發(fā)布時(shí)間：2020-03-16所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：飛機(jī)水載荷測(cè)試中的承力地板是飛機(jī)水載荷測(cè)試的基礎(chǔ)，對(duì)耐磨、耐壓、平整度要求極高。結(jié)合某機(jī)場(chǎng)通航車間飛機(jī)水載荷測(cè)試承力地板施工，對(duì)飛機(jī)水載荷測(cè)試承力地板與地軌的加工和安裝質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行闡述，旨在為類似工程提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。 關(guān)鍵詞：飛機(jī)水
摘要：飛機(jī)水載荷測(cè)試中的承力地板是飛機(jī)水載荷測(cè)試的基礎(chǔ)，對(duì)耐磨、耐壓、平整度要求極高。結(jié)合某機(jī)場(chǎng)通航車間飛機(jī)水載荷測(cè)試承力地板施工，對(duì)飛機(jī)水載荷測(cè)試承力地板與地軌的加工和安裝質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行闡述，旨在為類似工程提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。
關(guān)鍵詞：飛機(jī)水載荷測(cè)試;承力地板;地軌;加工;安裝
1 研究背景
水陸兩棲飛機(jī)是在水上飛機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的既可在水面起降，又可在陸上起降的一種飛機(jī)類型，特別適合于沿海、內(nèi)陸江河湖泊、水庫(kù)等水域附近地區(qū)的飛行使用。水陸兩棲飛機(jī)在起飛、滑水、著水等過程中與水面、波浪相接觸時(shí)承受復(fù)雜的水動(dòng)載荷。入水沖擊載荷歷程短、峰值高，容易引起結(jié)構(gòu)破損、儀器失靈、控制失效、人員傷亡等危害。飛機(jī)水載荷測(cè)試承力地板是做飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相關(guān)試驗(yàn)和研究的基礎(chǔ)，故各項(xiàng)指標(biāo)要求嚴(yán)格。
2 飛機(jī)水載荷測(cè)試承力地板特點(diǎn)
飛機(jī)水載荷測(cè)試承力地板中設(shè)置了大量的鋼筋、鋼結(jié)構(gòu)，鋼材密度大，地面要求耐磨、耐壓，并且平整度要求極高，兩相鄰地軌鋼槽頂面標(biāo)高允許偏差僅為1 mm。承力地板涉及鋼結(jié)構(gòu)施工、大體積混凝土施工以及承力地軌的精確定位，施工場(chǎng)地狹小，施工安裝精度要求高，施工難度大。
我單位施工的機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目，在通航車間①～⑧軸/ C ～ J 軸范圍內(nèi)，設(shè)置飛機(jī)水載荷測(cè)試承力地板。承力地軌項(xiàng)目占地50.2 m×51.6 m，其中有效地軌面積范圍41 m×30 m (圖1、圖2)。
承力地軌合計(jì)40條，單條長(zhǎng)度28.8 m，承力地軌承載能力為100 kN/m(拉力或壓力)。根據(jù)工藝條件，槽鋼與地面高度方向允許偏差2 mm±1 mm，兩相鄰地軌鋼槽頂面標(biāo)高應(yīng)相同，其允許偏差為1 mm。兩相鄰地軌鋼槽中心線間距離為1 m，其允許偏差為2 mm。沿地軌長(zhǎng)度方向的不平整度允許誤差不大于1 mm/m，全長(zhǎng)總允差≤20 mm。承力柱的施工精度要求：兩相鄰承力柱中心線偏差為5 mm。所有承力柱的豎向工作面應(yīng)在同一的鉛直平面內(nèi)，承力柱兩側(cè)平面的不垂直度允許偏差≤5 mm。同一承力柱上預(yù)留孔中心水平偏差為1 mm，孔中心與工作面不垂直度為 2 mm。
3 飛機(jī)水載荷測(cè)試承力地板的施工技術(shù)
3.1 總體思路
