CN101949192B - 台车运行轨道梁以及制作、安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明主要公开一种台车运行轨道梁以及制作、安装方法，轨道梁分成若干段拼接而成，每一段轨道梁包括两个结构对称的单边梁；单边梁包括上翼板、下翼板、内隔板、腹板；所述的下翼板为依照主桁架的起伏结构形成弯折状，上翼板为台车车轮行走的轨道，下翼板和上翼板之间用内隔板垂直支撑，在上下翼板的内外两侧各由腹板连接；两个单边梁之间用连接板连接在各自腹板上。轨道梁的制作安装包括首先进行材料的下料、套料余量及坡口加工，对单边梁各部件进行组装与焊接，用连接板将两个单边梁连接，轨道梁的现场安装，将各段轨道梁进行整体拼接。本发明保证活动屋盖的台车能顺利在固定屋盖的轨道上运行，从而最终实现空间移动的活动屋盖顺利开启和关闭。

Description

台车运行轨道梁以及制作、安装方法

技术领域

本发明涉及可开闭式体育馆建筑技术领域，特别是与供体育馆屋盖上台车运行的轨道梁以及其制作、安装有关。 

背景技术

近年来，随着市民对体育运动参与意识的提高，越来越多的体育场馆屋顶建造成可开闭式的屋盖已经日渐被得到亲赖。开合屋盖按其结构的开合方式可分为：水平移动方式、水平旋转移动方式、空间移动方式、绕枢轴转动移动方式、折叠移动方式、组合移动方式。 

本发明主要是针对空间移动方式的开合屋盖的台车运行轨道梁，由于空间移动较平面移动、水平旋转移动及其他移动方式更为复杂，台车运行的轨道是弧形的，不是平面的，所以台车运行轨道梁的制作难度大，对其工艺结构和制作安装要求更为严格。 

体育场馆钢结构工程中的轨道梁是支撑开启式屋盖的圆弧形箱体结构，直接承载台车，是活动屋盖与固定屋盖联系的重要枢纽，轨道梁的最终制作、安装精度是台车能否顺利行走、活动屋盖能否顺利闭合的关键所在。对于现场的安装，由于受现场环境温度及结构横载荷的影响，需要进行结构受力变形计算，预先计算出轨道安装对应位置固定屋盖结构变形，从而可以指导现场轨道安装工作的实施，制定合理可行的轨道安装调试方案，以使活动屋盖可以按照设计要求在轨道上进行开闭。 

由此，本发明人就是针对空间移动屋盖，设计一种台车运行轨道梁的制作及安装方法，本案由此产生。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于开闭式屋盖的台车运行轨道梁以及制作、安装方法，保证活动屋盖的台车能顺利在固定屋盖的轨道上运行，从而最终实现空间移动的活动屋盖顺利开启和关闭。 

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是： 

台车运行轨道梁，安装于体育馆主桁架上，分成若干段拼接而成，每一段轨道梁包括两个结构对称的单边梁；单边梁包括上翼板、下翼板、内隔板、腹板；所述的下翼板为依照主桁架的起伏结构形成弯折状，上翼板为用于安装台车车轮行走的轨道的基板，下翼板和上翼板之间用内隔板垂直支撑，在上下翼板的内外两侧各由腹板连接；两个单边梁之间用连接板连接在各自腹板上。 

所述的单边梁还包括加劲板一、加劲板二、加劲板三；上翼板向内侧延伸，加劲板一连接在上翼板内侧边沿，与腹板平行，加劲板二连接在加劲板一下侧边沿，与上翼板平行；加劲板三同时垂直连接在加劲板一、加劲板二、上翼板、内侧腹板上。 

台车运行轨道梁的制作方法包括以下步骤： 

第一步，首先进行材料的下料、套料余量及坡口加工； 

第二步，对单边梁各部件进行组装与焊接； 

第三步，用连接板将两个单边梁连接； 

第四步，轨道梁的现场安装，将各段轨道梁进行整体拼接。 

所述的第一步中材料的下料采用直条切割机进行下料，上下翼板长度方向和腹板长度方向各加一定的余量；下翼板折弯处采用折弯机进行加工；坡口采用半自动切割机进行加工，坡口加工完毕后对坡口表面进行打磨。 

