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摘  要  通過(guò)介紹虹橋綜合交通樞紐工程的施工詳圖設計，探討三維模型施工詳圖設計方法在橋梁工程領(lǐng)域中的應用及突破。
關(guān)鍵字  吊裝段；制造段；設計詳圖；工藝詳圖；三維模型預拼裝。
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(chē)、出租車(chē)及航空港緊密銜接的國際一流的現代化大型綜合交通樞紐。東起外環(huán)線(xiàn)（環(huán)西一大道），西至現狀鐵路外環(huán)線(xiàn)，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(jiàn)圖1-1。

 圖1-1 虹橋綜合交通樞紐工程的施工詳圖設計

       I標段的范圍為連接核心區高鐵、磁浮、東交通中心、西航站樓的環(huán)路高架系統。環(huán)路高架分南、北兩部分，南、北兩部分又各分東、西兩區段。以北部的東、西段為例，如圖1-2~1-3。
      ① 東段長(cháng)580米、均寬40米，帶一轉彎段，東段第四區段最寬處51米；
      ② 西段長(cháng)180米、寬16～36米，帶一轉彎段，西段區最寬處36米；
      ③ 鋼結構總量約1.4萬(wàn)噸。橋梁的主要鋼材為Q345q-D。
 

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計

圖1-3 橫斷面圖
 

2 幾個(gè)概念介紹
      2.1 吊裝段：根據現場(chǎng)起吊能力、位置的布置及安裝順序所劃分出吊裝區塊，即為橋梁每一區段的吊裝塊布置圖，每一吊裝塊有相應編號，如4-1、4-2、4-3、4-4等。
      2.2 制造段：又稱(chēng)運輸段，即根據運輸限制（構件的長(cháng)、寬、高及重量的限制）而劃分的工廠(chǎng)加工出廠(chǎng)的橋梁制作區塊。
      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(chǎng)加工完成的若干制造段運至現場(chǎng)，在地面拼裝為吊裝段后進(jìn)行吊裝。   
                

 
圖2.3-1 吊裝段示意  


圖2.3-2 制造段示意

3. 項目的施工詳圖設計
      3.1 詳圖設計對吊裝段、制造段劃分原則：
      (1)吊裝分段的重量控制在200噸以?xún)?，在適當的范圍內可調整尺寸。
      (2)沿橋長(cháng)方向的分段位置，橋面板、腹板、底板相互間錯位250mm。
      (3)橋寬方向的分段位置，橋面板、底板相互間錯開(kāi)200mm。
      (4)橋寬方向的分段位置錯開(kāi)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(cháng)向的橋底板比面板外伸500mm。在橋寬向橋底板比面板外伸200mm。
      (6)制造段的分段位置設定需考慮：
      1)考慮制造段運輸的穩定性，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、腹板的焊縫錯位200mm和方便吊裝的錯位方向。
      3.2 施工詳圖的內容
      根據工廠(chǎng)加工及現場(chǎng)安裝的需要，詳圖分設計詳圖和工藝詳圖兩類(lèi)：
      3.2.1 設計詳圖
      (1)根據吊裝分塊及加工車(chē)間布置確定制作區域后，繪制該制作區域的平面布置圖3.2.1-1，其類(lèi)似于某一區域的樓面布置圖，如吊裝段4-1、4-2、4-3、4-4確定為一個(gè)制作區域，其中每一吊裝段按運輸條件劃分出多個(gè)制造段。

 
圖3.2.1-1 制作區域平面布置圖 虹橋綜合交通樞紐工程的施工詳圖設計

(2)針對制作區域平面布置圖對每一橋寬、橋長(cháng)的不同位置作剖面圖3.2.1-2。沿橋長(cháng)方向的每一道有變化的橫隔板線(xiàn)、橫向加筋均作剖面圖，剖面號為數字，且唯一。沿橋寬方向每一道腹板均作剖面圖，剖面號為大寫(xiě)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；③隔板（橫向加筋）的安裝位置標記；④焊接符號和方向。
 