承力地板四周設(shè)置有硬管、軟管走線溝，施工區(qū)域狹小，鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋密度大，各專業(yè)交叉作業(yè)難度大。為了滿足承力地軌的精度要求，首先是控制地軌制作過程中的焊接變形，減小焊接變形對(duì)尺寸精度的影響，其次是地軌安裝時(shí)的精確測(cè)量定位，確保安裝精度要求。前者可通過采取合理的焊接工藝，地軌鋼結(jié)構(gòu)工廠預(yù)制加工，減少焊接變形。后者可采用高精密測(cè)量?jī)x器定位以及輔助工裝，減少安裝時(shí)的誤差[1-3] 。
3.2 原材料的要求
原材料是保證承力地板施工質(zhì)量的前提。首先，承力地板用鋼材的化學(xué)成分必須符合規(guī)范要求，其化學(xué)組成直接決定了鋼材的焊接性能。其次，承力地軌所用槽鋼、角鋼、鋼板、鋼筋等規(guī)格尺寸必須符合設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范要求。地軌用槽鋼應(yīng)逐件嚴(yán)格檢查，槽鋼應(yīng)順直，不得扭曲，應(yīng)控制其翼緣斜度，選用腰與腿垂直的槽鋼，外緣斜度應(yīng)控制在腿寬度的1%以內(nèi)，避免因外緣斜度較大造成地軌與工裝夾具底座接觸面積較小以及因此引起的相鄰地軌標(biāo)高的偏差。地軌用槽鋼還應(yīng)保證外緣斜度方向一致，確保槽鋼接頭平直。加工前應(yīng)再次檢查槽鋼順直度，發(fā)現(xiàn)偏差應(yīng)提前矯正，未經(jīng)檢查矯正的槽鋼不得使用。最后，地軌鋼結(jié)構(gòu)用角鋼等應(yīng)符合熱軋型鋼的規(guī)范要求。
3.3 承力地軌的制作
承力地軌制作的要點(diǎn)是控制地軌鋼槽的平直度，確保兩槽鋼間距為56 mm以及兩相鄰地軌鋼槽頂面標(biāo)高的誤差 1 mm的設(shè)計(jì)要求。為了保證制造精度，承力地軌采用工廠預(yù)制加工，然后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝的方法。
3.3.1 分段制作
地軌槽鋼架單條長(zhǎng)度28.8 m(圖3)，為保證承力地軌制造精度滿足設(shè)計(jì)要求，降低制造難度，同時(shí)考慮原材料變形和運(yùn)輸?shù)纫蛩氐挠绊懀剀変摬奂懿扇》侄沃谱鞣绞剑磳螚l地軌槽鋼架分4段制作，制作長(zhǎng)度為3段 8 300 mm和1段3 900 mm(圖4)，制作完成并運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)再拼接成整體。為保證地軌槽鋼頂面標(biāo)高允許偏差為1 mm的設(shè)計(jì)要求，制訂了在焊接平臺(tái)上將槽鋼擠壓平直的工藝方案。
3.3.2 輔助工裝控制焊接變形
根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙尺寸要求設(shè)計(jì)小龍門架工裝，用于擠平槽鋼架槽鋼，同時(shí)設(shè)計(jì)大龍門架用于鋼絲拉線控制鋼架垂直。將鋼槽架倒扣于平臺(tái)上并焊接小龍門架及其他胎具(圖5)。小龍門架間距為1 425 mm，用胎具約束槽鋼以控制變形。
3.3.3 采用組件焊接，制訂合理的焊接順序
在保證施工質(zhì)量的前提下，為提高施工效率，降低施工難度，減小焊接變形對(duì)尺寸精度的影響，采用組件焊接的方式。部件焊接順序具體為：耳板與豎鋼筋焊接→耳板與角鋼、膨脹螺栓連接板焊接→槽鋼定位→耳板與槽鋼焊接→U形槽與槽鋼焊接→加強(qiáng)角鋼、加強(qiáng)鋼筋焊接固定。焊接工藝的選擇依據(jù)是將立焊、仰焊等施焊困難的工藝轉(zhuǎn)化為平焊，將部分構(gòu)件焊接成組件，再在焊接平臺(tái)上進(jìn)行拼裝，以減少焊接應(yīng)力引起的變形。
1)耳板與豎鋼筋焊接。因與耳板連接的豎鋼筋緊靠槽鋼凹槽部位(圖6)，在靠槽鋼一面的焊縫施焊困難，一方面焊鉗無法操作，另一方面施工人員無法觀察焊縫情況，而豎鋼筋是地軌傳力的主受力筋，是較為重要的一道焊縫，僅單面焊縫無法保證強(qiáng)度要求，經(jīng)分析，采取預(yù)先焊接成組件再在焊接平臺(tái)上進(jìn)行拼裝的方法(圖7)。
2)耳板與角鋼、膨脹螺栓連接板焊接。耳板與角鋼的焊接在靠槽鋼凹槽部位，同樣施焊困難。為保證拼裝精度，經(jīng)分析，采取預(yù)先焊接成組件再在焊接平臺(tái)上進(jìn)行拼裝的方法(圖8、圖9)。
