La fabricación e instalación de vigas de caja de acero de gran envergadura en zonas urbanas es compleja y desafiante. Cualquier negligencia o mal funcionamiento durante la construcción puede llevar a consecuencias graves. Por lo tanto, en la construcción de vigas de caja de acero de gran envergadura, es esencial establecer una fuerte conciencia de seguridad y calidad. El personal de construcción debe cumplir estrictamente con las especificaciones de gestión y referirse a las condiciones específicas del proyecto para controlar rigurosamente cada proceso constructivo, garantizando la calidad y eficiencia del proyecto. Este artículo ofrece un análisis en profundidad de las principales dificultades de construcción en la fabricación de vigas de caja de acero de puentes de carretera de gran envergadura, ofreciendo referencias para la posterior optimización técnica y práctica de ingeniería.

1 visión general de las vigas de caja de acero de largo alcance

1.1 concepto

Las vigas de acero, también conocidas como vigas de caja de acero, son una forma estructural común en la ingeniería de puentes de gran envergadura. Son sistemas estructurales cerrados conectados orgánicamente por placas superiores, diafragmas, placas inferiores, bandas y refuera a través de la tecnología de soldadura completa, como se muestra en la figura 1. Entre ellos, la placa superior forma un tablero ortotrópico mediante la combinación de refuerlongitudiny placas de cobertura, que presenta una excelente resistencia a la carga y la fatiga; Los diafragy los refuertrabajan juntos para mejorar la rigidez general de la viga de la caja y suprimir la deformación local. En la construcción práctica, la aplicación racional de vigas de caja de acero de gran envergadura no sólo optimilas propiedades mecánicas de las estructuras de puentes, sino que también se adapta a varias tecnologías avanzadas de construcción, tales como el lanzamiento incremental, tirando, y la erección en voladizo. Es particularmente adecuado para escenarios de construcción complejos, como viaductos urbanos y puentes de cruce de ríos y mares, y se ha convertido en una de las formas estructurales principales para vigas principales de puentes modernos de autopista de largo tramo.

1.2 correlación entre las ventajas de aplicación y la complejidad de la construcción

Las vigas de acero de caja de vanos largos son ampliamente utilizadas en escenarios de vanos largos como cruzar ríos, bahías y áreas urbanas principales debido a sus ventajas prominentes de alta resistencia, gran rigidez, peso ligero e integridad fuerte. Pueden reducir eficazmente la carga de trabajo de las fundaciones de puentes y acortar el período de construcción. Sin embargo, estas ventajas también determinan la complejidad de su construcción: el diseño ligero impone requisitos extremadamente altos en la precisión de procesamiento de los componentes; La característica de largo alcance aumenta significativamente la dificultad de control de la alineación y la garantía de estabilidad durante la instalación; Y la estructura completamente soldada establece estándares estrictos para la calidad de soldadura y el control de esfuerzos residuales. Varios factores contribuyen colectivamente a la alta dificultad de fabricar vigas de caja de acero de gran envergadura.

2 dificultades de construcción en la fabricación de vigas de caja de acero de puentes de carretera de largo alcance

2.1 gran volumen de construcción y altos requisitos de Control

Los proyectos de viga de caja de acero de puentes de carretera de largo alcance son a menudo a gran escala. Tomando un paso peatonal circular urbano común como ejemplo, el volumen de construcción de sólo la viga principal circular y la viga principal de conexión alcanza 149,684 m ², y todo el proceso desde la fabricación de componentes, el transporte a la instalación en el sitio debe completarse dentro de un período de construcción estrictamente limitado, lo que resulta en calendarios apretados y tareas pesadas. Más importante aún, el peso por unidad de longitud de las vigas de caja de acero puede alcanzar 5 t/m, con una significativa carga de peso propio. Un peso tan grande que actúa sobre las fundaciones de la pila de hormigón subyacente es propenso a causar el asentamiento desigual de las fundaciones. Además, la construcción de puentes de largo alcance tiene un ciclo largo, y hay diferencias significativas en la distribución de la carga y las condiciones ambientales entre las diferentes etapas de construcción. Junto con la singularidad de las condiciones geológicas e hidrológicas en varias ubicaciones de puentes, el asentamiento de los muelles varía. Si tal asentamiento desigual excede el rango permitido, no sólo dañará la alineación diseñada de la viga de la caja de acero, sino que también generará tensión adicional dentro de la estructura, afectando así la estabilidad de los nodos de conexión entre los pilares y la viga de la caja, e incluso planteando una amenaza fatal para la seguridad de todo el sistema estructural del puente. Mientras tanto, como la principal estructura de carga, la calidad de construcción de las vigas de caja de acero está directamente relacionada con la capacidad de carga a largo plazo y la durabilidad del puente. Cada indicador, desde el rendimiento del material y la calidad de la soldadura hasta la precisión de la alineación y el efecto anticorrosión, debe cumplir estrictamente con las especificaciones pertinentes, como la Especificaciones técnicas para la construcción de puentes de autopista (JTG/TF50-2011), que implica múltiples dimensiones de control y altos estándares.

