摘要： 三峡升船机二期埋件安装精度高，与土建混凝土结构关系紧密，埋件安装就位十分困难。安装方案研究阶段，采用pro/e软件，对齿条及螺母柱二期埋件等关键金属结构的安装进行了分析，以提供指导性意见。
Abstract： The high precision in the second period embedded parts installation of Three Gorge lift-ship is high， and it has close relationship with civil engineering concrete structures， so installation in place is very difficult. In the research phase of the installation programme， they used the Pro/e software to analyze the installation of the key metal structure， such as， rack， nut column second embedded parts， and so on， so as to provide guided idea.
关键词： PRO/E；三峡升船机；埋件安装；干涉分析
Key words： PRO/E；Three Gorges ship lift；embedded parts installation；interference analysis
中图分类号：TH17 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）31-0071-02
1 工程背景
升船机是三峡水利枢纽的永久通航设施之一，其主要作用是为客货轮提供快速过坝通道，并与双线五级船闸联合运行，提高枢纽的航运通过能力，保障枢纽通航的质量。三峡升船机为齿轮齿条爬升式垂直升船机，具有提升高度大、提升重量大、金属结构与混凝土建筑物结合密切、施工精度高等特点，是目前世界上规模最大和技术难度最高的升船机。
2 埋件安装难点
三峡升船机采用齿轮齿条爬升、螺母柱安全机构的工作方式，提高了升船机在运行中的安全可靠性，但也使得土建结构与二期埋件、设备间的联系较其他通航建筑物更为紧密，加上安装空间的限制，给现场施工带来很大难度。
3 模拟安装与干涉分析
为做好二期埋件安装前的技术准备，提前解决安装中面临的问题，采用计算机三维模拟方式，进行埋件模拟安装及干涉分析，通过在埋件结构或安装工艺上采取措施加以解决。
3.1 软件选择 为了清晰直观地反映二期埋件、钢筋与混凝土结构相互间的关系，选用了PRO/E软件进行模拟安装与干涉分析。PRO/E是一个全方位的3D产品开发软件，集零件设计、产品装配、自动测量、产品数据管理等众多功能于一体。选择该软件进行模拟分析，具有以下特点：
①利用该软件创建的3D实体模型，将设计概念以最真实的模型在计算机上呈现出来，并可计算其体积、重量等属性。②零件实体模型与安装模拟图分别制作，相互独立且彼此又有关联，制作安装图的过程如同进行了一次实际安装模拟施工。③由3D实体模型可随时产生2D工程图，在对3D或2D图形进行尺寸修改时，其相关的模型尺寸均自动修改，同时装配尺寸也会自动修改，在确保资料准确性的基础上，避免反复修改工作量，提高了效率。④在计算机屏幕上，可根据需要从各个视角对实体模型进行分析，也可隐藏影响视线或暂不需要参与分析的部件，以便于研究实际安装中视线盲区部位的结构与干涉情况。
3.2 建立实体模型 根据设计图纸，利用软件分别制作“埋件部位局部混凝土结构、各种规格钢筋、二期埋件”的实体模型，然后选择软件的“组件安装”功能，将埋件部位砼结构、所有结构钢筋、二期埋件模拟组合安装在一起。实体模型的制作是进行分析的第一步，必须严格按照图纸1：1制作，单个模型绘制完毕后应对结构尺寸进行检查，确保实体模型尺寸准确无误。
3.3 组件模拟安装 第二步是组件安装，这实际上就是一次计算机模拟安装过程。在组件安装过程中，除了应保证各部件相互间的位置关系尺寸，还应注意在对部件位置进行定位时，既要满足完全约束、准确定位，也要注意减少不必要的过定位，以免在需要进行位置调整和修改尺寸时，部件相互间出现矛盾。图1是利用pro/e制作的螺母柱二期埋件底节安装实体模拟图。
3.4 干涉分析 完成模拟安装图制作后，就可以开始研究各部件相互关系。图2是螺母柱首节二期埋件后视图，为了清晰了解二期埋件与钢筋之间的相互关系，暂时将画面中的二期埋件部位的混凝土结构隐藏。分析中，可以根据分析人员的需要，选择需要的视角方向和透视功能。在此基础上，还可以利用软件菜单栏中的“分析/模型分析”功能，获取干涉分析所需的参数。
