三峡泄洪坝段弧形门门框安装尺寸控制.doc

三峡泄洪坝段弧形门门框安装尺寸控制李惠民(葛洲坝集团三峡指挥部机电管理部)摘要: 制定适合三峡大坝泄洪闸大型金属结构现场安装尺寸检测方法，是保证弧形门安装质量的基础，设置测量基准是弧形门埋件安装中控制尺寸精度的重点。尺寸控制的基本方法是设置理想直线或基准线，比较或测量理想直线与部件几何尺寸之间的偏差值。测量基准则分独立设置和共用设置两件。关键词：弧形门；测量基准；测量方法；公差；检测项目三峡大坝设置22扇导流底孔弧形门和23扇深孔弧形门，每孔弧形门由门框、门体通过支铰组成。支铰分为铰链、支铰轴和支铰座。每扇弧形门门框埋件由a底衬、底坎，b.侧轨(侧上水板)、侧衬，c支撑大梁(支铰座基础锚栓架)，d门楣等基本安装单元组成。由于支铰座与支撑大梁(支铰座基础锚栓架)安装在一起，它们之间产生尺寸配合关系；所以每孔弧形门现场安装质量控制以支铰座的铰轴孔划分成两个部分：门体加铰链，门框加支铰座。按照国家DLT5018 94、SDJ2492 88等相关规范和设计图纸的要求，结合弧形门设计和制造特点，以及工地施工条件，制定适合三峡大坝泄洪闸大型金属结构现场安装尺寸检测标准和尺寸检测方法，是保证弧形门安装质量的基础，设置测量基准是弧形门埋件安装中控制尺寸精度的重点。1 尺寸测量方法弧形门埋没件尺寸偏差是按照工程测量、基准传递、误差理沦、公差等系统理论要求，并考虑现场实际状况进行控制的。埋件安装前，先在埋件上准确测绘和刻画部件中心线，然后根据各个埋件的安装精度和检测项目规定的公差要求设置测量基准。其中，独立设置测量基准进行尺寸测量的有底坎和底衬、侧轨和侧衬、门楣等埋件；共用测量基准的有支铰座、支铰座基础埋设件。尺寸控制采用的基本方法是设置理想直线或基准线(中心线、水平线、垂直线)，比较或测量理想直线与部件几何尺寸之间的偏差值。测量仪器和量具的误差与埋件的几何尺寸公差带宽应满足量值传递原则。1.1 支铰座测量方法(1)轴孔偏差测量铰座轴孔设计中心；测量人员按设计图纸用全站仪在闸墩两侧墙壁上标定支铰座轴孔设计中心点；安装人员在闸墩两侧墙壁上安装钢丝线的张拉基架，挂上0.3mm钢丝线，并且在钢丝线两端分别挂上重3kg钢块，用重力自然张紧。铰座轴孔为埋想圆，在轴孔中心线正交4个方向上测量理想中心线与轴孔的孔壁之间距离；(轴孔偏差F级，标准公差=0.086mm，孔壁表面粗糙度Ra=3.2，轴孔平行度0.04mm)。测量数据：按水流方向分为左、右支铰座，两个支铰座相对为内侧，不相邻一侧为外侧，测量4组依次为左支铰内、左支铰外、右支铰内、右支铰外，每组测量4个点，n取1、2、3、4点（见图1）。图1支铰座测量图(2)误差计算：Rn=Rn实 R设，(R设支铰座轴孔半径)。左支铰座或右支铰座在X、Y方向的偏移是Rn=X或Y，依次记录X、Y方向的Rn值，比较Rn，找出编号n中的偏差最大值。(3)支铰座轴孔倾斜度或偏差公差二SXmm/m，S底孔=1 148mm，S深孔=1 276mm。(4)两支铰座轴线同轴度计算：取X、Y方向的R1Rn最大值、或者Xmax或Ymax，两支铰座轴线同轴度=(5)支铰座轴孔中心里程偏差Xmax=Rn(在水平方向取最大值)，(6)支铰座轴孔中心高程偏差Ymax=Rn(在垂直方向取最大值)。1.2 支铰座基础(支撑大梁)测量方法(1)由于支铰座与支铰座基础(支撑大梁)的尺寸配合精度高，先单独埋设支铰座基础螺栓架(支撑大梁)，待混凝土凝固以后再安装支铰座。以支铰座的轴孔设计中心线为理想直线，共用一个测量基准安装支铰座基础(支撑大梁)和支铰座。共用理想中心线有以下特点：支铰座基础(支撑大梁)与支铰座轴孔中心线之间的水平和垂直距离1.0m，用钢板尺延伸测量距离的优点：a由两个基准的设置误差变成一个基准的误差b只要保证了支铰座基础锚栓架或支撑大梁的安装精度，支铰座的安装精度已经确定=支铰座基础(支撑大梁)公差+支铰座制造公差(1.5)；c支铰座基础(支撑大梁)与支铰座的安装误差在一个方向上。支铰座轴孔的理想中心线与支铰座基础(支撑大梁)之间的距离可以供安装人员活动，防止施工过程中碰撞钢丝线，还便于金结埋件几何尺寸的测量，所以实际施工中以支铰座轴孔的设计中心线作为测量的理想基准线。(2)埋件对孔口的中心线偏差，以经纬仪的视线作为理想基准线，用钢板尺测量偏差，通过数据整理获得偏差值2公差和基准误差弧形门门框整体与弧形门之间产生空间公差配合，将弧形门上止水处作为装配尺寸链的开口。测量基准设置状况直接影响埋件的安装精度，最终影响弧形门与门框的配合。根据各个部件公差的大小，部件之间的公差配合关系选择测量仪器、测量方法以及测量基准是保证安装质量的关键。