1 工程概況
鳳凰國際傳媒中心位于北京朝陽(yáng)公園，是全新概念的媒體體驗艙，它超越了以往媒體與觀(guān)眾隔著(zhù)屏幕交流的關(guān)系，將觀(guān)眾引入開(kāi)放的莫比烏斯環(huán)形空間當中感受鳳凰傳媒的魅力。鳳凰國際傳媒中心鋼結構屬超大跨度空間結構，長(cháng)約130m，寬約124m。鋼結構罩棚由雙向交叉雙全梁結構及豎向支撐系統組成，表面積約為27500平方米，重量達5200噸左右，分內外兩層。整個(gè)屋面采用大小不等的梯形截面的彎扭箱型構件相互交叉編織而成，其頂部通過(guò)V型支撐與裙樓和主樓的屋頂混凝土結構相連，建筑造型十分復雜，整體效果如圖1所示。
2 鋼拱橋結構特點(diǎn)
鳳凰國際傳媒中心鋼連橋造型奇特、結構新穎、線(xiàn)型流暢、輕巧美觀(guān)，與南北兩座大樓的上部通道相連，和整個(gè)屋面罩棚融為一體，渾然天成。鋼連橋結構最大的特點(diǎn)是“三曲”箱形結構形式。一是橫截面為漸變的月牙形，寬度由6m~11m變化、截面中部高度為0.9m。；二是沿長(cháng)度方向為拋物線(xiàn)拱形，中部拱高約7m；三是橋面內外邊投影分別為不規則的弧形。
單座鋼連橋總重約300噸，材質(zhì)為Q345B，長(cháng)度約42m，主要由頂底板、縱向腹板、橫隔板、橋墩支座、端部外包板、次肋座板等組成。橋頂板成類(lèi)似于螺旋面，底板為三曲面，縱向腹板（肋板）為空間彎扭板件。這樣的結構形式給加工制作帶來(lái)了很高的難度，不管是放樣展開(kāi)、還是加工成形,難度均很高。鋼連橋結構軸測圖如圖2-6所示。
2.1 結構形式的比較
近年來(lái)隨著(zhù)我國鋼結構行業(yè)的飛速發(fā)展，各種造形奇特、新穎的工程是屢見(jiàn)不鮮。在各種結構、造形中尤以彎扭為制作加工及吊裝定位的難點(diǎn)，其中以彎扭造形為代表的工程有：國家體育場(chǎng)、昆明新機場(chǎng)等。 表1、表2中列舉了鋼連橋與公路橋、高架橋以及彎扭構件的對比，從表中可以看出，鋼連橋的制作難度遠遠大于以往工程中的鋼橋及彎扭構件。
2.2 重點(diǎn)及難點(diǎn)分析
2.2.1、吊裝分段的劃分
單座鋼連橋重量近300噸，分段的大小及形式直接影響工廠(chǎng)的加工制作以及現場(chǎng)的吊裝，進(jìn)而影響整個(gè)工程的質(zhì)量與計劃。因此，如何進(jìn)行合理的分段至關(guān)重要，這是鋼連橋加工制作的第一重點(diǎn)。
2.2.2、加工方案的制定
單座鋼連橋進(jìn)行分段劃分后，工廠(chǎng)對各個(gè)分段如何進(jìn)行加工；鋼連橋內部空間狹小，結構復雜，采用哪些工藝措施來(lái)確保零部件的組裝和焊接，這是鋼連橋加工制作的第二重點(diǎn)。
2.2.3、箱體壁板的加工、檢測
由于鋼連橋外形尺寸大，箱體壁板需分拆成若干塊分別進(jìn)行加工，如何進(jìn)行箱體壁板的加工以及加工后如何進(jìn)行檢測將是鋼連橋制造精度控制的第一大難點(diǎn)。
2.2.4、各分段接口質(zhì)量的保證
鋼連橋被劃分為各小分段后，扭曲的接口多且通長(cháng)布置，有些分段四周均為現場(chǎng)大接頭，而且是敞開(kāi)式，如何控制焊接變形，確保接口間的連接質(zhì)量，這是鋼連橋制造精度控制的第二大難點(diǎn)。
2.2.5、預拼裝方案
鋼連橋拆分成若干小分段，如采用整體預拼，則拱高較大，拼裝胎架搭設高，導致拼裝的時(shí)間較長(cháng)，如何保證鋼連橋各分段達到整體預拼裝的效果而又不影響現場(chǎng)安裝的工期，預拼裝方案是關(guān)鍵。
3 鋼拱橋的制造方案
3.1 分段的劃分
由于鋼連橋外形尺寸大，重量重，根據現場(chǎng)吊裝設備的起吊能力，同時(shí)兼顧工廠(chǎng)加工以及運輸等因素，綜合考慮后將單座鋼連橋沿長(cháng)度方向劃分為7個(gè)分段，沿寬度方向劃分為3個(gè)分段，共計21個(gè)小分段。如圖7所示。