3.4.1 安装条件分析 ①在埋件底部一期预埋有8根地脚螺栓，安装后地脚螺栓从埋件底板孔中穿过，其中4根露出砼面290mm，4根外露长度315mm。②埋件底板一期预留有竖向一期钢筋32根，外露长度不等，最长约1000mm左右。③上、下游方向预留水平一期钢筋每层8根，层间距离450mm，间距要求精度高，在二期埋件施工时与二期U形钢筋焊接，中间4根需要从工字钢架（埋件）间的350mm间隙穿过。④左、右岸方向水平一期钢筋左、右岸侧每层各2根，间距150mm，二期水平钢筋需要从埋件侧面结构上直径为80mm的孔穿过，然后与二期水平钢筋焊接。
3.4.2 安装工艺与干涉分析 通过计算机模拟安装，可以获得以下信息：①部分一期竖向钢筋与埋件底部结构在理论位置上存在干涉。②二期U形水平钢筋必须先于埋件安装，否则埋件就位后由于内部施工空间不足，将无法提供U形钢筋安装空间。③U形钢筋安装后，埋件只能采用水平推进的方式就位。但一期竖向钢筋预留段过高、地脚螺栓高度均使二期埋件无法直接水平就位。④鉴于以上因素，安装时只能采用水平推进与借用高度空间余量相结合的方式进行。由于二期埋件后翼缘板结构设计有6件连接板，借用高度空间余量推进安装时与U形钢筋存在干涉，根据软件分析，高度最大只有160mm的调整裕度。但地脚螺栓外露长度为315mm，二期埋件底部与砼面设计高度130mm，理论上埋件仍无法就位。⑤二期水平钢筋（左、右岸方向）需要穿进埋件后与埋件同时吊装就位，否则会与混凝土结构干涉。⑥一期预留的左、右岸方向水平钢筋过长，大于埋件外形尺寸。 4 解决方案
分析清楚二期埋件安装中存在的干涉情况后，从两方面采取措施解决。一是优化安装工艺，通过合理安排钢筋、埋件的安装顺序，排除一部分安装中存在的干涉问题。二是对理论上已经存在干涉的部位和实际安装工艺无法解决的位置尺寸矛盾，通过修改二期埋件的结构尺寸、开孔等方式，彻底消除相互间的矛盾。
4.1 埋件结构修改 为满足现场安装需要，对埋件结构上进行了如下修改：①将最底部一节埋件后翼缘连接板的宽度减小，连接板间的间距也做了相应的修改。连接板宽度减小后为确保埋件整体强度，后翼缘连接板的数量由6件增加为10件。除最底节埋件之外的其余埋件，对其后翼缘连接板间距也进行了相应调整。通过这项修改，确保了埋件就位时在高度方向的调整空间。②在埋件上、下连接板的结构上，根据一期钢筋设计位置，开设了竖向钢筋避让孔。
4.2 安装工艺优化 通过计算机模拟安装，完善了螺母柱二期埋件安装工艺，确保了现场施工的可操作性。修改后的主要工艺如下：①进行一期混凝土缝面处理；切割一期竖向钢筋，控制外露长度不超过地脚螺栓高度；检查一期钢筋安装位置，对个别安装位置偏差较大的进行校正；安装二期水平U形钢筋；切割过长的一期水平钢筋。验收合格后土建第一次向安装交面。②将左、右岸方向的二期水平钢筋穿进二期埋件侧面的孔内，然后吊装首节埋件，水平将埋件推进安装部位。埋件就位后安装单位向土建第一次反交面。③安装内侧二期竖向钢筋，竖向钢筋与一期预留钢筋应可靠连接。控制竖向钢筋的长度略低于二期埋件顶面高程，以免影响与上节埋件间的螺栓连接。这部分钢筋验收合格后，土建第二次向安装交面。④调整二期埋件安装位置，达到设计要求后通过工装进行可靠加固；紧固地脚螺栓。验收合格后，安装第二次向土建反交面。⑤安装剩余的二期竖向钢筋，其长度同样应略低于二期埋件顶面高程；将二期左、右岸方向水平钢筋与一期钢筋焊接牢固；完成全部钢筋验收，合格后土建第三次向安装交面。⑥安装二期PVC套管，对埋件安装位置复测。合格后安装第三次向土建反交面。⑦二期混凝土立模、浇筑。从以上工艺过程可以发现，二期埋件安装与土建施工两个专业间各需要进行三次交面与反交面，施工中工序间的协调、配合十分关键。通过2个专业间的相互交面，解决了钢筋安装对埋件安装的影响问题。
5 结语
本文探索采用pro/e软件，在计算机模拟安装工艺基础上，通过分析金属结构在安装中与土建结构的干涉情况，确定消除相互干扰的解决措施，降低了施工成本，缩短方案研究周期，为现场施工提供了指导性建议，取得了较好的经济、社会效益。
参考文献：
[1]金一心.升船机适用条件的研究[J].水运工程，2006，（10）.
[2]郭彬，金海军，曹怀志.三峡升船机关键技术问题[J].水力发电，2009，（12）.
[3]张英，何军红，吴旭光.三峡升船机卷扬提升监控系统技术方案研究[J].仪器仪表标准化与计量，2006，（01）.