢制球形容器爆破压力计算公式提供依据,建立了评价计算公式精度的准确性与集中性指标.基于59组实测数据,分析了钢制球形容器爆破压力4种计算公式的精度.得到如下结论：公式的准确度（爆破压力计算值与实测值之比）平均值与变异系数分别是其精度准确性与集中性的评价指标;对于多层球形容器,当材料屈强比为0.720 9-0.847 5且容器径比为1.053-1.107时,中径公式准确度平均值为0.977 0,变异系数为0.035 4;当材料屈强比为0.336 2-0.618 9且容器径比为1.109-1.257时,中径公式准确度平均值为1.169 1,变异系数为0.108 3;与其他3种公式相比,中径公式计算钢制薄壁多层球形容器爆破压力精度高,计算钢制薄壁单层球形容器爆破压力集中性高.

承压容器爆破压力计算公式的评价方法研究

构建了一个具有统计性质的随机变量;借助于数理统计的假设检验理论,采用无偏估计分析了该随机变量分布参数的变化规律,建立了承压容器爆破压力计算公式精度的评价方法。基于27组钢制薄壁单层圆筒形容器爆破压力实测数据,研究了有关因素对中径公式与福贝尔(Faupel)公式精度的影响。研究表明:(1)对于径比为1.010~1.50且材料屈强比为0.488 9~0.966 0的钢制薄壁单层圆筒形容器,屈强比的大小对中径公式对应随机变量的标准差与均值没有显著影响;虽然屈强比的大小对福贝尔公式对应随机变量的均值没有显著影响,但屈强比不超过0.499 7样本的试验数据,显著增大了福贝尔公式对应随机变量的标准差;(2)在上述范围,中径公式对应随机变量的变异系数小于福贝尔公式,集中度高;用中径公式计算薄壁单层圆筒形容器爆破压力,比福贝尔公式合适;(3)将屈强比调整为0.538 8~0.966 0且径比相应调整为1.013 3~1.50时,福贝尔公式对应随机变量的变异系数显著变小,集中度得到显著提高。

薄壁球形容器爆破压力计算公式精度研究

建立了钢制薄壁球形容器爆破压力计算公式精度的评价指标。基于55组球形容器爆破压力实测数据，计算并对比分析了中径公式、福贝尔公式以及相关文献提出的两种计算公式的精度指标数值。研究表明，对多层球形容器，当材料屈强比为0．7209—0．8475且容器径比为1．053-1．107时，中径公式准确度（计算值与实测值之比）平均值为0．9770，变异系数为0．0354；对单层球形容器，当材料屈强比为0．3362～0．5208且容器径比为1．109～1．257时，中径公式准确度平均值为1．1853，变异系数为0．0998。在4种球形容器爆破压力计算公式中，中径公式计算结果精度高、稳定性好且适用性广。

钢制单层球形容器爆破压力的计算

运用数理统计的假设检验理论,建立了有关因素对容器爆破压力计算公式精度影响的评价方法.基于52组钢制薄壁单层球形容器爆破压力实测数据,分析了材料屈强比对中径公式与福贝尔（Faupel）公式精度的影响.研究表明：对于材料屈强比为0.336 2~0.618 9且径比为1.109~1.257的单层球形容器,屈强比的变化对中径公式的精度没有显著影响;中径公式的集中度显著高于福贝尔公式.将屈强比范围调整为0.449 8~0.618 9且径比范围调整为1.114~1.257时,福贝尔公式的精度得到显著提高,且集中度显著高于中径公式.

