韦文俊
中铁九桥工程有限公司 江西九江 332000
摘要：斜拉桥的梁内锚箱种类多，制造精度要求高，施工难度大，如何保证锚箱的安装精度是其重难点。本文以引江济淮工程周瑜大道斜拉桥锚箱为例，详细介绍了斜拉桥梁内锚箱在制造过程中的重难点及控制措施；并详细介绍了参数化建模放样法在钢锚箱制造过程中的应用，通过此方法可以精确、快速的计算出全桥所有锚箱的各项尺寸参数，有效地保证了锚箱的安装精度和质量。
关键词：锚箱、制造、安装精度、参数化建模放样
0.引言
随着我国经济与社会的不断发展，我国的桥梁建设事业突飞猛进。不论是桥梁的跨度、材料、施工技术等方面都得到了高质量的发展，其中最显著的就是桥梁的跨度不断突破。而斜拉桥作为一种适应范围广、造型美观的桥型，已成为我国市政、公路、铁路中非常流行的桥型，其跨度也已突破千米大关。锚箱作为斜拉桥主要传力构件，锚箱位置是否准确，直接关系到斜拉索的传力效果和大桥内在质量，因此必须采取有效的方法，严格控制锚箱制造及定位精度。
大部分斜拉桥的锚箱角度均为三维空间角，且根据位置的不同而逐渐变化。过去常用的放样方法是每个锚箱逐一放样，不仅耗时较长，而且不易复核数据。目前行业内较先进的放样技术是采用参数化三维建模的方法：先建立一个参数化锚箱模型，再输入设计图中的各项数据，即可导出所有锚箱的模型。该方法不仅效率高，而且数据表格化，复核起来不易出错。因此该方法在锚箱的制造及定位安装施工中得到了越来越多的应用。
1.总体概况
引江济淮工程周瑜大道大桥主桥跨度布置为(36+60+150)m，采用单塔双索面混合式结合梁斜拉桥。钢纵梁全长为141.25m,以桥梁中心线对称布置。主桥断面采用钢纵梁结合桥面板的整体断面，两钢纵梁横向间中距26m,桥面板全宽41m。斜拉索梁上锚点采用钢锚箱锚固在钢纵梁内，斜拉索锚固点纵向间距11.25m。
图1 主桥中跨钢梁斜拉索布置图
钢锚箱主要由锚板、锚垫板、索导管及顶板补强板组成，其结构示意图如下图所示。
图2 梁内锚箱构造图
锚箱构件组成明细如下：(以Z1节段锚箱为例)
表1 锚箱构件材料表
2.锚箱制造的重点和难点
2.1锚箱制造重点
（1）保证制造精度
锚箱系统中心线与钢纵梁顶板之间在横向和纵向上均有角度，其角度及锚点坐标公差要求较高，需满足各角度偏差≤0.1°，锚点位置偏差在±4mm以内。
（2）保证焊接质量
锚箱作为主要受力结构，其构件的各零部件中厚板较多，且多为熔透焊，一定要采取有效措施保证焊接质量，并且还要控制焊接变形。
2.2锚箱制造难点
（1）全桥各锚箱的三维角度均不相同，若按照传统方法逐一放样，不仅耗时较长，还容易出错。
（2）锚箱的安装定位精度要求较高，且箱内空间狭小，操作难度较大，因此锚箱在钢纵梁杆件内的精准定位是锚箱制造的一个难点。
（3）锚点在钢纵梁内部，是一个空间点，无法直接测量。因此如何采取有效的测量方法来保证锚点的位置精度是锚箱制造的一个难点。
3.锚箱制造安装关键技术
3.1锚箱精确、快速放样
通过参数化三维建模放样，精确、快速地得出全桥锚箱的模型：
（1）绘制空间草图
通过建立“方盒子”模型，建立锚管中轴线在纵桥向立面的投影角α，平面投影角β，空间角度θ之间的关系。
图3 角度关系示意图
（2）建立一个基础模型
根据锚箱各零件间的相对关系，建立一个基础模型。
图4 基础模型示意图
