Строительство мостового перехода на остров Русский
через пролив Босфор Восточный во Владивостоке

Основные требования Технологического Регламента по укрупнительной сборке и сварке металлической балки жесткости пролётного строения моста
Основные требования Технологического Регламента по укрупнительной сборке и сварке металлической балки жесткости пролётного строения моста

Добрый день, уважаемые коллеги!

Вашему вниманию предлагается доклад, касающийся монтажа металлической балки жёсткости. Мне хотелось бы рассказать вам о сварочном производстве при сооружении стальной балки жёсткости руслового пролёта, мимо которого мы только что прошел наш катер.

Слайд 2

I. Сборка и сварка монтажных соединений стальной балки жёсткости руслового пролётного строения будет выполняться по специальному Технологическому Регламенту, который разработан нашим Институтом (НИИ Транспортного Строительства) - Филиалом ОАО ЦНИИС «НИЦ «Мосты».

Слайд 3

В поперечном сечении балка жёсткости руслового пролётного строения включает следующие элементы: две главные двутавровые балки, между которыми расположены четыре нижние ребристые плиты и пять верхних ортотропных плит. По концам поперечного сечения расположены анкерные балки коробчатого сечения. Между главными и анкерными балками расположены две нижние ребристые плиты и две верхние ортотропные плиты.

Габарит стальной балки жёсткости по ширине ≈ 26 метров.

Максимальная высота балки жёсткости - 3,2 метра. Все продольные элементы (балки и плиты) идут во Владивосток с заводов - изготовителей металлических конструкций длиной 12 метров.

Указанные заводские элементы необходимо на земле (на специальных сборочных стапелях) собрать в монтажные секции размером 26x12 метров, а для средней части пролёта - размером 26x24метра. Затем эти монтажные секции необходимо объединить в балку жёсткости в створе оси руслового пролёта. Указанные операции (собрать заводские элементы в монтажные секции и объединить эти секции в створе оси моста) следует выполнять с помощью монтажных сварных соединений и фрикционных соединений на высокопрочных болтах по указаниям данного Технологического Регламента.

Указанное поперечное сечение (26x12 метров) (Слайд 3) — очень жёсткое, и в продольном направлении оно усилено системой продольных ребер трапецевидного сечения (75 штук). Такое поперечное сечение прекрасно работает, с точки зрения проектной организации, на кручение и на устойчивость (местную и общую) и т.д. С точки зрения «Теории тепловых процессов при сварке» и «Теории сварочных напряжений и деформаций», такая «жёсткая» в продольном направлении пространственная конструкция (Слайд 3) гарантирует нам (теоретикам и практикам) высокий уровень σ остаточных сварочных напряжений и деформаций, а также дефектность в сварном соединении с позиции физико-металлургических процессов автоматической сварки под флюсом (АФ) — если не применять определённых конструктивных и технологических решений с позиции выполнения сборочно-сварочных работ.

Наш Регламент по сварочным работам на этих уникальных конструкциях базируется на классической теории тепловых сварочных процессов академика Рыкалина, теории сварочных напряжений и деформаций академика Прохорова и Винокурова, и дополнен современными научными исследованиями по технологии автоматической сварки аналогичных конструкций. Результаты исследований воплощены в решения, которые апробированы на реальных пролётных строениях, близких по конструкции к этому типу.

Красной нитью, через весь регламент, проходит требование о том, что конструкции стальных мостов (КСМ) являются группой технических устройств (ТУ) опасных производственных объектов (ОПО), подконтрольных, с позиции сварочного производства, Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору («Ростехнадзор»). То есть сварка «КСМ» выполняется аттестованным НАКС персоналом (сварщики + ИТР), с применением аттестованных НАКС СМ, СО и СТ (сварочных материалов, сварочного оборудования и сварочных технологий).

Без этих Документов НАКС Ростехнадзора, Предприятие (Подрядная и Субподрядная организации) не имеют права выполнять сварочные работы на объектах КСМ в целом и , естественно, на этом уникальном пролётном строении в частности.