所述的第二步中，组装、焊接流程为：上翼板就位→腹板位置划线→内隔板定位、焊接→腹板就位→下翼板就位→单边梁焊缝焊接→单边梁矫正→装焊加劲板三→装焊加劲板一→装焊加劲板二→整体矫正→上翼板钻孔。 

所述的第二步，轨道梁的焊接方式采用气保焊，焊丝可选用天津金桥JQ.MG50-6(ER50-6)，规格为Ф1.2；所有对接焊缝均为溶透一级焊缝；上翼板、加劲板一、加劲板二的对接焊缝磨平处理；内隔板与上下翼板、腹板的焊缝为三边双面角焊缝；加劲板三与加劲板一和内侧腹板的焊缝为双面角焊缝；加劲板一与上翼板的焊缝为部分熔透焊缝；加劲板一与加劲板二的焊缝为部分熔透焊缝。 

所述的第三步中，将第二步所得的两根单边梁对称放置，加劲板位于梁体内部，内侧腹板通过连接板焊接起来，成为完整的轨道梁。 

所述的第四步中，对现场安装温度进行分析，得出温差范围值，为台车的自适应消除轨道梁变形量提供参照依据。 

所述的第四步中，对轨道梁布设位置设置轨道梁变形监测点，恒载下计算出该点结构变形，给轨道梁安装提供结构变形数据，以使轨道梁可采取预变形及现场安装纠偏措施进行调节。 

采用本上述方案后，本发明中的轨道梁在结构设计上符合台车行走的特征，具有足够的强度来支撑台车。同时本发明中所提供的轨道梁制作、安装方法，质量可靠，针对现场安装进行分析调节，对轨道梁的温度和结构变形都进行预测，将其参数作为现场安装参考，提高了安装精度，对轨道梁在安装前进行了全方位的计算分析。实践证明，本发明在工程施工上取得了良好的效果。轨道梁的制作质量与现场安装精度保证了台车的顺利行走，从而最终保证了活动屋盖的顺利闭合。 

说明书附图 

图1是本发明较佳实施例的截面示意图； 

图2是本发明较佳实施例中轨道梁制作过程示意图一； 

图3是本发明较佳实施例中轨道梁制作过程示意图二； 

图4是本发明较佳实施例中轨道梁制作过程示意图三； 

图5是本发明较佳实施例中轨道梁制作过程示意图四； 

图6是本发明较佳实施例中轨道梁制作过程示意图五； 

图7是本发明较佳实施例中轨道梁制作过程示意图六； 

图8是本发明较佳实施例中轨道梁制作过程示意图七； 

图9是本发明较佳实施例中轨道梁制作完成结构示意图； 

图10是本发明较佳实施例中轨道梁的磨平处理示意图； 

图11是本发明较佳实施例中焊缝示意图一； 

图12是本发明较佳实施例中焊缝示意图二； 

图13是本发明较佳实施例中焊缝示意图三； 

图14是本发明较佳实施例中现场吊装示意图； 

图15是本发明较佳实施例中体育馆模型俯视图。 

具体实施方式

结合图1，对本发明较佳实例做进一步详细说明。 

台车运行轨道梁，是分成若干段拼接而成，每一段轨道梁的截面如图1所示，包括两个结构对称的单边梁1，单边梁1包括上翼板2、下翼板3、内隔板4、腹板5、加劲板一6、加劲板二7、加劲板三8。 

下翼板3在长度方向上是依照安装主桁架的起伏结构形成弯折状，上翼板2主要用于台车车轮22行走的轨道。上翼板2的宽度大于下翼板3的宽度。下翼板3和上翼板2之间左右两侧，各用腹板5连接，形成类似箱形结构。中间内部用内隔板4垂直支撑，内隔板4与上翼板2、下翼板3、腹板5均垂直。 

上翼板2宽度较大，向内侧延伸，加劲板一6连接在上翼板2内侧边沿，与腹板5呈平行状态，且上端面不超出上翼板2的板面。加劲板二7连接在加劲板一6下侧边沿，与上翼板2呈平行状态，且劲板二7内侧不超过加劲板一6的端面。加劲板三8位于加劲板一6、加劲板二7、上翼板2、内侧腹板5组成的空间内，同时与加劲板一6、加劲板二7、上翼板2、内侧腹板5都垂直。 