基于TRIZ裁剪法的桥面U肋板焊接工艺改善

基于功能分析的裁剪法,运用组件识别、组件相互作用、功能模型分析的创新方案,对正交异性板桥面U肋板焊接工艺进行改善。结果表明,正交异性板桥面U肋板焊接质量对确保大跨度钢结构桥梁承重能力至关重要,而焊接工艺是保证焊接质量的关键因素之一。通过运用TRIZ功能裁剪法提出的创新方案,简化了设备结构,降低了工艺控制的难度,减小了设备运行对操作空间的占用,解决了正交异性桥面板U肋板单元焊接工艺的技术难点。

3种低表面能减阻涂层的性能分析

为了得到船舶或水下航行器外层涂覆低表面能减阻涂层,分别在马口铁和碳钢基材上制备了氟硅涂层、聚氨酯弹性涂层、纳米涂层。依据相关标准测试了3种涂层的干燥时间、厚度、冲击强度、附着力以及打磨前后水接触角,并通过外观、光泽度、接触角等方式来分析和评价涂层的耐人工海水浸泡、耐湿热交变性能。最后,在回转体模型上,通过高速水洞试验测试了3种低表面能涂层的减阻性能。结果表明:在水流速度为2.0~10.0 m/s时,3种低表面能涂层皆具备良好的减阻效果,其中以聚氨酯弹性涂层的减阻效果为最佳,平均减阻率为-4.24%。

港珠澳大桥25600 kN钢塔起吊吊具结构优化分析

为了保证港珠澳大桥25 600 k N钢塔起吊工况的安全性,采用有限元方法将吊具、连接结构和钢塔进行一体化建模,对吊装过程中结构进行应力计算及强度校核。计算表明,初始设计方案中连接吊耳和钢塔的螺栓群受力不均匀情况严重,个别螺栓拉应力超出许用应力,是结构薄弱点。通过对吊点结构进行局部优化,采取贯穿插入式焊接结构增加连接的可靠性,进行结构优化之后,吊具及螺栓群强度均满足要求,且螺栓群受力不均匀程度明显降低。

涂层寿命预测与可靠性评价的研究进展

简述了国内外涂层寿命预测与可靠性评价的研究进展,总结了各类涂层的分类方法,分析了涂层失效形式与机理及其影响因素,介绍了涂层寿命预测的方法,指出了目前涂层寿命预测研究领域存在的问题及今后的发展方向。

港珠澳大桥138号钢桥塔整体段翻身技术

港珠澳大桥138号钢桥塔为"海豚"形全钢结构,外形尺寸为18.9m×19.7m×105.0m,重达2 560t,采用桥位2台浮吊进行竖转提升。受航道限制,钢桥塔安装前,需在工厂内进行180°翻身,将主塔柱在下、副塔柱在上的姿态转化为副塔柱在下、主塔柱在上。翻身施工包括卸船、翻身和装船3个环节。采用2台2 000t轨道式龙门吊抬吊,配合使用扁担梁、框形吊架和栓接吊耳进行卸船,通过L形吊架和垫梁进行2个90°空翻完成180°翻身,翻身之后直接装船绑扎。主要吊具采用Q690D高强钢。整个作业过程中,对钢桥塔、吊具和龙门吊进行了应力和位移的监控,保证了翻身过程受控。

港珠澳大桥150 mm厚板焊接工艺

从坡口设计、焊材选用、焊接工艺评定、焊接过程控制等方面阐述港珠澳大桥江海直达船航道桥钢索塔150 mm承压板无"马"装焊工艺。通过焊接工艺评定试验验证焊接工艺的可行性和合理性,通过焊接变形监测、翻面焊接、无损检测等措施有效地控制超厚板焊接变形,保证焊缝质量。

港珠澳大桥U肋角焊缝超声相控阵探伤技术

为解决港珠澳大桥8 mm厚U肋角焊缝探伤问题,进行了U肋角焊缝超声相控阵探伤技术分析,通过焊接试件的探伤试验,考察了该焊缝超声相控阵探伤的检测精度,提出的U肋角焊缝的超声相控阵探伤检测及判定方法,可以指导港珠澳大桥U肋角焊缝的无损检验工作,同时为其它桥梁此类焊缝的无损检验提供借鉴。主要取得了以下两项成果:一是根据U肋角焊缝的缺陷特征,建立了焊缝探伤数学模型,并在此基础上提出了基于超声相控阵技术的缺陷信号图像端点读值法,简化了探伤检测过程,提高了检测精度;二是提出了基于检测误差的U肋角焊缝探伤判定方法,较好地解决了焊缝探伤中的漏判与误判问题。