II. Регламент включает 17 глав и 7 Приложений — Объём ≈ 120 листов мелким шрифтом (1 книга).

.Требования Регламента по выполнению монтажных соединений балки жёсткости изложены в конкретной технологической последовательности, которые надо выполнять:

А) при укрупнителъной сборке конструкций в монтажные секции на сборочных стапелях.

Б) при сборке и сварке монтажных секций в створе оси моста.

. В начале Регламента изложены общие требования сварочного производства по этому объекту, которые относятся как к укрупнению, так и к сварке в створе оси моста.

Какие это Общие требования:

а) Входной контроль металлоконструкций с заводов - изготовителей, поступивших на п-ов Назимова или в Находку!

б) Квалификация персонала (Сварщики+ИТР) (Аттестация НАКС «Ростехнадзора» + Что должен знать и уметь сварочный персонал).

Слайд 4

в) сварочное оборудование, которое надо иметь, чтобы выполнять указанные в проекте (в Чертежах КМ) типы сварных соединений с применением определённых способов сварки.

Слайд 5

г) сварочные материалы (должны быть Аттестованны НАКС) и изложены ТРЕБОВАНИЯ по их подготовке.

Слайд 6

д) Дана конструкция медных формирующих подкладок для технологии

односторонней АФ, в т.ч. с применением МХП.

По этому способу сварки АФ с МХП на русловом пролёте надо заварить более 30 км, а с учётом количества проходов, - более 250 км стыковых швов I категории под УЗД толщиной от 14 до 32 мм. Эта технология АФ с МХП более 20 лет назад была изобретена в Советском Союзе (имеет патент, тогда это называлось - Авторское Свидетельство на Изобретение (вошло НТД стального мостостроения) - основной автор Гребенчук В.Г. Это основная монтажная технология автоматической сварки под флюсом стыковых соединений по ортотропной проезжей части и нижними ребристым плитам КСМ. Все крупные и не очень (практически все) стальные мосты с ортотропной проезжей частью СССР и РФ заварены по этой технологии АФ с МХП на спецподкладках.

Это все стальные мосты через Волгу в городах: Астрахань, Казань, Саратов, Волгоград, включая «Танцующий мост» в Волгограде, через реку Днепр в Киеве, Днепропетровске, Обь в Сургуте, Иртыш в Ханты-Мансийске, 3-е кольцо Москвы, Нева-СПб, Москва -река в районе Серебряного бора — с Арочным пилоном и теперь вантовые пролёты на о. Русский и через бухту Золотой Рог во Владивостоке.

е) Далее по Общим требованиям:

Все СМ, поступившие на соответствующие участки (п-ов Назимова, Находка, в створ оси моста), можно применять только после проведения испытаний КСС и получения положительных результатов по механическим свойствам. Испытания должны быть выполнены в сторонних независимых организациях.

ж) Даны требования по организации сборочно-сварочных участков при укрупнении м/к на стапелях и в створе оси моста; оснащение энергией (380Вольт-50герц), а также даны требования по неразрушающему контролю качества монтажных сварных соединений (ВИК и УЗД).

III. Теперь кратко пройдёмся по технологическим требованиям и последовательности выполнения сварных соединений при укрупнении м/к в монтажные секции.

Слайд 7

) Этапы 1 и 2 - укрупнительная сборка и сварка элементов пролётного строения в монтажную секцию включает в себя - 9 этапов.

) Этапы З/1 и 3/2 (Слайд 8) - монтаж и сварка поперечных диафрагм между главными балками.

) Этапы 4 и 5 (Слайд 9 и 10) - монтаж и сварка м/к «кососимметрично», т.е. одновременно в ортотропных и нижних плит двоек под углом = 9°. Автоматическую сварку таких стыков с уклоном 9° следует выполнять только «на подъём». Экспериментально всё это проверялась автоматической сваркой под флюсом под углом 9°.