加劲板的增设是为了台车在轨道梁上行走时，台车的反勾轮21可以抵在加劲板一上，提供更加有力的轨道支撑，保证台车行走时的稳定。 

台车运行轨道梁的制作方法具体为： 

第一步，首先进行材料的下料、套料余量及坡口加工。 

对于规则直条状板件，包括上翼板2、下翼板3、内隔板4、加劲板一6、加劲板二7、加劲板三8采用直条切割机进行下料(钢板厚度小于等于12mm时可选用等离子切割，但须保证切割面的垂直度)，轨道梁下翼板折弯处采用折弯机进行加工。对于不规则的板件，主要为腹板5，可采用数控切割进行下料。 

1、套料余量规定： 

上下翼板2、3长度方向两端各加放30mm余量(下翼板折弯加工时，需将余量均分至两端，中间段不需余量)，宽度方向不需余量；腹板长度方向两端端头各加放30mm余量(中间段不需余量)，宽度方向不需余量；其他板件均不需余量；套料余量的目的是防止焊接收缩。 

2、套料时长度方向对接位置规定： 

翼板最小对接长度不小于板宽的两倍，对接焊缝数量不可超过两个；下翼板3的对接焊缝需与折弯位置错开200mm以上；腹板4对接位置需与变截面处错开200mm以上，最小对接长度为600mm，对接焊缝数量不可超过两个。 

3、坡口加工： 

坡口须采用半自动切割机进行加工(不可采用手工切割)；坡口加工完毕后，必须对坡口面及附近50mm范围进行打磨，清除氧化渣及氧化皮等杂物；坡口型式参照本工艺中“焊缝要求”。 

第二步，对单边梁各部件进行组装与焊接。 

各部件组装与焊接步骤： 

1、如图2所示，上翼板2就位，对应焊缝根部位置需采用半自 动火焰切割机进行反变形处理，就位后并对腹板5位置进行定位划线。 

2、如图3所示，装配内隔板4，并进行定位焊接。 

3、如图4所示，装配两侧腹板5，需控制好两侧腹板变截面位置的相对位置关系，并进行定位焊接，定位焊缝长度为40mm，间距为300～400mm，然后焊接内隔板4与腹板5的焊缝。 

4、如图5所示，装配下翼板3，需控制折弯位置的相对尺寸，并进行定位焊接，定位焊缝长度40mm，间距为300～400mm。 

5、单边梁全部焊缝焊接探伤合格后进行整体矫正。 

6、如图6所示，装配加劲板三8，焊接加劲板三8，与上翼板2的焊缝，并需间断跳焊的方式进行焊接。 

7、如图7所示，装配加劲板一6，并焊接加劲板一6与加劲板三8及上翼板2的焊缝，并需间断跳焊的方式进行焊接。 

8、如图8所示，装配加劲板二7，并焊接加劲板二7与加劲板一6、加劲板三8的焊缝，并需分段跳焊的方式进行焊接。 

9、对整体进行矫正，确保箱体的直线度偏差，并注意控制箱体的起拱量。 

10、矫正合格后再进行箱形定长切割、装焊端部封板、上翼板钻孔等加工。上翼板钻孔的目的是用于安装台车行走的轨道23。 

第三步，如图9所示，用连接板9将两个单边梁焊接起来，从而成为一根轨道梁。 

轨道梁的外观质量要求执行JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》要求。如图10所示，上翼板2、加劲板一6、加劲板二7的对接 焊缝均需磨平处理。 

其中，焊缝形式要求：所有对接焊缝均为全熔透一级焊缝，焊缝形式如图11所示。亚字型单边梁主体焊缝为全熔透一级焊缝，焊缝形式如图12所示。内隔板5与上翼板2、下翼板3和腹板5的焊缝为三边双面角焊缝，端部封板为部分熔透焊缝，坡口深度为板厚的一半，坡口角度为35°。加劲板三8与加劲板一6和内侧腹板5外壁的焊缝为双面角焊缝。加劲板一6与箱体上翼板2的焊缝为部分熔透焊缝，焊缝坡口形式如图13所示。加劲板一6与加劲板二7的焊缝为部分熔透焊缝，焊缝坡口形式也如图13。加劲板二7与加劲板三8的焊缝，仅需在两外露的厚度面交汇处进行定位焊接，但须注意定位焊缝的外观质量，必要时，需打磨处理。下翼板3下表面的底座板的焊缝为四面角焊缝，四条角焊缝端部预留20mm不焊。 