3)槽鋼定位。在焊接平臺(tái)上根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙放樣地軌槽鋼架直線及尺寸線，將地軌槽鋼架倒扣在平臺(tái)上，然后在平臺(tái)上每隔1 425 mm焊接小龍門架工裝，用鋼楔在龍門架上將槽鋼垂直、水平兩方向擠壓平直，約束槽鋼，控制變形。為保證地軌骨架在拼裝時(shí)穩(wěn)固不移動(dòng)，在地軌骨架外部?jī)蛇呴g隔一定距離焊定位塊。拼裝時(shí)用木楔或鋼楔將槽鋼卡死，拼裝完成后取掉木楔或鋼楔并將鋼架移出平臺(tái)。
4)耳板與槽鋼焊接。槽鋼定位完成后，將耳板尺寸放樣在焊接平臺(tái)上，按照兩槽鋼相鄰間距及各耳板間距制作拼裝胎膜，在胎膜上將耳板與槽鋼進(jìn)行定位，并使用輔助工裝對(duì)耳板進(jìn)行固定，尺寸檢驗(yàn)合格后依次進(jìn)行焊接固定(圖10、圖11)。
5)U形槽與槽鋼焊接。U形槽不屬于主受力結(jié)構(gòu)，主要起模板成型作用。經(jīng)工藝驗(yàn)證，由于焊縫較長(zhǎng)且在槽鋼一面不對(duì)稱焊，若U形槽與槽鋼采取全長(zhǎng)滿焊工藝，焊縫熔池結(jié)晶的累計(jì)收縮，將造成槽鋼沿焊縫面整體變形，且材料誤差造成的焊縫縫隙大小不均勻，也使焊接時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力大小不均勻，造成槽鋼局部彎曲變形。為保證地軌槽鋼架的制作安裝精度，確定U形槽與槽鋼采用每 500 mm一個(gè)焊點(diǎn)間斷焊工藝，每個(gè)焊點(diǎn)焊長(zhǎng)50 mm。U形槽焊接前必須將相鄰角鋼組件之間的斜筋焊牢，使地軌鋼槽架成為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，然后焊接(圖12)。未焊縫隙用結(jié)構(gòu)密封膠填縫，保證在澆筑時(shí)不會(huì)漏漿。
6)加強(qiáng)角鋼、加強(qiáng)鋼筋焊接固定。U形槽與槽鋼焊接完成后，按設(shè)計(jì)要求焊接角鋼及加強(qiáng)鋼筋，使槽鋼架連接成一個(gè)整體(圖13)。為控制尺寸精度，約束槽鋼變形，對(duì)槽鋼上表面焊接加強(qiáng)鋼筋或者角鋼。
焊接完成后，對(duì)焊接質(zhì)量及尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后將制作完成的槽鋼架吊離工作平臺(tái)。按照上述方法依次完成所有地軌槽鋼架的分段制作，按要求做好防銹工作，待安裝現(xiàn)場(chǎng)具備安裝條件后將地軌槽鋼架陸續(xù)運(yùn)輸至安裝現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。
3.4 承力地軌的安裝
3.4.1 單條地軌采用分段調(diào)整、逐條調(diào)整安裝方式
地軌槽鋼架吊裝之前，應(yīng)先確定膨脹螺栓固定位置(使用Leica AT 402絕對(duì)激光跟蹤儀進(jìn)行精確定位)，所有膨脹螺栓安裝位置點(diǎn)確定完成后將膨脹螺栓依次安裝，膨脹螺栓沉入地面深度大于100 mm，膨脹螺頂部擰入相同規(guī)格螺母進(jìn)行調(diào)整備用。
按照設(shè)計(jì)要求將制作完成的單段槽鋼架置于正確位置，使槽鋼架螺栓連接孔落于膨脹螺栓中，緊固螺母對(duì)槽鋼架進(jìn)行穩(wěn)固，然后利用水準(zhǔn)儀、激光跟蹤儀等儀器根據(jù)標(biāo)高尺寸初調(diào)槽鋼上表面標(biāo)高，保證x、y、z這3個(gè)方向的尺寸與理論要求相差小于1 mm。初調(diào)完成后，通過連接孔和螺栓之間的間隙，利用Leica AT 402絕對(duì)激光跟蹤儀，對(duì)槽鋼架上表面的OTP測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行精確測(cè)量調(diào)整，直至安裝精度滿足設(shè)計(jì)要求。
第1條單段槽鋼架調(diào)整合格后，使用同樣方法對(duì)第2條單段槽鋼架進(jìn)行測(cè)量調(diào)整，檢驗(yàn)合格后使用耳板對(duì)2條單段槽鋼架進(jìn)行接長(zhǎng)焊接，并用加強(qiáng)鋼筋對(duì)2條槽鋼架進(jìn)行加強(qiáng)固定(圖14)。同理，依次對(duì)第3條單段槽鋼架和第4條單段槽鋼架進(jìn)行測(cè)量定位。復(fù)檢整條地軌尺寸，檢驗(yàn)合格后按設(shè)計(jì)要求將加強(qiáng)角鋼及鋼筋進(jìn)行焊接固定。