Слайд 11

) Последние этапы - это 8 и 9 - Оформление ортотропной проезжей части и угловых швов крайних диафрагм и поперечных рёбер крайних верхних плит, т.е. этапы 1-9 .

IV. Далее технологическим Регламентом предусмотрена чёткая последовательность технологических операций по сборке и сварке монтажных секций в створе оси моста.

(Этапы 1-3)

(Слайд 12) - Этап 1 - Сборка и сварка поперечных стыков центральных нижних поясов.

(Слайд 13) - Этап 2, (Слайд 14 , 15) и Этап 3 - Окончание сварки нижних поясов АФ и верхних поясов монтажных секций.

Дана технология сварки протяжённых поперечных стыковых швов по ортотропной проезжей части (более 20 метров), обеспечивающая минимальный уровень остаточных сварочных напряжений. Она показана на слайде 15. Это потенциально опасные поперечные сварные соединения с большим количеством зон сложного (плоского) напряженного состояния - это зоны пересечений швов - «кресты». Регламентом дана научно обоснованная и проверенная на практике строительства уникальных пролётных строений (через Москва-реку в районе Серебряного бора) технология автоматической сварки и соответствующие параметры режимов сварки, обеспечивающие минимальный уровень остаточных сварочных напряжений в этих зонах, по которым мы будем в течение всего срока строительства вантового пролёта проводить непрерывный мониторинг по оценке напряженно-деформированного состояния (НДС) этих зон с применением современных уникальных методик тензометрии, в т.ч. и в области высоких температур ( до +350°С) и методов магнитной анизотропии с использованием приборов последнего поколения.

Далее в Регламенте подробно изложена технология сборки и сварки монтажных цельносварных стыков полосовых и трапецевидных рёбер в одном поперечном сечении. Стык устраивается через каждые 12 метров по длине пролёта, и общее количество стыков, соответственно, составит 75.

Слайд 16 - Дан порядок и технология сварки способом МПГ, в т.ч. с применением импортных сварочных материалов. Обеспечено высокое качество и минимальный уровень остаточных сварочных напряжений, а также высокий темп сооружения объекта.

Слайд 17

Нами разработаны и в Регламенте приведены параметры режимов сварки по всем способам сварки для этого объекта. В Регламенте подробно приведена :

а) технология выполнения монтажных фрикционных соединений на высокопрочных болтах.

б) даны требования по контролю качества монтажных сварных и болтовых соединений.

Слайд 18

Приведён Перечень Основной Исполнительной Документации, по которому контролирующие органы проверяют правильность ведения сборочно-сварочных работ.

V. В ЗАКЛЮЧЕНИИ

По каждому указанному этапу (с 1-го по 9-й), на стадии укрупнения м/к в монтажные секции и на стадии сварки в створе оси моста, Регламентом предусмотрены и чётко выданы конкретные рекомендации по последовательности выполнения операций, а также технологические указания по уменьшению остаточных сварочных напряжений, угловых и линейных деформаций стыкуемых конструкций, что повысит качество выпускаемой продукции и снизит дефектность сварных соединений, а следовательно, снизит трудоёмкость выполнения (монтажа, сборки и сварки) конструкций (так как уменьшается объём ремонта) и как результат - выдержать жёсткий график укрупнения, а затем сборки и сварки металлоконструкций в створе оси моста.

ВЫВОД

Вся технология выполнения сварочных работ по Регламенту НИЦ «Мосты» ОАО ЦНИИС, г. Москва направлена на обеспечение высокого качества, снижения трудоёмкости строительства и выполнения срока сооружения этого объекта, что позволит в конечном итоге создать в РФ здесь в Приморском крае, в г. Владивостоке, уникальный вантовый мост с рекордным пролётом 1104 метра, который отвечает всем требованиям надежности и безопасности.

Спасибо за Внимание!

Заместитель директора филиала ОАО ЦНИИС «НИЦ Мосты» – руководитель ГАЦ «Мосты», кандидат технических наук
Виктор Георгиевич Гребенчук