 圖3.2.1-2 制作區域平面布置圖及剖面圖
 

(3)制造段構件詳圖：每一制造段（運輸段）的構件詳圖，其內容中包含：
      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)對于有特殊構造的部位，如橋墩位置、廊橋牛腿位置等，可采用局部剖視圖表達；若剖面與布置圖中剖面重合時(shí)，剖面號采用布置圖中的相同字母、數字以便于對應一致；
      3)圖中的剖面視向規定為面向橋長(cháng)的外側，即橋寬中的標高高的一側；
      4)圖中局部詳細說(shuō)明的部位，標定取出點(diǎn)的位置，局部說(shuō)明要保持原方向；
      5)完整的零件圖，對于腹板、隔板要反映出橋面的標高變化，圖上有安裝位置標記。
      3.2.2 工藝詳圖
      (1)胎架定位點(diǎn)坐標圖
      按制作區域為單元出圖，以道路中心線(xiàn)為0.000標高，提供橋箱體腹板與隔板、加勁板相交點(diǎn)的Z向坐標。該Z向坐標綜合考慮橋面的坡度及拱度。
      (2)現場(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。同時(shí)，因為采用雙機四點(diǎn)抬吊不對稱(chēng)構件的計算屬于超靜定問(wèn)題，鋼絲繩的長(cháng)短會(huì )影響載重的分配，為了確保每個(gè)吊點(diǎn)不超重，一臺行車(chē)的2各吊點(diǎn)即1#、2#采用同一根鋼絲繩。

 
圖3.2.3-1 吊裝段吊點(diǎn)布置圖

      (3)運輸分段在制作時(shí)翻身的吊點(diǎn)、支點(diǎn)位置圖
      吊點(diǎn)按吊裝的位置設計成二類(lèi)，大吊點(diǎn)焊接于橋底板處側向筋板處，主要目的是構件制作時(shí)翻身；中吊耳用于構件的起吊、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荷40噸選擇。
      (4）吊裝段的橋墩定位圖，利用三角法定位和復位。此圖可用于安裝和檢驗。
      (5）橋體面板、底板的排料圖，圖中表達了分段的尺寸，制造段的相對位置標記。橋長(cháng)方向為材料軋制方向。此圖可使鋼板間的拼接有效地避開(kāi)運輸段間的拼縫，又可用于檢驗。
      (6）球扁鋼、U型肋的中心線(xiàn)在面板上的位置圖,即類(lèi)示于鋼梁連續整體布置圖，同時(shí)利用此圖可畫(huà)出油漆范圍布置圖。
      3.3 施工詳圖設計過(guò)程和步驟
      運用三維實(shí)體建模出圖進(jìn)行深化設計的過(guò)程，其本質(zhì)就是進(jìn)行電腦預拼裝、實(shí)現“所見(jiàn)即所得”的過(guò)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，因此可以保證鋼構件精度達到理想狀態(tài)。以下是虹橋樞紐局部橋體箱梁三維實(shí)體建模設計的過(guò)程及步驟演示： 
       

完成以上步驟后，便可直接生成制造段的構件詳圖，制作區域布置圖、剖面圖，以及各類(lèi)工藝用詳圖。
      3.4 利用三維實(shí)體模型實(shí)現吊裝分段間的預拼裝
      3.4.1實(shí)測分段前、后接口的截面數據，接口檢查記錄表見(jiàn)圖3.4.1；
 

圖3.4.1 接口檢查記錄表
 

3.4.2 根據接口處的實(shí)測數據分別繪制分段前、后接口斷面，并以道路中心線(xiàn)為基準進(jìn)行疊加，觀(guān)察兩斷面間的誤差；
      3.4.3 根據以上實(shí)測數據搭建三維實(shí)體模型，更為直觀(guān)觀(guān)察構件之間現場(chǎng)對接處的對接情況，詳見(jiàn)圖3.4.3。
  

圖3.4.3 三維模型模擬預拼裝

      4 三維實(shí)體建模詳圖設計在橋梁施工詳圖設計中的應用及突破
      4.1 為解決橋面泄水問(wèn)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由眾多非規則拱線(xiàn)組成。利用三維實(shí)體建模的技術(shù)優(yōu)勢，在構件建模時(shí)直接通過(guò)詳圖中的零件反映出橋體的拱度，因此從同一模型中導出的胎架圖、構件圖、零件圖有著(zhù)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(guò)程中的不安全因素。
      4.3 為消除制作過(guò)程中的積累誤差，確保各制作區塊之間連接無(wú)誤，吊裝段間需進(jìn)行預拼裝。但是預裝需要時(shí)間和場(chǎng)地，如果通過(guò)有效的管理和控制方法，對同時(shí)進(jìn)行制作的部件經(jīng)測量得數據后，通過(guò)計算機三維模型模擬進(jìn)行預裝，對預裝錯邊量超差的進(jìn)行矯正，同樣可以達到預裝的效果。

參 考 文 獻:
      [1] 《TEKLA STRUCTURES使用手冊》 2006
      [2] 《市政公用工程設計文件編制深度規定》北京 建設部，2004.
      [3] 《公路橋涵設計通用規范》人民交通出版社，2004
      作者簡(jiǎn)介：賀明玄：寶鋼鋼構有限公司總工程師