CN101191725A - 大口径pccp管钢筒端面倾斜度测量方法 - Google Patents

Abstract

PCCP管钢筒端面倾斜度测量方法，涉及大口径预应力钢筒混凝土管PCCP管钢筒生产中准确测量并控制，属于钢构件误差测量领域，采取分别测量，误差叠加，以计算出的最大偏差值为端面倾斜度的测量方法。能够实现钢筒的端面倾斜度精确测量，并且操作简便，快速，实用。因测量方法针对性强，能真正地反映出端面倾斜度数值，能满足生产中准确测量并控制的需要。

Description

大口径PCCP管钢筒端面倾斜度测量方法

一、所属技术领域

本发明涉及大口径预应力钢筒混凝土管PCCP管钢筒生产中准确测量并控制，属于钢构件误差测量领域，尤其是一种PCCP管钢筒端面倾斜度测量方法。

二、背景技术

目前，输水的主要手段是管道输送，现有企业所生产的砼管材口径比较小，不能满足大型引水工程建设中对大口径、高工压的输水管的需求。

大口径预应力钢筒砼管(Prestressed Concrete CylinderPipe，简称PCCP)按照结构要求，在制做过程中必须采用缠丝喷浆工艺。即在胚管表面上缠绕一层高强度预应力钢丝，再喷涂一层水泥沙浆层。

钢筒倾斜度是PCCP钢筒制作工序中的一个质量关键控制值，其正确的定义是“钢筒端面与筒轴垂直度(squareness)的最大允许偏差值”。实际计算时，是通过承口或插口端面的任一点，作垂直于管中心轴的平面，以承口端面或插口端面上距此平面上、下最远两点的距离之和为钢筒该端面的端面倾斜度。

为此最直接的量度方法是以筒体的一边为基准，用直角尺量度承口或插口端面与直角尺直角边的最大偏离距离，该值为钢筒该端面倾斜度的测量值。但当用拼焊法工艺制作钢筒时，受工艺的影响，无论是卧式组装还是立式组装，组装后钢筒的端面都会产生异向变形，导致无法用直接法量度端面的偏离值。为此上世纪50年代，最早由美国的PCCP厂提出用测量钢筒筒体，由承插口上相隔1800两点组成的平面的对角线长度方法，间接得出钢筒端面倾斜度。此法逐渐得到其他国家厂家的认同，目前已成为测量拼焊法工艺组装钢筒的端面倾斜度的“标准”作法。

分析表明：钢筒在制作中，端面倾斜度(h)的来源主要有：(1)承插口制作时带来的承插口端面平整度误差；(2)组装钢筒时承插口端面与钢筒中心垂直度误差；(3)上下承插口中心平行偏移误差；(4)上述两种误差的叠加。在测量时，同时亦存在测量工具的制作误差；基准引用误差，人为测量误差等。但这类误差值对端面倾斜度的影响很小可以不计。

实测时，大批钢筒的端面倾斜度来源于组装钢筒时承插口端面与钢筒中心垂直度误差和上下承插口中心平行偏移误差的叠加形式，但对圆周上某一位置，则表现出累加或累减的情况。

实际上，采用对角线法测量时，只能读出端面倾斜度累计值，无法直接测量出上述偏差的来源及数值，也不能确定其为承口或插口的端面倾斜度，从而影响到制作工序的调整。对大口径钢筒而言，钢筒在直立吊放过程中承插口端会形成无法预测的非圆形，因而采用对角线法时读数变化很大，更不能真正地反映出端面倾斜度数值。现有测量方法尚不能满足生产中准确测量并控制的需要。

三、发明内容

本发明的目的在于，提出一种通过测量计算出的最大偏差值为端面倾斜度的测量方法，即PCCP管钢筒端面倾斜度测量方法。

本发明的技术方案是：采取分别测量，误差叠加，以计算出的最大偏差值为端面倾斜度的测量方法。

测量原理如下：

1、承插口端面平整度误差

此误差值为承插口钢圈的制作误差，即其端面与测量基准面之间的不平度，钢筒制作完后，此值将带入承插口端面与钢筒中心垂直度偏差中，可反映在下一步测量值中，故此误差不单独量测。

2、承插口端面与钢筒中心垂直度偏差

该值为：假设承插口端面中心与钢筒中心线重合，当承插口端面与钢筒中心线不垂直时造成。此偏差可采用测量端面与基准平面之间距离而得。

3、上下承插口中心平行偏移偏差

该值为：假设上下两端面平行，仅在水平位置偏移，从而可通过测量上下两端面中心位移量确定倾斜值。计算：已知AB＝CD＝承插口公称直径DO，AD＝BC＝O₁O₂＝钢筒长度L

