CN103418815A - 箱型钢构件栓接孔群轴向定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了铁路桥梁工程钢构件施工技术领域中的一种箱型钢构件栓接孔群轴向定位方法，具体实施步骤如下：（一）钻模板设计：设计L形钻模板、整体钻模板、节点钻模板；（二）铣削箱型钢构件的一个端面作为基准端面，并按箱型钢构件扭曲值补偿划线方法划出箱型钢构件的孔群基准线；（三）钻制整体钻模板定位孔；（四）钻制孔群定位孔；（五）钻制节点孔；此种加工方法的特点是：工艺合理、操作方便快捷、钻模板结构简单、定位精度高，以端铣面为基准控制箱型钢构件各方向上的孔群定位尺寸，确保箱型钢构件各方向上的孔群轴向定位同轴度，从而保证箱型钢构件的连接精度。

Description

箱型钢构件栓接孔群轴向定位方法

技术领域

本发明涉及钢构件栓接施工技术领域。

背景技术

铁路桥梁工程多采用高强螺栓连接，因工程构造的复杂性、多样性决定了钢构件节点众多、连接节点复杂，高强螺栓孔众多的特点，因此如何保证基准的精确度、控制众多高强螺栓孔的制孔尺寸精度成为了关键。传统控制方法采用角尺、米尺号孔，或用比较简单的模板进行套钻，误差较大，难以满足现有复杂工程构造的质量要求，否则就需要采购大型三维钻床来满足施工需要，这样施工成本就会大幅提升。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺合理、钻模板结构简单、操作方便快捷、定位精度高的箱型钢构件栓接孔群轴向定位方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种箱型钢构件栓接孔群轴向定位方法，其特征在于：所述箱型钢构件为整体节点式钢桁梁钢构，具体实施步骤如下：

（一）钻模板设计：设计L形钻模板、整体钻模板、节点钻模板；

（二）铣削箱型钢构件的一个端面作为基准端面，并按箱型钢构件扭曲值补偿划线方法划出箱型钢构件的孔群基准线；

（三）钻制整体钻模板定位孔；

（四）钻制孔群定位孔；

（五）钻制节点孔群。

所述步骤（一）中各钻模板各孔径、孔距及数量均符合箱型钢构件原图要求，三种钻模板设计如下：

a、设计L形钻模板：所述L形钻模板上设有第一对线孔、第一对线槽和两个第一定位孔，所述第一对线孔和第一对线槽设在L形钻模板的对称中心线上，第一对线槽呈矩形槽状且在L形钻模板的外侧大面距L形根部距离远的一端的棱边上，第一对线孔设在L形钻模板外侧大面靠近L形打弯部，所述两个第一定位孔对称设置在第一对线孔两侧；

b、设计整体钻模板：所述整体钻模板是一个下部矩形，上部一端设有V形翼缘的钢板，在整体钻模板V形翼缘的上边缘中心部位均设有一个第二对线孔，下部矩形中心线上均布设有第二对线孔，在整体钻模板的边缘设有第二定位孔。

c、设计节点钻模板：所述竖板的节点钻模板形状与箱型钢构件上方竖板形状一致，在左右对称中心线的两端及左右两斜边的中点设有第三对线槽，在节点钻模板的左右对称中心线上及与两斜边垂直的中心线上设有第三对线孔，在第三对线孔连线及与第三对线槽的连线两侧设有节点孔。

所述步骤（三）包括，将L形钻模板的里侧小平面贴紧箱型钢构件的基准端面，使第一对线孔和第一对线槽的连线与箱型钢构件的孔群基准线重合，用夹具体固定L形钻模板，通过两个第一定位孔钻制与整体钻模板对应的第四定位孔。

所述步骤（四）包括，将整体钻模板一端的第二定位孔与箱型钢构件上L形钻模板钻制的第四定位孔用销钉锁紧，使整体钻模板下部矩形中心线上右端第二对线孔与箱型钢构件的孔群基准线重合，用夹具体固定整体钻模板，在箱型钢构件上钻制孔群定位孔。