以下用公差带分析图(图2)讨论部件之间的公差配合关系。2.1 公差图中：L 底坎与支铰座设计中心线之间的距离L1 部件之间实际最大距离L2 部件之间实际最小距离。公差带讨论：底坎里程、底坎高程的偏差=5mm，支铰座轴孔中心线偏差=2mm；从图中得知，底坎中心线偏差与支铰座中心线偏差之间的最大水平距离=设计计算距离+5+2，最小水平距离=设计计算距离 5 2；底坎中心线与支铰座中心线之间距离的公差=7mm，公差带宽14mm；2.2 基准误差图2公差带分析图弧形门埤件的几何尺寸大，测量基准的设置方法直接关系埋件的尺寸控制精度，目前采用工程测量方法设置埋件的尺寸控制基准。埋件安装中应用测量基准控制埋件尺寸公差的方法有两种：独立使用尺寸测量基准、共用尺寸测量基准。(1)对安装测量项目公差值大于仪器误差的埋设部件，没置独立测量基准。施工中按照大坝的坐标系，用测量仪器传递基准，将基准标定在安装埋件的各个部位附近，供安装人员设置理想有线；在大坝坐标系下使每个埋件成为一个独立测量体系，避免设置埋件之间距离的尺寸检测项目，减少埋件公差成为测量基准带来的基准误差。例如、底坎中心线偏差5mm、公差带宽10mm，以底坎中心线为基准测量支铰座轴承中心线偏差，底坎的中心线公差(10mm)将成为基准误差之 (忽略仪器误差、测量误差)，成为基准的部件公差(10mm)大于被测件支铰座的偏差2mm，理论上已经不能保证支铰座的安装精度；所以，对于空间距离大又不能用直尺直接测量的大型埋件，一般采用大坝坐标系给每个埋件没置独立测量基准作为埋设部件的尺寸控制基点。(2)对安装测量项目公差接近仪器误差的部件，并且部件之间距离小的埋设部件，建立共用测量基准，减少重复设置基准的测量仪器误差。施工中自首先按照大坝的坐标系，用测量仪器进行基准传递，并且将基准标定在选择的某个部位附近，在这个部件上建立理想直线作为各部件的公共测量基准，然后再用钢板尺或其它直尺直接测量其它部什的尺寸偏差，可以减少重复设置基准的仪器误差。例如：支铰座轴孔中心线偏差=2mm，支撑大梁的偏差=1.5mm，支铰座基础锚栓架偏差=2mm，而且，支铰座与支铰座基础锚栓架(支撑大梁)之间还存在安装尺寸的配合关系；此时，以支铰座轴承设计中心线为部件的公共基准控制支铰座与支铰座基础锚栓架(支撑大梁)的安装尺寸偏差，可以忽略支铰座与支撑件的基准误差，各部件的公差值都是相对测量基准的尺寸偏差，即：安装公差=基准误差+测量误差+实际偏差值。两个部件之间的公差=甲部件的实测公差(测量误差+实际偏差值)+乙部件的实测公差(测量误差+实际偏差值)。(3)注意：以测量基准体系内的任一部件的几何尺寸为基准测量另一测量基准体系的部件的几何尺寸时，部件的几何尺寸公差将成为不可忽略的基准误差。3 存在问题(1)现行规范和一些施工质量验收表格中的少数检测项目以部件之间距离的公差值为标准进行尺寸控制，评价安装部件的质量等级和检查部件的安装精度。如果随意设置部件之间距离公差的检测项目，以大坝坐标系中埋设的某个部件作为其它部件的测量基准，成为基准的某部件的安装误差将传给其它部件(被测部件的公差=测量基准误差+成为基准的部件公差+安装部件的实测偏差)，见附表。(2)测量仪器的精度与检测项目的偏差配合欠合理，测量仪器自身的误差偏大，检测项目公差与测量仪器误差之间应保持小于1/5的等级差。4 测量结果虽然埋件尺寸检测项目的定义在测量概念上没有统一，但是通过加强现场的测量管理，采取施工队自检和测绘大队复检的两级负责制，经过测量实践，最终采取在尺寸控制测量中使用设计理想线与实际测量线之间差值的比较方法，控制埋件的公差，取得了良好的测试数据。现场检测时应该考虑设置基准的具体情况，剔除读取数据的误差。例如，在基准设置过程中，测量基准标志点直径约1mm，样冲眼直径0.5mm，用于设置理想直线的钢丝直径0.3mm，钢板尺或钢卷尺的最小分度值为1mm，因此，0.3mm以下的偏差值是估读数据。应该杜绝实际偏差值95公差带宽的测量数据，避免在分析测量数据时产生歧议。统计资料显示，位于公差带两端的测量数据，实际偏差值75公差带宽的测量数据占全部测量数据的25，尺寸控制的数据优良率达到75。附表主要检测项目表序号DL/T5018-94规范SDJ249.2-88项目公差标准值现场检查项目公差施工值备注1支座钢中心里程1.5支座大梁中心对设计控制线a1.52锚栓架里程锚栓架里程23锚栓架高程锚栓架高程24铰座中心线对孔口中心线的距离1.5支铰中心对孔口中心的距离a 1.55铰座中心里程2支铰座孔中心高程h103/70/69