设：AB//CD

当：上面AB与下面CD发生平行偏移时，上下端面中心的偏移值O₁F＝O₂G

即：α₁＝α₂

则：直角△ABE∽直角△O₁O₂F

BE∶O₁F＝AB∶O₁O₂

代入：BE＝(AB/O₁O₂)×O₁F＝(DO/L)×O₁F

令：DO/L＝n

则：BE＝n×O₁F

即：测量出上下端面中心偏移值，乘以承插口公称直径与钢筒长度的比值n，即为上、下面发生平行偏移时的端面倾斜度值。

4、端面中心偏移值可采用吊锤法测量。

故：承口(插口)端面倾斜度＝Max{承口(插口)端面与钢筒中心垂直度偏差+承口(插口)中心的平行偏移偏差}

测量工装及方法

1、测量工装的准备

钢筒在静水压试压台上进行测量，按以下步骤调整工位①校正静水压试压台内筒，在内筒下端面放置承口的凸台面上，用水平仪在圆周8等分位置调成水平，用垫块法使水平误差控制在1mm以内。②同样对内筒上端面进行校正，在相对应8等分位置上，采用垫块法将上端面调成水平应作出标记，水平误差控制在1mm以内。③确定内筒承口端中心点，由于内筒底部承口密封面为车削加工，精度较高，且其与被测承口面接触，可认为此密封面与被测承口面中心重合。为测量方便，将承口面中心用吊锤及拉线法引到上部操作台面上，用油漆做出标记。

2、测量工具

叉字尺，吊锤，塞尺，角尺，钢板尺。

3、测量方法

①将被测钢筒吊放在钢筒静水压试压台上；

②用塞尺分别测出被测钢筒承口端面与钢筒静水压试验台承口凸台上8个等分块上平面之间的间隙，记录测量值，共8个点。

③用角尺和钢板直尺分别量出被测钢筒插口上端面与钢筒静水压试压台内筒上端面标出的8个等分点之间距离，记录8个点测量值。

④将专用叉字尺卡在被测钢筒的插口上，叉字尺上的定位尺应与钢筒静水压试压台内筒上的8个等点标记相重合，从叉字尺中心放下线锤，让其自由摆动旋转直至趋于平稳，测出锤的最大摆动轨迹与钢筒静水压试压台操作台上从承口中心点引出的标记之间的距离，记录测量值共4个点。

⑤将按步骤④记录的最大测量值还原修正成承口面中心之间的距离后，再乘以“n”值，求出最大测量修正值。

⑥承口端面度的倾斜度的计算

承口端面倾斜度＝步骤1的最大测量值+步骤5的最大测量修正值

插口端面倾斜度＝步骤2的最大测量值+步骤5的最大测量修正值。

本发明能够实现钢筒的端面倾斜度精确测量，并且操作简便，快速，适于实用。因测量方法针对性强，能真正地反映出端面倾斜度数值，能满足生产中准确测量并控制的需要。

四、附图说明

图1是组装钢筒时承插口端面与钢筒中心垂直度误差

图2是上下承插口中心平行偏移误差

图3是组装钢筒时承插口端面与钢筒中心垂直度误差和上下承插口中心平行偏移误差的叠加

图4是通过测量上下两端面中心位移量确定倾斜值及其测量原理示意图

五、具体实施方式

实施例1：

采取分别测量，误差叠加，以计算出的最大偏差值为端面倾斜度的测量方法。

测量原理如下：

1、承插口端面平整度误差

此误差值为承插口钢圈的制作误差，即其端面与测量基准面之间的不平度，钢筒制作完后，此值将带入承插口端面与钢筒中心垂直度偏差中，可反映在下一步测量值中，故此误差不单独量测。

2、承插口端面与钢筒中心垂直度偏差

该值为：假设承插口端面中心与钢筒中心线重合，当承插口端面与钢筒中心线不垂直时造成。此偏差可采用测量端面与基准平面之间距离而得。

3、上下承插口中心平行偏移偏差

该值为：假设上下两端面平行，仅在水平位置偏移，从而可通过测量上下两端面中心位移量确定倾斜值。计算：已知AB＝CD＝承插口公称直径DO，AD＝BC＝O₁O₂＝钢筒长度L

设：AB//CD

当：上面AB与下面CD发生平行偏移时，上下端面中心的偏移值0₁F＝0₂G

即：α₁＝α₂

则：直角△ABE∽直角△O₁O₂F

BE∶O₁F＝AB∶O₁O₂

代入：BE＝(AB/O₁O₂)×O₁F＝(DO/L)×O₁F

令：DO/L＝n

则：BE＝n*O₁F

即：测量出上下端面中心偏移值，乘以承插口公称直径与钢筒长度的比值n，即为上、下面发生平行偏移时的端面倾斜度值。

4、端面中心偏移值可采用吊锤法测量。

故：承口(插口)端面倾斜度＝Max{承口(插口)端面与钢筒中心垂直度偏差+承口(插口)中心的平行偏移偏差}

测量工装及方法

1、测量工装的准备

钢筒在静水压试压台上进行测量，按以下步骤调整工位①校正静水压试压台内筒，在内筒下端面放置承口的凸台面上，用水平仪在圆周8等分位置调成水平，用垫块法使水平误差控制在1mm以内。②同样对内筒上端面进行校正，在相对应8等分位置上，采用垫块法将上端面调成水平应作出标记，水平误差控制在1mm以内。③确定内筒承口端中心点，由于内筒底部承口密封面为车削加工，精度较高，且其与被测承口面接触，可认为此密封面与被测承口面中心重合。为测量方便，将承口面中心用吊锤及拉线法引到上部操作台面上，用油漆做出标记。