所述步骤（五）包括，根据箱型钢构件原图要求，在箱型钢构件的竖板上划出节点孔参考线，复核节点钻模板上第三对线孔及第三对线槽的连线与节点孔参考线的位置，将在箱型钢构件上用整体钻模钻出的孔群定位孔与节点钻模板上对应的节点孔用销钉锁紧，用夹具体固定节点钻模板，钻制竖板上的节点孔群。

所述L形钻模板、整体钻模板、节点钻模板的第一定位孔、第二定位孔和节点孔均镶嵌有钻套，各钻套内径与箱型钢构件原图要求相符。

所述整体钻模板中间部位设置加强肋。

所述整体钻模板上的V形翼缘左右对称设置为两个。

所述箱型钢构件的基准端面与箱型钢构件轴线的垂直度≤0.3mm。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：采用了在端面铣削确定基准端面的基础上，通过基准端面定位L型钻模板，用L型钻模板钻制整体钻模板的两个定位孔，再利用整体钻模板钻制箱型钢构件的孔群定位孔，最后再用孔群定位孔来固定节点钻模板，用节点钻模板钻制箱型钢构件的节点孔，此种加工方法的特点是：工艺合理、操作方便快捷、钻模板结构简单、定位精度高，不必采购大型三维钻床，仅依靠简单的断面铣削设备保证箱型钢构件一端铣削面与箱型钢构件轴线严格控制垂直度≤0.3mm，以端铣面为基准控制箱型钢构件各方向上的孔群定位尺寸，确保箱型钢构件各方向上的孔群轴向定位同轴度，从而保证箱型钢构件的连接精度。

附图说明

图1是本发明的L型定位钻模板的结构示意图；

图2是本发明的整体钻模板一个实施例的结构示意图；

图3是本发明的节点钻模板一个实施例的结构示意图；

图4是步骤三的状态图；

图5是步骤四的状态图；

图6是步骤五的状态图；

图7是箱型钢构件1扭曲值补偿划线方法检测状态主视图；

图8是图7的俯视图；

图9是图7的左视图；

图10是图7的右视图；

图11是箱型钢构件1扭曲值补偿划线方法步骤三的左视图；

图12是箱型钢构件1扭曲值补偿划线方法步骤三的右视图；

图13是箱型钢构件1扭曲值补偿划线方法步骤四的左视图；

图14是箱型钢构件1扭曲值补偿划线方法步骤四的右视图；

图15是箱型钢构件1扭曲值补偿划线方法步骤五的左视图；

图16是箱型钢构件1扭曲值补偿划线方法步骤五的右视图；

图17是箱型钢构件1扭曲值补偿划线方法步骤六的左视图；

图18是箱型钢构件1扭曲值补偿划线方法步骤六的右视图；

图中：1-箱型钢构件，2-L型定位钻模板，3-整体钻模板，4-节点钻模板，11-孔群基准线，12-基准端面，13-竖板，21-第一对线孔，22-第一对线槽，23-第一定位孔，31-第二对线孔，32-第二定位孔，33-加强肋，34-V形翼缘，41-第三对线槽，42-第三对线孔，43-节点孔，44-节点孔参考线，52-第一平台，53-第二平台，54-第三平台，5-第一千斤顶，6-第二千斤顶，7-第三千斤顶，8-垫木，9-腹板，10-翼缘板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明公开了一种箱型钢构件栓接孔群轴向定位方法，所述箱型钢构件1为整体节点式钢桁梁钢构，具体实施步骤如下：

（一）钻模板设计：以下各钻模板各孔径、孔距及数量均符合箱型钢构件1的原图要求，

a、设计L形钻模板2：如图1所示，所述L形钻模板2上设有第一对线孔21、第一对线槽22和两个第一定位孔23，所述第一对线孔21和第一对线槽22设在L形钻模板2的对称中心线上，第一对线槽22呈矩形槽状且在L形钻模板2的外侧大面距L形根部距离远的一端的棱边上，第一对线孔21设在L形钻模板2外侧大面靠近L形打弯部，所述两个第一定位孔23对称设置在第一对线孔21两侧；