2.2 gran número de componentes prefabricados y volumen de transporte pesado

La integridad estructural de las vigas de caja de acero de vanos largos depende de la coordinación precisa de varios componentes. Hay una amplia variedad de tipos de componentes, incluyendo placas faci, placas inferiores, bandas, costillas, diafrag, rigidiz, etc., y las dimensiones, formas, y las propiedades mecánicas de los diferentes componentes varían significativamente. Debido a la alta sensibilidad de la estructura general de las vigas de caja de acero a la precisión de montaje, los requisitos de precisión de procesamiento para varios componentes son extremadamente estrictos. Por ejemplo, la desviación dimensional de la Unión entre las bandas y las placas superiores debe ser controlada dentro de 1 mm; De lo contrario, conducirá a un empalme excesivo de los componentes, afectando la calidad de la soldadura y la estanqueidad estructural, y por lo tanto planteriesgos potenciales para la seguridad. Después de la prefabricación en la fábrica, los componentes deben ser transportados a la obra en lotes para su montaje, lo que también enfrenta muchos desafíos: por un lado, el volumen de transporte de componentes es grande. Un solo segmento de una viga grande de caja de acero puede pesar cientos de toneladas y superar los diez metros de longitud, lo que plantea requisitos extremadamente altos en la capacidad de carga de los equipos de transporte y las condiciones de tráfico de las rutas de transporte; Por otro lado, los requisitos de protección para los componentes son estrictos. Una vez que las piezas claves tales como el revestimiento anticorrosión y las ranuras de soldadura en la superficie de los componentes de viga de caja de acero se dañdurante el transporte, no sólo aumentará el costo de reparaciones posteriores, sino que también afectará el progreso de la construcción y la calidad del proyecto. Por lo tanto, es necesario utilizar equipos de procesamiento mecanizados profesionales para garantizar la precisión de los componentes, fijar los componentes con accesorios de herramientas personalizadas para evitar la deformación del transporte, y adoptar múltiples medidas de protección, tales como el embalaje, anti-coli, y la absorción de choque durante el transporte para lograr operaciones estandaride proceso completo desde el procesamiento hasta el transporte, con el fin de hacer frente a esta dificultad.

2.3 condiciones complejas de instalación en obra y alto coeficiente de riesgo

La instalación in situ de vigas de caja de acero de gran envergadura es el eslabcentral de todo el proceso de construcción y un área clave para la prevención y control de riesgos. En primer lugar, el entorno del emplazamiento del puente es a menudo complejo y diverso. Los puentes que cruzan ríos y mares se ven afectados por entornos naturales como el viento, las olas, las mareas, y una fuerte corrosión, mientras que los puentes urbanos están restringidos por los edificios circundantes, rutas de transporte, tuberías subterráneas, etc., lo que resulta en un espacio de izado limitado y sitios de construcción estrechos, lo que trae grandes desafíos para el posicionamiento de grandes equipos de izado y el control del radio de operación. En segundo lugar, la selección e implementación de la tecnología de instalación son difíciles. Las tecnologías comunes de instalación para vigas de caja de acero de gran envergadura, como la erección en voladizo, el lanzamiento incremental y la tracción, tienen requisitos extremadamente altos para el rendimiento de los equipos de construcción, las habilidades profesionales del personal de construcción y la cooperación coordinada de varios procesos. Tomando como ejemplo la construcción en voladizo, es necesario controlar con precisión la elevación y la posición de cada segmento para asegurar que la desalineación y la desviación del eje de las uniones de los segmentos cumplan con las normas. Al mismo tiempo, es necesario monitorear en tiempo real los cambios de deflexión y tensión de la estructura en voladizo para prevenir accidentes de seguridad causados por la inestabilidad estructural. Además, el enlace de conversión del sistema durante la instalación es muy arriesgado. La transición del estado de apoyo temporal al estado de carga permanente requiere una descarga gradual y una regulación precisa. Cualquier operación inapropiada puede llevar al desequilibrio de redistribución de la fuerza interna estructural, afectando el alineamiento del puente y la seguridad estructural.