3.2 加工方案的確定
鋼連橋底板為三曲面，若以此為胎架面進(jìn)行制造，則胎架制作工作量大，且精度要求難以保證，而頂板近似于螺旋面，與底板比較相對平緩一些，因此，工廠(chǎng)加工制作時(shí)采用以頂板為胎架面進(jìn)行制造。由于單座鋼連橋拱高較大，整體制造則胎架高度較高，制作精度有所影響，各個(gè)小分段單獨制作，精度要求難以保證，綜合考慮，采取分區段整體組裝的方法進(jìn)行制造。
3.3 預拼裝方案的確定
由于現場(chǎng)安裝是由兩端向中間進(jìn)行，如若采用整體預拼裝，則無(wú)法滿(mǎn)足現場(chǎng)的吊裝計劃，延誤工程的工期，鑒于此特殊性，鋼連橋制造時(shí)采用分區段整體拼裝的方法進(jìn)行，即將分段一至分段三為一個(gè)預拼裝單元；分段三至分段五為一個(gè)預拼裝單元；分段五至分段七為一個(gè)預拼裝單元，共計三個(gè)見(jiàn)圖8。
預拼裝單元。以此循環(huán)拼裝的方法替代整體拼裝，既保證了制造的質(zhì)量，也確保了現場(chǎng)的順利安裝，同時(shí)也可滿(mǎn)足現場(chǎng)的安裝進(jìn)度要求。
4 鋼拱橋的制造及保證措施
根據預拼裝單元的劃分，為了保證制造的質(zhì)量，避免預拼裝時(shí)有較大的修整，制作時(shí)直接將分段一至分段三作為一個(gè)制造、拼裝單元；分段五至分段七作為一個(gè)制造、拼裝單元，分段四單獨制作。
4.1 余量的加放
4.1.1分段三、分段五與分段四連接端均加放150mm；所有分段長(cháng)度方均加放1‰焊接收縮余量。
4.1.2頂板橫向兩側各加放30mm余量，底板兩側分段與中間小分段連接處均加放50mm余量，且頂底板寬度方向每檔腹板（肋板）加放1mm收縮余量。
4.2 大接頭節點(diǎn)的工藝措施
由于箱體截面為月牙形，中部高度最大也僅為900mm，為了確保各分段間的安裝與焊接，箱體面板及內部構架需開(kāi)設人孔或嵌補段等，具體如圖9所示。
4.3 零件的放樣、排版（以三曲面底板為例）
4.3.1、實(shí)體與線(xiàn)框模型的建立
首先根據設計圖所提拱的控制點(diǎn)，利用電腦創(chuàng )建鋼連橋的CAD三維立體模形，然后將CAD實(shí)體模型轉換成線(xiàn)模。分別對線(xiàn)模的縱向、橫向進(jìn)行等分，將等分點(diǎn)用線(xiàn)連成網(wǎng)格，并將每只網(wǎng)格的對角線(xiàn)采用直線(xiàn)連接，如圖10所示。
4.3.2、線(xiàn)框模型展開(kāi)
展開(kāi)方法多種多樣，三曲面展開(kāi)一般采用三角形撐線(xiàn)法，此方法比較煩瑣，為了提高展開(kāi)的效率，采用與造船系統某軟件開(kāi)發(fā)公司共同研制開(kāi)發(fā)的“三維特型構件制作軟件” Rootmodel.exe來(lái)自動(dòng)生成展開(kāi)圖，具體做法是將已正確建立的CAD線(xiàn)模另存為DXF文件格式，然后將其導入Rootmodel.exe軟件進(jìn)行自動(dòng)壓平，如圖11所示。
4.3.3、零件的排版
零件自動(dòng)壓平展開(kāi)后，以DXF文件格式進(jìn)行保存，然后導入到FastCAM數切排版軟件中，FastCAM數切軟件自動(dòng)生成切割程序TXT文件，從而提高零件在下料切割過(guò)程中的精確度，如圖12、13所示。
4.4 零件的下料切割
零件采用數控切割機進(jìn)行精密下料，切割前將TXT文件拷入數控切割機，而后自動(dòng)進(jìn)行數控切割，同時(shí)根據設定的程序噴上控制線(xiàn)、構架線(xiàn)、加工線(xiàn)。切割后，必須對板件的切割邊進(jìn)行打磨，去除割渣、毛刺等物，對割痕超過(guò)標準的進(jìn)行填補，打磨。
4.5．曲形板材的加工及檢驗
4.5.1、樣箱的加工見(jiàn)圖14
4.5.2、曲形板件的加工