b、设计整体钻模板3：如图2所示，所述整体钻模板3是一个下部矩形，上部一端设有V形翼缘34的钢板，在整体钻模板3的V形翼缘34的上边缘中心部位均设有一个第二对线孔31，下部矩形中心线上均布设有第二对线孔31，在整体钻模板3的边缘设有第二定位孔32，作为一种优选结构，整体钻模板3上的V形翼缘34左右对称设置为两个，可以在箱型钢构件1的两侧对称使用，增强其适应性；

c、设计节点钻模板4：如图3所示，所述竖板13的节点钻模板4形状与箱型钢构件1上方竖板13形状一致，在左右对称中心线的两端及左右两斜边的中点设有第三对线槽41，在节点钻模板4的左右对称中心线上及与两斜边垂直的中心线上设有第三对线孔42，在第三对线孔42连线及与第三对线槽41的连线两侧设有节点孔43；

（二）铣削箱型钢构件1的一个端面作为基准端面12，控制箱型钢构件1的基准端面12与箱型钢构件1轴线的垂直度≤0.3mm，按箱型钢构件1扭曲值补偿划线方法划出箱型钢构件1的孔群基准线11；

（三）钻制整体钻模板3定位孔：如图4所示，将L形钻模板2的里侧小平面贴紧箱型钢构件1的基准端面12，使第一对线孔21和第一对线槽22的连线与箱型钢构件1的孔群基准线11重合，用夹具体固定L形钻模板2，通过两个第一定位孔23钻制与整体钻模板3对应的第四定位孔；

（四）钻制孔群定位孔：如图5所示，将整体钻模板3一端的第二定位孔32与L形钻模板2钻制出的第四定位孔用销钉锁紧，使整体钻模板3下部矩形中心线上右端的第二对线孔31与箱型钢构件1的孔群基准线11重合，用夹具体固定整体钻模板3，在箱型钢构件1上钻制孔群定位孔；

（五）钻制节点孔群：如图6所示，在箱型钢构件1的竖板13上划出节点孔参考线44，复核节点钻模板4上第三对线孔42及第三对线槽41的连线与节点孔参考线44，将在箱型钢构件1上用整体钻模板3钻出的孔群定位孔与节点钻模板4上对应的节点孔43用销钉锁紧，用夹具体固定节点钻模板4，钻制竖板13上的节点孔群；

作为优选结构，所述L形钻模板2、整体钻模板3、节点钻模板4上的第一定位孔23、第二定位孔32和节点孔43均镶嵌有钻套，各钻套内径与箱型钢构件1原图要求相符，钻套经过热处理后其硬度、耐磨性好，可以延长钻模板的使用寿命，同时钻套可以控制刀具的位置尺寸和导引刀具的送入方向，保证其加工孔的形位公差要求；在整体钻模板3的中间部位设置加强肋33可以提高整体钻模板3的刚度和平面度，避免长期使用变形失效。

以上实施例只是给出了一个示例，对于不同结构的箱型钢构件，其L形钻模板2、整体钻模板3、节点钻模板4的设计原理相同，节点钻模板4的形状和数量则根据不同部位的形状和图纸要求具体设计，其余要求、步骤相同。

综上，本发明采用在箱型钢构件1端面铣削确定基准端面12的基础上，通过端面L型钻模板2钻制整体钻模板3的两个定位孔，再使用整体钻模板3钻制孔群定位孔，最后再用节点钻模板4钻节点孔，此种加工方法的特点是：操作方便、结构简单、加工精度高，不必采购大型三维钻床，仅依靠简单的断面铣削设备保证箱型钢构件1一端铣削面与箱型钢构件1轴线严格控制垂直度≤0.3mm，以箱型钢构件1端铣面为基准控制箱型钢构件1各方向上的孔群定位尺寸，确保构件各方向上的孔群轴向定位同轴度，从而保证箱型钢构件1的连接精度。

附：箱型钢构件1扭曲值补偿划线方法划孔群基准线11的方法如下：

（一）划出箱型钢构件1的两端面四边中分线：如图9、图10所示，在箱型钢构件1的左右两端面上划出翼缘板10、腹板9组成箱体部分的截面中分线，在左右两端面上分别标出水平中分线所在截面的左右两侧腹板9的中点A、B和C、D；