（3）参数化建模
在基础模型中插入设计表，并在设计表中输入锚箱的各项变量参数，即可利用锚箱模型中的几何关系一键生成全桥锚箱M1—M12的模型。
图5 全桥锚箱变量参数表
（4）根据锚箱模型制作工程图，可快速得出锚箱各零件的拆零图、锚管与钢纵梁顶板相贯孔的位置及尺寸、锚箱井字件的单元件图、锚板N1在腹板上的定位尺寸图等等。
图7 锚管与顶板相贯孔大样图
图9 锚板N1在腹板上的定位尺寸图
3.2锚箱的制造方法
因为钢纵梁内拼焊空间小且不方便划线定位，因此采用先将板件组成锚箱单元件，再将锚箱单元件整体与钢纵梁拼焊接的方法。索导管在钢纵梁杆件成型后插入，再与锚垫板焊接；顶板补强板在钢纵梁杆件成型后与顶板焊接。
图10 锚箱单元件制造流程图
锚箱单元件的制造方法如下：
（1）在锚板N1上划线拼装锚板N2。
（2）再安装一块锚板N1，将四块锚板拼成“井”字形。
（3）为满足熔透要求且尽量减小焊接变形，锚板N2开不对称的双面坡口，小坡口侧朝内，先焊接内侧小坡口
（4）从外侧气刨清根后完成外侧焊接。
（5）整体铣端部，以保证锚垫板与斜拉索的垂直度。
（6）安装锚垫板N3。
3.3锚箱的定位安装方法
（1）通过参数化建模得出了锚板N1在腹板上的定位尺寸，在钢纵梁杆件拼装前，在腹板单元件上划出锚板N1的定位线。
图11 锚板N1在腹板上的定位图
（2）钢纵梁按照底板单元→隔板单元→两侧腹板单元的顺序拼装成槽型后，在腹板上沿锚板N1定位线打码板作为锚箱在梁内的滑道。
图12 锚箱安装限位示意图
（3）吊机吊起锚箱单元件，以梁内码板滑道做辅助，初步定位锚箱单元件。
（4）用激光仪找到锚垫板N3锚固点所在面的中心线在底板上的投影线，根据放样值，复核尺寸D1、D2，如下图所示，满足尺寸要求后，对锚箱单元件与腹板进行刚性固定。
图13 锚点坐标复核示意图
（5）焊接锚箱单元件与腹板的坡口角焊缝，探伤报检合格后，进行复测。
（6）拼装钢纵梁顶板单元，杆件成型后，插入索导管与锚垫板焊接，完成顶板补强板N5与杆件顶板的焊接。
图14 索导管及顶板补强板安装示意图
4.总结
利用参数化模型放样的方法在引江济淮工程周瑜大道斜拉桥梁内锚箱的制造施工中得到了很好的应用。不仅使锚箱放样工作更加便捷，而且利用三维模型中导出的数据进行复核可以有效地保证了锚箱的安装精度，具有良好的经济效益。另外若要保证锚箱的安装精度，必须严格执行工艺要求：首先需保证锚箱中各零件的加工精度，如锚板N1、N2拼装前必须先铣两边；N1与N2焊接后，需整体铣端部再安装锚垫板；另外还要制定的合理的安装、焊接顺序，在锚箱定位安装时需采取措施防止焊接收缩和变形带来的角度和坐标的影响。现代斜拉桥的锚箱设计不断发展进步，造型也不断变化，参数化建模的优势会越来越明显，因此利用参数化建模放样的工艺方法会在越来越多的项目中得到应用。
参考文献
[1]《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650-2020)
[2]《铁路钢桥制造规范》（Q/CR 9211-2015)
[3]《钢结构工程施工质量验收标准》（GB 50205-2020）
[4]《铜陵长江大桥钢锚箱的制作安装技术》 中国钢结构协会大会论文集，2013.
[5]《苏通大桥钢箱梁锚箱定位精度控制技术研究》.道客巴巴，2015年6月.