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摘 要： 摘要：飛機水載荷測試中的承力地板是飛機水載荷測試的基礎，對耐磨、耐壓、平整度要求極高。結合某機場通航車間飛機水載荷測試承力地板施工，對飛機水載荷測試承力地板與地軌的加工和安裝質量控制要點進行闡述，旨在為類似工程提供經驗借鑒。 關鍵詞：飛機水
摘要：飛機水載荷測試中的承力地板是飛機水載荷測試的基礎，對耐磨、耐壓、平整度要求極高。結合某機場通航車間飛機水載荷測試承力地板施工，對飛機水載荷測試承力地板與地軌的加工和安裝質量控制要點進行闡述，旨在為類似工程提供經驗借鑒。
關鍵詞：飛機水載荷測試;承力地板;地軌;加工;安裝
1 研究背景
水陸兩棲飛機是在水上飛機的基礎上發展起來的既可在水面起降，又可在陸上起降的一種飛機類型，特別適合于沿海、內陸江河湖泊、水庫等水域附近地區的飛行使用。水陸兩棲飛機在起飛、滑水、著水等過程中與水面、波浪相接觸時承受復雜的水動載荷。入水沖擊載荷歷程短、峰值高，容易引起結構破損、儀器失靈、控制失效、人員傷亡等危害。飛機水載荷測試承力地板是做飛機結構強度相關試驗和研究的基礎，故各項指標要求嚴格。
2 飛機水載荷測試承力地板特點
飛機水載荷測試承力地板中設置了大量的鋼筋、鋼結構，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高允許偏差僅為1 mm。承力地板涉及鋼結構施工、大體積混凝土施工以及承力地軌的精確定位，施工場地狹小，施工安裝精度要求高，施工難度大。
我單位施工的機場項目，在通航車間①～⑧軸/ C ～ J 軸范圍內，設置飛機水載荷測試承力地板。承力地軌項目占地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40條，單條長度28.8 m，承力地軌承載能力為100 kN/m(拉力或壓力)。根據工藝條件，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高應相同，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。沿地軌長度方向的不平整度允許誤差不大于1 mm/m，全長總允差≤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在同一的鉛直平面內，承力柱兩側平面的不垂直度允許偏差≤5 mm。同一承力柱上預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 飛機水載荷測試承力地板的施工技術
3.1 總體思路
承力地板四周設置有硬管、軟管走線溝，施工區域狹小，鋼結構、鋼筋密度大，各專業交叉作業難度大。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，減小焊接變形對尺寸精度的影響，其次是地軌安裝時的精確測量定位，確保安裝精度要求。前者可通過采取合理的焊接工藝，地軌鋼結構工廠預制加工，減少焊接變形。后者可采用高精密測量儀器定位以及輔助工裝，減少安裝時的誤差[1-3] 。
3.2 原材料的要求
原材料是保證承力地板施工質量的前提。首先，承力地板用鋼材的化學成分必須符合規范要求，其化學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、鋼筋等規格尺寸必須符合設計圖紙和規范要求。地軌用槽鋼應逐件嚴格檢查，槽鋼應順直，不得扭曲，應控制其翼緣斜度，選用腰與腿垂直的槽鋼，外緣斜度應控制在腿寬度的1%以內，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高的偏差。地軌用槽鋼還應保證外緣斜度方向一致，確保槽鋼接頭平直。加工前應再次檢查槽鋼順直度，發現偏差應提前矯正，未經檢查矯正的槽鋼不得使用。最后，地軌鋼結構用角鋼等應符合熱軋型鋼的規范要求。
3.3 承力地軌的制作
承力地軌制作的要點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高的誤差 1 mm的設計要求。為了保證制造精度，承力地軌采用工廠預制加工，然后運輸到現場進行安裝的方法。
3.3.1 分段制作
地軌槽鋼架單條長度28.8 m(圖3)，為保證承力地軌制造精度滿足設計要求，降低制造難度，同時考慮原材料變形和運輸等因素的影響，地軌鋼槽架采取分段制作方式，即將單條地軌槽鋼架分4段制作，制作長度為3段 8 300 mm和1段3 900 mm(圖4)，制作完成并運輸至現場安裝時再拼接成整體。為保證地軌槽鋼頂面標高允許偏差為1 mm的設計要求，制訂了在焊接平臺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
根據設計圖紙尺寸要求設計小龍門架工裝，用于擠平槽鋼架槽鋼，同時設計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→加強角鋼、加強鋼筋焊接固定。焊接工藝的選擇依據是將立焊、仰焊等施焊困難的工藝轉化為平焊，將部分構件焊接成組件，再在焊接平臺上進行拼裝，以減少焊接應力引起的變形。
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度要求，經分析，采取預先焊接成組件再在焊接平臺上進行拼裝的方法(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，經分析，采取預先焊接成組件再在焊接平臺上進行拼裝的方法(圖8、圖9)。