（二）放置箱型钢构件1：如图7、图8所示，在箱型钢构件1下方设置三个高度相同的平台，第一平台52、第二平台53分别设置在箱型钢构件1的两端，第三平台54设置在箱型钢构件1中间部位，再在箱型钢构件1下方设置三个千斤顶和两块垫木8，第一千斤顶5、第二千斤顶6设置在第一平台52和第三平台54之间且到第一平台52的距离小于到第三平台54的距离，第一千斤顶5和第二千斤顶6对称设置在箱型钢构件1前后腹板9正下方，第三千斤顶7放置在第三平台54和第二平台53之间的翼缘板10下方且前后腹板9的中间部位，且第三千斤顶7到第二平台53的距离小于到第三平台54的距离，两块垫木8对称放置在第三平台54两侧，两块垫木8上平面高出第一平台52、第二平台53和第三平台54上平面的距离不低于100mm，所述两块垫木8用于支撑箱型钢构件1不与第一平台52、第二平台53和第三平台54直接接触，防止因箱型钢构件1的碰撞使第一平台52、第二平台53和第三平台54松动；

（三）扭曲值的测量：如图11、图12所示，用第一千斤顶5、第二千斤顶6和第三千斤顶7把箱型钢构件1顶离两块垫木8，箱型钢构件1下平面距离两块垫木8上平面的距离不低于30mm，依据三点一面的原理，微调第一千斤顶5、第二千斤顶6和第三千斤顶7，用高度尺分别测量并使箱型钢构件1左端面上A、B两点到第一平台52的距离及右端面上D点到第二平台53的距离均为h，再测出箱型钢构件1右端面上C点到第二平台53距离h1，则扭曲值△=h1-h，此时箱型钢构件1左、右端面上A、B和C、D到第一平台52和第二平台53的距离分别为h、h和h+△、h，箱型钢构件1左端中心及右端中心到第一平台52和第二平台53的距离则分别为h、h+△/2；

（四）均分修正扭曲值第一步：如图13、图14所示，调整箱型钢构件1左端面上点A对应的第一千斤顶5，第二千斤顶6和第三千斤顶7不动，使点A到第一平台52的距离为h+△/2，因为箱型钢构件1是刚性的且其扭曲值△一定，则箱型钢构件1左、右端面上点B和C、D到第一平台52和第二平台53的距离则分别为h、h+3△/4、h+△/4，箱型钢构件1左端中心及右端中心到第一平台52和第二平台53的距离分别为h+△/4、h+△/2；

（五）均分修正扭曲值第二步：如图15、图16所示，调整第三千斤顶7，第一千斤顶5和第二千斤顶6不动，使箱型钢构件1右端面上点D到第二平台53的距离为h，则箱型钢构件1左、右端面上点A、B和C到第一平台52和第二平台53的距离则分别为h+△/2、h和h+△/2，箱型钢构件1左端中心及右端中心到第一平台52和第二平台53的距离均为h+△/4；

（六）划高度线、平分扭曲值：如图17、图18所示，箱型钢构件1调整好后，用高度尺在箱型钢构件1前后两块腹板9上水平划线，划线高度为 h+△/4。

如此就把扭曲值△均分到箱形箱型钢构件1两端的A、B、C、D四点，A、B、C、D点到划线平面的距离均为△/4，所划水平线即是箱型钢构件1的孔群基准线11。 

Claims (9)