焊接的无损探伤要求： 

所有全熔透焊缝均为一级焊缝，需100％UT。其余焊缝为均不需探伤，外观质量按二级焊缝要求执行。 

本发明第四步，轨道梁的现场安装，将各段轨道梁进行整体拼接。 

轨道梁规格为□520×280×12×20箱形梁，工厂加工成约10m或15m一段，在现场吊装后进行高空对接。其中10m段重量约为2.4t，15m段重量约为3.6t。吊装如图14所示。 

轨道梁在现场吊装分为场内吊装和场外吊装两部分。场外部分采用2台150履带吊11(臂长＝56.4米+48.8米，塔架角度70°)吊装，场内部分采用160吨汽车吊12(臂长＝62米+12.2米)。 

轨道梁在体育场馆结构中起到承上启下的作用，是钢结构与机械 传动部分的结合的载体。其结构的制作质量和整体稳定性关系到体育场工程的安全性和整体使用性能；另外，作为活动屋盖台车运行的基础，机械传动系统的精度要求远高于轨道梁钢结构的安装精度，所以使轨道梁的安装精度满足机械传动系统的精度要求，达到钢结构与机械传动系统相适应的要求是保证活动屋盖能否顺利开合的决定性因素。 

进行轨道梁及轨道的调试安装时，需要考虑固定屋盖所出现的结构变形，制定合理可行的轨道安装调试方案，以使轨道安装完成后能够形成一个完美的弧线，让活动屋盖可以按照设计要求在轨道上进行开闭。 

对于轨道梁的现场安装，需要对现场安装温度和结构受力变形计算，预先计算出轨道梁安装对应位置固定屋盖结构变形，以及现场安装温度的影响，从而可以指导现场轨道梁安装工作的实施。 

1、温度变形对于开闭合系统影响分析 

进行轨道梁变形计算时，需要考虑的荷载主要包括有结构恒载以及现场安装时温度荷载。结合钢结构安装进度计划安排，比如轨道梁及轨道的调试安装若定在6月份进行，查阅现场地区该月温度变化假设为15℃～26℃，温度梯度达11℃，因此可以计算温度梯度为11℃时结构变形，以便指定现场轨道安装时间段。 

对于建筑使用阶段来讲，其温度变化将覆盖现场地区最高温度和最低温度，最高温度36.7℃，最低温度-28.4℃，轨道安装时温度为15℃～26℃。 

最大正温差为：36.7-15＝21.7℃ 

最大负温差为：-28.4-26＝-54.4℃ 

轨道梁的安装温度为15℃～26℃，因此轨道梁的安装调试无法弥补全年的温差变形量，此时就需要台车的自适应能力去适应按照上式求出的温差变化所产生的变形量。 

2、开闭轨道预变形分析计算 

在体育馆主桁架轨道梁布设位置设置轨道梁变形监测点，建立模型如图15所示，从而计算出该点结构变形，给轨道安装提供对应的数据，以使轨道梁可采取预变形及现场安装纠偏等措施进行调节。 

观测点按照轨道梁在固定屋盖主桁架13上设计位置进行选点布设，考虑均布设在主桁架上弦横腹杆14节间位置，间隔一根横腹杆布设一个观测点，本实施例中共设置有52个，两条轨道梁每条上设置26个点，按左右对称进行布设。 

建立分析模型计算对应点位的位移变化情况，建立模型，经过计算得到在恒载下结构变形以及温度梯度影响下的结构变形情况，统计对应点位的变形值。 

安装过程中温差下的变形情况，观测点区域位移云图可以通过行业中的计算软件计算X、Y、Z向变形量。 

本实施例中通过计算得出，Z向变形量最大值约有28.9mm，X向变形值为16.232mm，Y向有10.770mm。由于温度变化引起的变形主要是由台车自适应调节，其温度变化已经考虑轨道安装时温度。因此，轨道安装时可尽量减小温度变化，做到恒温下安装，如20℃左右进行安装，以减小台车自适应所需调节能力要求。 