3)槽鋼定位。在焊接平臺上根據設計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上，然后在平臺上每隔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穩固不移動，在地軌骨架外部兩邊間隔一定距離焊定位塊。拼裝時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。
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行定位，并使用輔助工裝對耳板進行固定，尺寸檢驗合格后依次進行焊接固定(圖10、圖11)。
5)U形槽與槽鋼焊接。U形槽不屬于主受力結構，主要起模板成型作用。經工藝驗證，由于焊縫較長且在槽鋼一面不對稱焊，若U形槽與槽鋼采取全長滿焊工藝，焊縫熔池結晶的累計收縮，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，也使焊接時產生的殘余應力大小不均勻，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一個焊點間斷焊工藝，每個焊點焊長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定結構，然后焊接(圖12)。未焊縫隙用結構密封膠填縫，保證在澆筑時不會漏漿。
6)加強角鋼、加強鋼筋焊接固定。U形槽與槽鋼焊接完成后，按設計要求焊接角鋼及加強鋼筋，使槽鋼架連接成一個整體(圖13)。為控制尺寸精度，約束槽鋼變形，對槽鋼上表面焊接加強鋼筋或者角鋼。
焊接完成后，對焊接質量及尺寸進行檢驗，檢驗合格后將制作完成的槽鋼架吊離工作平臺。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，待安裝現場具備安裝條件后將地軌槽鋼架陸續運輸至安裝現場進行安裝。
3.4 承力地軌的安裝
3.4.1 單條地軌采用分段調整、逐條調整安裝方式
地軌槽鋼架吊裝之前，應先確定膨脹螺栓固定位置(使用Leica AT 402絕對激光跟蹤儀進行精確定位)，所有膨脹螺栓安裝位置點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格螺母進行調整備用。
按照設計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，緊固螺母對槽鋼架進行穩固，然后利用水準儀、激光跟蹤儀等儀器根據標高尺寸初調槽鋼上表面標高，保證x、y、z這3個方向的尺寸與理論要求相差小于1 mm。初調完成后，通過連接孔和螺栓之間的間隙，利用Leica AT 402絕對激光跟蹤儀，對槽鋼架上表面的OTP測量點進行精確測量調整，直至安裝精度滿足設計要求。
第1條單段槽鋼架調整合格后，使用同樣方法對第2條單段槽鋼架進行測量調整，檢驗合格后使用耳板對2條單段槽鋼架進行接長焊接，并用加強鋼筋對2條槽鋼架進行加強固定(圖14)。同理，依次對第3條單段槽鋼架和第4條單段槽鋼架進行測量定位。復檢整條地軌尺寸，檢驗合格后按設計要求將加強角鋼及鋼筋進行焊接固定。
3.4.2 多條地軌安裝
第1條地軌調整完畢后，采取輔助支撐對地軌進行臨時穩固，防止地軌位置變化，后續39條地軌均以第1條地軌作為測量基準，逐條調整地軌間距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)對地軌間距進行支撐調整，并焊接臨時固定件，保證調整過程中兩槽鋼標高一致。
在每調整完畢一條(段)，均按設計要求將加強角鋼及鋼筋進行焊接固定(圖16)。依次類推，40條地軌全部安裝完畢后，再使用Leica AT 402絕對激光跟蹤儀復核標高尺寸進行最后調整，確保每一條地軌符合設計要求。
所有承力地軌安裝完成后安裝承力地板內的其他鋼筋，所有鋼筋安裝完成并經檢驗合格后進行混凝土澆筑。
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，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，用磨光機進行打磨。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，用磨光機進行交錯打磨。機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進行打磨拋光。金剛砂區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，進行覆蓋毛氈和灑水養護。加強混凝土的養護，保證混凝土的內外溫差不超過20 K。為保證鋼槽精度要求，在混凝土運輸、澆筑及振搗過程中嚴格注意，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。承力地板混凝土達到一定強度能保證鋼槽不變位時，方可拆除其頂面鋼骨架的角鋼。
4 飛機水載荷測試承力地板質量控制要點
加工用鋼材的質量和加工精度是承力地軌質量控制的關鍵，施工中必須加強監控，嚴格按照規范要求進行材料抽檢和力學性能試驗。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。承力地軌在底部設計膨脹螺栓連接板，安裝時采用分段調整、逐條調整的方式，使用Leica AT 402絕對激光跟蹤儀遵循“測量—調整— 測量”的原則進行精確定位測量，尺寸檢驗合格后進行加強固定，所有地軌全部安裝完畢后，再使用激光跟蹤儀復核標高尺寸進行最后調整，直至尺寸精度滿足設計要求。承力地軌安裝完畢后安裝承力地板內其他鋼筋，所有鋼筋安裝完畢后完成混凝土澆筑。
5 結語
因承力地板施工機會少，故在國內外可借鑒的施工經驗亦少。但隨著社會的發展和科研水平的提高，越來越多的科研基地投入建設，承力地板、反力墻等工程建設機會將越來越多，精細化施工和管理將會是未來發展的趨勢。
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