高强度螺栓摩擦型连接面抗滑移系数检测过程中若干问题的探讨

抗滑移系数是检查高强度螺栓摩擦型连接面涂层质量的重要参数。从涉及该参数的4个现行有效的国家及行业标准入手,分析了试样的型式、板宽、螺栓孔径、螺栓中心距等因素对抗滑移系数检测造成的影响。结果表明:两栓连接试样较三栓连接试样更能减小试样不均匀变形对检测结果的影响;随着试样螺栓孔径的增大,抗滑移系数随之降低;受到偏心拉伸荷载时,抗滑移系数检测结果偏小。最后对现有检测标准的不足之处进行了讨论,提出了相应的建议。

低合金高强钢中厚板焊缝层状撕裂产生机理及预防措施

随着钢结构发展需求,在钢桥的关键受力构件如钢塔底座、钢箱拱拱脚、斜拉索锚固构件、支座区域结构,为了满足设计载荷和钢结构自身刚度要求,对相关钢板材质、板厚、 Z向性能要求提高,目的是为了降低低合金高强钢中厚板角焊缝层状撕裂风险。文中通过从层状撕裂产生机理分析,对坡口细节及结构形式优化和Z向性能指标选择,优化采取防止层状撕裂措施,优化箱形厚板构件焊接措施,以确保施工质量。

Q690高强钢的焊接工艺及其应用研究

港珠澳138#钢塔在实际吊装施工过程中,受现场施工空间、桥址吊装能力等客观因素限制要求钢塔(总吨位约2 600 t)进行180°整体翻身,要求采用Q690级别高强度的钢材进行翻身工装结构设计,既要满足功能结构要求,也满足现有设备吊装能力,确保翻身工序安全可靠执行。选取的Q690级别高强钢材质焊接工艺性、合理有效的焊接方案及施工质量保障措施是翻身工序得以实现的可靠保障。文中主要研究高性能钢Q690在采用CO2气体保护焊及焊条焊接时的焊接工艺,并实现相关应用技术在工程中的应用推广。

钢桥面板U肋焊缝抗疲劳设计及焊接新工艺

针对U肋与桥面板焊缝易产生疲劳开裂问题,结合相关研究成果,分析了焊缝尺寸对T型接头角焊缝疲劳特性的影响,指出双面焊接条件下U肋焊缝的尺寸要求,建议设计焊缝熔深不低于U肋板厚的75%,焊脚尺寸不小于4 mm。此外,提出了基于聚弧深熔气保焊的U肋双面焊接新工艺,可大幅提高焊接工效,降低焊接成本。

嘉绍大桥索塔钢锚箱焊接工艺

嘉绍大桥是世界上首座六塔独柱双幅四索面斜拉桥,主桥全长2 680 m。索塔钢锚箱是桥梁的主要承力构件,受力比较集中;采用单箱双室四索面结构,每对锚拉板之间有两个不同空间角度的锚箱,其空间结构相对复杂;受各种条件的制约,结构尺寸不能过大,且多为厚板结构,内部空间狭小,焊接要求高,施工极为困难;国内外无成熟经验可参考借鉴。针对其结构特点和要求,制定合理的装配、焊接工艺,控制焊接变形,保证其尺寸精度和焊接质量。

二维码技术在钢箱梁制造过程中的应用研究

文章针对钢箱梁制作过程中的条码追溯进行研究,主要是通过信息化手段将二维码追溯技术应用在钢箱梁全生命周期制造过程中。通过二维码追溯对钢箱梁制造过程进行精细化管理,在此基础上进行喷码设备以及耗材的选型等,形成钢箱梁制造追溯过程整体解决方案。