2.4 dificultades en el Control de calidad de soldadura y susceptia defectos

Las vigas de caja de acero adoptan una estructura completamente soldada, y la calidad de la soldadura determina directamente la integridad y la seguridad de la estructura. Las dificultades de soldadura de las vigas de caja de acero de gran envergadura se reflejan principalmente en tres aspectos: en primer lugar, la gran carga de trabajo de soldadura. Las soldaduras son largas y de tipo complejo, incluidas las soldaduras de tope, las soldaduras de fillet, las soldaduras de penetración, etc., y la proporción de soldadura de placa gruesa (espesor de placa > 30 mm) es relativamente alta, lo que aumenta la dificultad y la carga de trabajo de las operaciones de soldadura; En segundo lugar, la dificultad de controlar la deformación por soldadura. Los componentes de viga de caja de acero son grandes en tamaño y desiguen en rigidez, y la tensión residual generada durante la soldadura es propensa a causar deformación angular, deformación por flexión y otros problemas de los componentes, afectando la precisión del ensamble estructural; Tercero, la susceptibilidad a los defectos de soldadura. En el complejo entorno exterior, factores como la temperatura, la humedad y la velocidad del viento afectarán la calidad de la soldadura, lo que puede conducir a defectos como la porosidad, la inclusión de escoria, la fusión incompleta y las grietas frías. Especialmente cuando los materiales de soldadura de bajo contenido de hidrógeno no se utilizan correctamente o el tratamiento de alivio de hidrógeno post-soldadura es inadecuado, el riesgo de grietas en frío aumenta significativamente. Si estos defectos no se detectan de manera oportuna, afectarán seriamente la capacidad de carga y durabilidad de las soldaduras.

2.5 altos requisitos de adaptabilidad ambiental y dificultades en la garantía de durabilidad

Los puentes de autopistas de largo alcance se encuentran en su mayoría en entornos naturales complejos. Como estructuras expuestas, las vigas de caja de acero necesitan soportar diversos efectos como la exposición al sol, la lluvia, los cambios de temperatura y la corrosión atmosférica durante mucho tiempo, lo que plantea altos requisitos para su durabilidad. En zonas de alta temperatura y humedad, la superficie de las vigas de caja de acero es propensa a la oxid; En las zonas costeras, la corrosión por aspersión salina acelerará la corrosión del acero y el envejecimiento del revestimiento; En áreas frías, los ciclos de congelación y deshielo pueden causar grietas en las partes de Unión de hormigón. Estos factores ambientales afectarán la vida útil de las vigas de caja de acero. De acuerdo con los requisitos de especificación, la vida útil del revestimiento de la superficie de vigas de caja de acero expuestas a la atmósfera debe mantenerse durante más de 25 años, y la humedad en el interior de las vigas de caja debe controlarse por encima del 50%, lo que impone requisitos estrictos sobre la construcción de revestimiento anticorrosión, tratamiento de sellado de vigas de caja, y otros trabajos. Sin embargo, en la construcción real, es probable que ocurrproblemas en enlaces tales como el derusting de la superficie antes de la construcción del revestimiento, el control del espesor del revestimiento y la calidad del revestimiento en las soldaduras. Si el derusting de la superficie no cumple con el estándar de nivel Sa2.5 o el espesor del revestimiento es desigual, el efecto protector del revestimiento se reducirá, y la vida útil de la viga de la caja de acero se acortará. Al mismo tiempo, si el diseño de drenaje interno y ventilación de la viga de caja de acero no es razonable, es probable que se forme un ambiente húmedo, acelerando la corrosión de la estructura interna y aumentando aún más la dificultad de garantía de durabilidad.

conclusión

En resumen, la fabricación de vigas de caja de acero de puentes de carretera de gran envergadura enfrenta múltiples dificultades de construcción, tales como gran volumen de construcción, altos requisitos de control, dificultades en el transporte de componentes prefabricados, altos riesgos en la instalación en el sitio, un estricto control de calidad de soldadura, y desafíos en la garantía de durabilidad. Estas dificultades se entrelazan, colocando requisitos extremadamente altos en la tecnología de la construcción, el nivel de gestión y la asignación de recursos. La superación efectiva de estas dificultades está directamente relacionada con la calidad, seguridad, progreso y costo de los proyectos de puentes. Para hacer frente a los desafíos mencionados, han surgido una serie de tecnologías clave específicas. En el próximo artículo, nos centraremos en las tecnologías principales para la fabricación de viguetas de caja de acero de puentes de carretera de gran envergadura, detalllos contenidos clave tales como la tecnología de premontaje de viga de caja de acero, los procesos de fabricación de alta precisión, la erección en voladizo y las tecnologías de instalación de tracción, las tecnologías de control de deformación de soldadura y las tecnologías de protección de la durabilidad. Nuestro objetivo es proporcionar soluciones técnicas prácticas para la práctica de la ingeniería y promover el desarrollo de alta calidad de la construcción de puentes de viga de acero de gran envergadura.