2、测量工具

叉字尺，吊锤，塞尺，角尺，钢板尺。叉字尺呈“工”字形结构，横梁两端分别固定相互平行且长度相同的叉杆，两个叉杆端部固定对称的定位块，使用时将定位块卡在钢筒口的外缘上。

3、测量方法

①将被测钢筒吊放在钢筒静水压试压台上；

②用塞尺分别测出被测钢筒承口端面与钢筒静水压试验台承口凸台上8个等分块上平面之间的间隙，记录8个点测量值。

③用角尺和钢板直尺分别量出被测钢筒插口上端面与钢筒静水压试压台内筒上端面标出的8个等分点之间距离，，记录8个点测量值。

④将专用叉字尺卡在被测钢筒的插口上，叉字尺上的定位尺应与钢筒静水压试压台内筒上的8个等点标记相重合，从叉字尺中心放下线锤，让其自由摆动旋转直至趋于平稳，测出锤的最大摆动轨迹与钢筒静水压试压台操作台上从承口中心点引出的标记之间的距离，记录4个点测量值。

⑤将按步骤④记录的最大测量值还原修正成承口面中心之间的距离后，再乘以“n”值，求出最大测量修正值。

⑥承口端面度的倾斜度的计算

承口端面倾斜度＝步骤1的最大测量值+步骤5的最大测量修正值

插口端面倾斜度＝步骤2的最大测量值+步骤5的最大测量修正值。

以DN4000mmPCCP用钢筒为例：

①.承插口公称直径DO＝4183mm。

②.钢筒长度L＝5135mm。

③.n＝DO/L＝4183/5135＝0.815

1、钢筒插口端面倾斜度测量值与计算

插口端面倾斜度＝5+3＝8mm.

2、钢筒承口端面倾斜度测量值与计算

承口倾斜值	H1	H2	H3	H4	H5	H6	H7	H8	最大值
										测量值(mm)	3	2	1	0	4	4	3	4	4

承口端面倾斜度＝4+3＝7mm.

Claims (1)

1.PCCP管钢筒端面倾斜度测量方法，其特征在于，采取分别测量，误差叠加，以计算出的最大偏差值为端面倾斜度的测量方法：

(1)、测量工装的准备

钢筒在静水压试压台上进行测量，按以下步骤调整工位①校正静水压试压台内筒，在内筒下端面放置承口的凸台面上，用水平仪在圆周8等分位置调成水平，用垫块法使水平误差控制在1mm以内。②同样对内筒上端面进行校正，在相对应8等分位置上，采用垫块法将上端面调成水平应作出标记，水平误差控制在1mm以内。③确定内筒承口端中心点，由于内筒底部承口密封面为车削加工，精度较高，且其与被测承口面接触，可认为此密封面与被测承口面中心重合。为测量方便，将承口面中心用吊锤及拉线法引到上部操作台面上，用油漆做出标记。

(2)、测量工具

叉字尺，吊锤，塞尺，角尺，钢板尺。叉字尺呈“工”字形结构，横梁两端分别固定相互平行且长度相同的叉杆，两个叉杆端部固定对称的定位块，使用时将定位块卡在钢筒口的外缘上。

(3)、测量方法

①将被测钢筒吊放在钢筒静水压试压台上；

②用塞尺分别测出被测钢筒承口端面与钢筒静水压试验台承口凸台上8个等分块上平面之间的间隙，记录测量值，共8个点。

③用角尺和钢板直尺分别量出被测钢筒插口上端面与钢筒静水压试压台内筒上端面标出的8个等分点之间距离，记录测量值共8个点。

④将专用叉字尺卡在被测钢筒的插口上，叉字尺上的定位尺应与钢筒静水压试压台内筒上的8个等点标记相重合，从叉字尺中心放下线锤，让其自由摆动旋转直至趋于平稳，测出锤的最大摆动轨迹与钢筒静水压试压台操作台上从承口中心点引出的标记之间的距离，记录测量值共4个点。

⑤将按步骤④记录的最大测量值还原修正成承口面中心之间的距离后，再乘以“n”值，求出最大测量修正值。

⑥承口端面度的倾斜度的计算

承口端面倾斜度＝步骤1的最大测量值+步骤5的最大测量修正值

插口端面倾斜度＝步骤2的最大测量值+步骤5的最大测量修正值。

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