曲形板的加工通常有：壓模（含數控壓模）壓制成型；油壓機壓制成型；三輥卷板機卷制成型等方法。通過(guò)對各種加工方法的整體加工質(zhì)量、工作效率、特別是加工過(guò)程對母材損傷及加工成本等各種因素綜合研究分析后，最終確定以“三輥卷板機卷制成形為主，局部配以油壓機整形”的加工方案，如圖15所示。
4.5.3、曲形板件的加工及成型后的檢查
曲形板件加工成形質(zhì)量、精度的好壞，直接影響鋼連橋制作安裝的精度以及整體線(xiàn)型的流暢。而且該鋼連橋分段后，分段接口多而且長(cháng)，有些分段四周均為現場(chǎng)對接接口，這樣對曲形板件的加工精度提出了更高的要求，板件加工偏差過(guò)大，如采用工裝強行施加外部壓力進(jìn)行安裝，鋼板內部將形成較大回彈拘束力，一旦外部壓力撤消，將會(huì )產(chǎn)生極大的變形。為此必須對加工過(guò)程中每道工序進(jìn)行嚴格控制，精心測量。對于鋼連橋的底板，在加工過(guò)程中我們通過(guò)單塊小樣板檢測局部精度（即寬度方向的曲率），然后采用樣箱控制曲形板的整體精度，如圖16所示。
4.6 中合攏裝焊（以分段1-3為例）
4.6.1 胎架的搭設
根據鋼連橋的實(shí)體三維模形，利用AutoCAD系統直角坐標系來(lái)確定點(diǎn)在空間的位置，即導出三維坐標點(diǎn)（X，Y，Z），其中（X，Y）值用于水平平臺地樣線(xiàn)的劃線(xiàn)，Z值為設立胎架的標高值，胎架調置后如圖17所示。
4.6.2 頂板的定位
頂板的定位以中心板件為基準，依次向外側進(jìn)行定位。定位時(shí)將頂板外邊線(xiàn)對齊地面位置線(xiàn)以及相應控制點(diǎn)，同時(shí)控制其端部與地面位置的吻合度。頂板定位時(shí)分段間的焊縫間隙不需扣除，零間隙狀態(tài)連接，此焊縫間隙作為焊接、矯正收縮的調整補償量。頂板定位后（如圖18）必須保證線(xiàn)型的光順以及與胎架面的密貼，密貼度不得大于1mm，對于局部密貼度超標則可采用活碼進(jìn)行固定（如圖19所示）。
4.6.3 縱向腹板、橫隔板的裝焊
在定位合格后的鋼連橋頂板上劃出各橫隔板，縱向腹板、加勁條的安裝位置線(xiàn)，劃線(xiàn)時(shí)采用鋼針劃線(xiàn)，以確保所劃定位線(xiàn)的精確度?？v向腹板、橫隔板定位時(shí)將其板厚中心與頂板表面的安裝位置線(xiàn)對齊，同時(shí)控制其端部與地面位置的吻合度。另外根據模型中調出的投影偏移值，采用線(xiàn)錘及卷尺控制垂直方向的定位，如圖20所示。
定位后進(jìn)行自檢、互檢，而后提交專(zhuān)職檢查員進(jìn)行驗收，合格后即可進(jìn)行焊接。焊接時(shí)應遵循“分散、對稱(chēng)、均勻、減小拘束度”的原則進(jìn)行施焊，焊接采用CO2氣體保護，選擇用較小的線(xiàn)能量以減小焊接變形，同時(shí)避免出現焊接應力過(guò)大。焊接過(guò)程中密切注意焊接變形，隨時(shí)進(jìn)行矯正。
4.6.4 邊側底板的安裝
底板定位時(shí)以切割噴粉線(xiàn)為基準進(jìn)行，首先將腹板構架線(xiàn)對齊相應的縱向腹板中心線(xiàn)，然后將隔板構架線(xiàn)對齊相應的橫隔板，同時(shí)控制其端部與地面位置的吻合度。兩側小分段底板定位合格后，進(jìn)行內部構架間的焊接，因內部空間較小，邊側橫隔板與底板焊接時(shí)，需在縱向腹板上開(kāi)設手孔進(jìn)行焊接，焊后將手孔進(jìn)行封堵，此處的縱向腹板也需后裝并開(kāi)設手孔，如圖21、22所示。
4.6.5 中部底板的蓋板
由于各小分段對接接口多且長(cháng)度較長(cháng)，中間小分段四周均為現場(chǎng)對接接口，而且對接口處無(wú)封板，因此，對接口的質(zhì)量是整座鋼連橋控制的關(guān)鍵，必須確保在自由狀態(tài)下各對接接口能夠吻合且光順，因此，兩側底板與中部分段底板連接處均加放調整余量，用于焊接、矯正等收縮的補償。