在恒载作用下的结构变形，需要在轨道安装调试时进行调节，因 此对于对应观测点位置的变形情况进行统计，给出对应各点位移值，以指导现场轨道安装调节。 

将观测点进行编号，观测点对应位置在恒载作用下的结构位移列表如下表： 

表1是模型各监测点的变形参数 

轨道梁安装以所求出的结构变形值为指导现场进行调试，主要包 括有制作时按照结构变形进行轨道的预变形和按照轨道及下部固定屋盖之间的径向和侧向位置调节。 

Claims (9)

1.台车运行轨道梁，安装于体育馆主桁架上，其特征在于：台车运行轨道梁分成若干段拼接而成，每一段轨道梁包括两个结构对称的单边梁；单边梁包括上翼板、下翼板、内隔板、腹板；所述的下翼板为依照主桁架的起伏结构形成弯折状，上翼板为用于安装台车车轮行走轨道的基板，下翼板和上翼板之间用内隔板垂直支撑，在上下翼板的内外两侧各由腹板连接；两个单边梁之间用连接板连接在各自腹板上。

2.如权利要求1所述的台车运行轨道梁，其特征在于：所述的单边梁还包括加劲板一、加劲板二、加劲板三；上翼板向内侧延伸，加劲板一连接在上翼板内侧边沿，与腹板平行，加劲板二连接在加劲板一下侧边沿，与上翼板平行；加劲板三同时垂直连接在加劲板一、加劲板二、上翼板、内侧腹板上。

3.如权利要求2所述的台车运行轨道梁的制作、安装方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，首先进行材料的下料、套料余量及坡口加工；

第二步，对单边梁各部件进行组装与焊接；

第三步，用连接板将两个单边梁连接；

第四步，轨道梁的现场安装，将各段轨道梁进行整体拼接。

4.如权利要求3所述的台车运行轨道梁的制作、安装方法，其特征在于：所述的第一步中材料的下料采用直条切割机进行下料，上下翼板长度方向和腹板长度方向各加一定的余量；下翼板折弯处采用折弯机进行加工；坡口采用半自动切割机进行加工，坡口加工完毕后对坡口表面进行打磨。

5.如权利要求3所述的台车运行轨道梁的制作、安装方法，其特征在于：所述的第二步中，组装、焊接流程为：上翼板就位→腹板位置划线→内隔板定位、焊接→腹板就位→下翼板就位→单边梁焊缝焊接→单边梁矫正→装焊加劲板三→装焊加劲板一→装焊加劲板二→整体矫正→上翼板钻孔。

6.如权利要求3所述的台车运行轨道梁的制作、安装方法，其特征在于：所述的第二步，轨道梁的焊接方式采用气保焊，焊丝可选用天津金桥JQ.MG50-6(ER50-6)，规格为Φ1.2；所有对接焊缝均为溶透一级焊缝；上翼板、加劲板一、加劲板二的对接焊缝磨平处理；内隔板与上下翼板、腹板的焊缝为三边双面角焊缝；加劲板三与加劲板一和内侧腹板的焊缝为双面角焊缝；加劲板一与上翼板的焊缝为部分熔透焊缝；加劲板一与加劲板二的焊缝为部分熔透焊缝。

7.如权利要求3所述的台车运行轨道梁的制作、安装方法，其特征在于：所述的第三步中，将第二步所得的两根单边梁对称放置，加劲板位于梁体内部，内侧腹板通过连接板焊接起来，成为完整的轨道梁。

8.如权利要求3所述的台车运行轨道梁的制作、安装方法，其特征在于：所述的第四步中，对现场安装温度进行分析，得出温差范围值，为台车的自适应消除轨道梁变形量提供参照依据。

9.如权利要求3所述的台车运行轨道梁的制作、安装方法，其特征在于：所述的第四步中，对轨道梁布设位置设置轨道梁变形监测点，恒载下计算出该点结构变形，给轨道梁安装提供结构变形数据，以使轨道梁可采取预变形及现场安装纠偏措施进行调节。

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