1.一种箱型钢构件栓接孔群轴向定位方法，其特征在于：所述箱型钢构件（1）为整体节点式钢桁梁钢构，具体实施步骤如下：

（一）钻模板设计：设计L形钻模板（2）、整体钻模板（3）、节点钻模板（4）；

（二）铣削箱型钢构件（1）的一个端面作为基准端面（12），并按箱型钢构件（1）扭曲值补偿划线方法划出箱型钢构件（1）的孔群基准线（11）；

（三）钻制整体钻模板（3）定位孔；

（四）钻制孔群定位孔；

（五）钻制节点孔群。

2.根据权利要求1所述的箱型钢构件栓接孔群轴向定位方法，其特征在于：所述步骤（一）中各钻模板各孔径、孔距及数量均符合箱型钢构件（1）原图要求，三种钻模板设计如下：

a、设计L形钻模板（2）：所述L形钻模板（2）上设有第一对线孔（21）、第一对线槽（22）和两个第一定位孔（23），所述第一对线孔（21）和第一对线槽（22）设在L形钻模板（2）的对称中心线上，第一对线槽（22）呈矩形槽状且在L形钻模板（2）的外侧大面距L形根部距离远的一端的棱边上，第一对线孔（21）设在L形钻模板（2）外侧大面靠近L形打弯部，所述两个第一定位孔（23）对称设置在第一对线孔（21）两侧；

b、设计整体钻模板（3）：所述整体钻模板（3）是一个下部矩形，上部一端设有V形翼缘（34）的钢板，在整体钻模板（3）的V形翼缘（34）的上边缘中心部位均设有一个第二对线孔（31），下部矩形中心线上均布设有第二对线孔（31），在整体钻模板（3）的边缘设有第二定位孔（32）；

c、设计节点钻模板（4）：所述节点钻模板（4）形状与箱型钢构件（1）上方竖板（13）形状一致，在左右对称中心线的两端及左右两斜边的中点设有第三对线槽（41），在节点钻模板（4）的左右对称中心线上及与两斜边垂直的中心线上均布设有第三对线孔（42），在第三对线孔（42）连线及与第三对线槽（41）的连线两侧设有节点孔（43）。

3.根据权利要求1所述的箱型钢构件栓接孔群轴向定位方法，其特征在于：所述步骤（三）包括，将L形钻模板（2）的里侧小平面贴紧箱型钢构件（1）的基准端面（12），使第一对线孔（21）和第一对线槽（22）的连线即L形钻模板（2）对称中心线与箱型钢构件（1）的孔群基准线（11）重合，用夹具体固定L形钻模板（2），通过两个第一定位孔（23）钻制与整体钻模板（3）对应的第四定位孔。

4.根据权利要求1所述的箱型钢构件栓接孔群轴向定位方法，其特征在于：所述步骤（四）包括，将整体钻模板（3）左端的第二定位孔（32）与L形钻模板（2）钻制出的定位孔用销钉销紧，使整体钻模板（3）下部矩形中心线上右端的第二对线孔（31）与箱型钢构件（1）的孔群基准线（11）重合，用夹具体固定整体钻模板（3），在箱型钢构件（1）上钻制孔群定位孔。

5.根据权利要求1所述的箱型钢构件栓接孔群轴向定位方法，其特征在于：所述步骤（五）包括，根据箱型钢构件（1）原图要求，在箱型钢构件（1）的竖板（13）上划出节点孔参考线（44），复核节点钻模板（4）上第三对线孔（42）及第三对线槽（41）的连线与节点孔参考线（44）的位置，将在箱型钢构件（1）上用整体钻模板（3）钻出的孔群定位孔与节点钻模板（4）上对应的节点孔（43）用销钉锁紧，用夹具体固定节点钻模板（4），钻制竖板（13）上的节点孔群。

6.根据权利要求2所述的箱型钢构件栓接孔群轴向定位方法，其特征在于：所述L形钻模板（2）、整体钻模板（3）、节点钻模板（4）的第一定位孔（23）、第二定位孔（32）和节点孔（43）均镶嵌有钻套，各钻套内径与箱型钢构件（1）原图要求相符。

7.根据权利要求2所述的箱型钢构件栓接孔群轴向定位方法，其特征在于：所述整体钻模板（3）中间部位设置加强肋（33）。

8.根据权利要求2所述的箱型钢构件栓接孔群轴向定位方法，其特征在于：所述整体钻模板（3）上的V形翼缘（34）左右对称设置为两个。

9.根据权利要求1所述的箱型钢构件栓接孔群轴向定位方法，其特征在于：所述箱型钢构件（1）的基准端面（12）与箱型钢构件（1）轴线的垂直度≤0.3mm。

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