中部底板蓋板時(shí)，可先進(jìn)行初定位，長(cháng)度方向定位時(shí)以正作端向余量端進(jìn)行，寬度方向則分中定位，就位后劃出兩側分段底板上的余量線(xiàn)，劃線(xiàn)時(shí)焊縫間隙不需扣除，作為中部分段焊接、矯正后的調整量，將兩側底板寬度方向接口處的余量進(jìn)行割除，中部分段底板進(jìn)行終定位，兩側分段吊離胎架，中部分段翻身后進(jìn)內部縱向腹板、橫隔板與底板的焊接，焊后進(jìn)行矯正，如圖23所示。
4.6.7 橋墩支座的裝焊
橋墩支座為空間不規則結構，類(lèi)似于彎扭構件上的牛腿，可預先進(jìn)行小合攏裝焊，組裝時(shí)需在正確模型中調出各控制點(diǎn)的三維坐標進(jìn)行控制，裝焊合格后將其吊上組裝胎架進(jìn)行定位，定位時(shí)將端部各控制點(diǎn)分別一一對應整體組裝胎架上的基準點(diǎn)，就位合格后進(jìn)行焊接，焊接時(shí)注意焊接順序及變形的控制，如圖24所示。
5 鋼連橋的預拼裝及保證措施
5.1 區段一、區段三的拼裝
為了保證鋼連橋各分段的加工質(zhì)量，同時(shí)也能滿(mǎn)足現場(chǎng)安裝的需要，在分段一、二、三；分段五、六、七整體裝焊后，將這兩組制造單元重新吊上組裝胎架進(jìn)行定位（如圖25、26所示）。定位時(shí)應在無(wú)任何約束的自由狀態(tài)下進(jìn)行，定位合格后查看各小分段對接接口的情況（如焊縫間隙的大小及其是否一致，對接口是否存在板邊差，整體曲面是否弧順等）。
5.2 區段二的拼裝
分段四在單獨制作時(shí)，應預留分段三及分段五的拼裝位置（即分段四制作組胎架時(shí)應將分段三至分段五作為一個(gè)整體，其拼裝胎架既用于分段四的組裝，同時(shí)也用作區段預拼裝胎架），分段四在驗收合格的基礎上，將分段三、分段五吊上拼裝胎架與分段四再進(jìn)行一次預拼裝（如圖27所示），完成循環(huán)預拼裝，確保每只分段的現場(chǎng)拼接接口在廠(chǎng)內均進(jìn)行了一次預拼裝. 有效地控制了拱橋的制造精度，以此替代整體預拼裝，達到整體預拼裝的效果，保證了現場(chǎng)吊裝的一次性到位。
5.3 拼裝的保證措施
由于采用了分區段循環(huán)預拼裝的方法，為確保各區段間的接口質(zhì)量，分段三、分段五與分段四對接口均預留加工余量，另外，大接頭處縱向腹板與頂底板間預留200mm不焊，以利修整。分段三、分段五吊上拼裝胎架時(shí)可進(jìn)行初定位，與理論定位拉開(kāi)50mm，然后檢查接口情況，超差進(jìn)行修正，而后劃出接口處的余理線(xiàn)并切割，最后進(jìn)行分段間的終定位。
6 結 語(yǔ)
本文闡述了小截面月牙形
三曲鋼連橋的加工、制作、拼裝等一整套施工技術(shù)。通過(guò)合理的分段，先進(jìn)的展開(kāi)、加工成形方法，科學(xué)的裝焊技術(shù)，切實(shí)可行的拼裝方案。節省了資金、減小了安全隱患、質(zhì)量可靠、保證了現場(chǎng)安裝的順利進(jìn)行，縮短了工期、降低了成本，取得了良好的社會(huì )經(jīng)濟效益。
參 考 文 獻
[1] JTJ 041-2000 公路橋涵施工技術(shù)規范[S]。
[2] TB 10212-2009 鐵路鋼橋制造規范[S]。
[3] GB50205-2001 鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規范[S]。
[4] JGJ81-2002 建筑鋼結構焊接技術(shù)規程[S]。
[5] 建筑
鋼結構施工手冊[M]。北京：中國計劃出版社，2002。
作者簡(jiǎn)介：顧曉付（1963-），江蘇滬寧鋼機股份有限公司副總經(jīng)理，工程師，
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