3.4.2 多條地軌安裝
第1條地軌調(diào)整完畢后，采取輔助支撐對(duì)地軌進(jìn)行臨時(shí)穩(wěn)固，防止地軌位置變化，后續(xù)39條地軌均以第1條地軌作為測(cè)量基準(zhǔn)，逐條調(diào)整地軌間距1 000 mm±2 mm。為保證地軌間距尺寸，每隔500 mm使用定位工裝(圖15)對(duì)地軌間距進(jìn)行支撐調(diào)整，并焊接臨時(shí)固定件，保證調(diào)整過程中兩槽鋼標(biāo)高一致。
在每調(diào)整完畢一條(段)，均按設(shè)計(jì)要求將加強(qiáng)角鋼及鋼筋進(jìn)行焊接固定(圖16)。依次類推，40條地軌全部安裝完畢后，再使用Leica AT 402絕對(duì)激光跟蹤儀復(fù)核標(biāo)高尺寸進(jìn)行最后調(diào)整，確保每一條地軌符合設(shè)計(jì)要求。
所有承力地軌安裝完成后安裝承力地板內(nèi)的其他鋼筋，所有鋼筋安裝完成并經(jīng)檢驗(yàn)合格后進(jìn)行混凝土澆筑。
3.5 承力地板混凝土澆筑
大體積混凝土施工首先是對(duì)原材的把控，采用低水化熱水泥、控制水灰比等措施，在混凝土澆筑過程中采取斜面分層推進(jìn)，一次從底到頂，即采用自然流淌形成斜坡的澆筑方法。為增加地面的耐磨性能，承力地板部分設(shè)置金剛砂耐磨層。在已抹壓的混凝土面上均勻撒布2/3總用量(約3.3 kg/m2 )的金剛砂，待材料吸收一定的水分，表面變暗，用磨光機(jī)進(jìn)行打磨。打磨方向與混凝土澆筑方向一致。沿與第1次垂直方向均勻撒布剩余的1/3總用量(約 1.7 kg/m2 )的金剛砂，用磨光機(jī)進(jìn)行交錯(cuò)打磨。機(jī)器無法打磨的部位需采用人工打磨。在混凝土終凝前，用加裝金屬刀片的磨光機(jī)進(jìn)行打磨拋光。金剛砂區(qū)域表面與鋼槽高度方向偏差2 mm±1 mm。
混凝土終凝后，為防止混凝土表面水分的急劇蒸發(fā)，進(jìn)行覆蓋毛氈和灑水養(yǎng)護(hù)。加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)，保證混凝土的內(nèi)外溫差不超過20 K。為保證鋼槽精度要求，在混凝土運(yùn)輸、澆筑及振搗過程中嚴(yán)格注意，并采取措施避免鋼槽移位。在混凝土澆搗過程中采取措施防止混凝土漏入鋼槽中(采用加蓋鋼板)，承力地板的混凝土要求一次整體澆成。承力地板混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度能保證鋼槽不變位時(shí)，方可拆除其頂面鋼骨架的角鋼。
4 飛機(jī)水載荷測(cè)試承力地板質(zhì)量控制要點(diǎn)
加工用鋼材的質(zhì)量和加工精度是承力地軌質(zhì)量控制的關(guān)鍵，施工中必須加強(qiáng)監(jiān)控，嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行材料抽檢和力學(xué)性能試驗(yàn)。承力地軌采用分段制作，制訂合理的焊接工藝，采用組件焊接的方式。承力地軌在底部設(shè)計(jì)膨脹螺栓連接板，安裝時(shí)采用分段調(diào)整、逐條調(diào)整的方式，使用Leica AT 402絕對(duì)激光跟蹤儀遵循“測(cè)量—調(diào)整— 測(cè)量”的原則進(jìn)行精確定位測(cè)量，尺寸檢驗(yàn)合格后進(jìn)行加強(qiáng)固定，所有地軌全部安裝完畢后，再使用激光跟蹤儀復(fù)核標(biāo)高尺寸進(jìn)行最后調(diào)整，直至尺寸精度滿足設(shè)計(jì)要求。承力地軌安裝完畢后安裝承力地板內(nèi)其他鋼筋，所有鋼筋安裝完畢后完成混凝土澆筑。
5 結(jié)語(yǔ)
因承力地板施工機(jī)會(huì)少，故在國(guó)內(nèi)外可借鑒的施工經(jīng)驗(yàn)亦少。但隨著社會(huì)的發(fā)展和科研水平的提高，越來越多的科研基地投入建設(shè)，承力地板、反力墻等工程建設(shè)機(jī)會(huì)將越來越多，精細(xì)化施工和管理將會(huì)是未來發(fā)展的趨勢(shì)。
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