CN107096812B - 拱桥钢管冷弯方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种拱桥钢管冷弯方法，通过对直缝钢管进行整体顶弯，即保证钢拱肋整体曲线的要求；利用3000吨液压顶弯机，根据施工图单管拱度的要求，将直缝钢管放置在液压顶弯机专用胎架上进行顶弯，将钢管顶至施工图要求拱度后，利用焊缝切割机对钢管两端进行坡口火焰切割，从而实现对拱肋管节的曲线要求。本发明提供的拱桥钢管冷弯方法解决针对原有“以折代曲”的传统方法中拱肋曲线线型不匀顺、加工工序繁琐、对接焊缝变形大、焊接应力集中、制造成本高、劳动效率低下影响等问题。

Description

拱桥钢管冷弯方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程钢结构制作领域，尤其涉及一种拱桥钢管冷弯方法。

背景技术

钢管拱桥拱肋钢管曲线制作传统的加工方法，是依据设计图纸要求及制造单位制定相应方法，将拱肋钢管分成若干个单元，钢管拱肋单元管节长度按照两米左右为一个钢管加工单元，加工方法如下：钢板进行数控火焰切割下料、卷圆机卷圆、钢管对接焊缝焊接、焊缝探伤、焊缝打磨、卷圆机回圆、火焰调直。

按照以上工序加工完成若干钢管拱肋单元，利用水准仪和经纬仪在地面钢板上按照设计图要求放出拱肋钢管曲线轨迹，将修整完成的拱肋单元在胎型上按照胎型放样曲线，遵循“以折代曲”的原则，将拱肋单元进行拼装、焊接、修整，从而实现拱肋曲线的要求。由于该方法具有简单易于控制，灵活方便的特点，因此我公司一直采用此种方法进行钢管拱肋的制作。

随着现代桥梁设计的多样化，钢管拱桥的跨度越来越大，拱肋长度不断增加，现在已经体现出原有的制造工序较为繁琐，操作工人劳动强度大、劳动效率低下、焊接材料使用量大、焊接变形对拱肋线型影响大、焊接应力集中的缺点。如何控制钢管拱桥的曲线线型和公司制造成本就成为是钢管拱桥制作过程的关键控制项点。

因此，有必要提供一种新的拱桥钢管冷弯方法解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种拱桥钢管冷弯方法，解决了现有方法中钢管拱桥拱肋钢管曲线质量问题和管节加工质量问题，提高劳动工效，简化工序，降低了制造成本，为提升钢管拱桥整体线型降低生产成本奠定基础。

本发明提供一种拱桥钢管冷弯方法，包括如下步骤：

提供液压顶弯机和直缝钢管，先对液压顶弯机进行调试，再将所述直缝钢管吊装至所述液压顶弯机的专用胎架；

在钢管的端部挂线锤确定中心点，并用粉线弹出中心线，顶弯时必须保证钢管中心线与挡板中心重合，避免在钢管顶弯过程中产生扭曲；

根据顶出力的大小，调整挡板的位置；

两顶弯点长度称为分段长度，分段长度根据钢管曲率半径大小确定，钢管中段应等分，两管端部的长度等于或接近中部分段长度的一半；

通过钢管试顶弯，确定最佳顶出量；

确定顶出量后，锁定可调限位螺杆，保证钢管所有顶出量一致；

按照试顶弯结果对钢管其它各点进行顶弯；

提供检测平台，对顶弯结束的钢管弧度、弦长、矢圆度进行全面检测，满足要求后结束顶弯工作；

两完成顶弯的相邻两根钢管用焊缝切割机对钢管两端进行坡口火焰切割，从而实现对拱肋管节的曲线要求；同时提高钢拱肋对接坡口切割尺寸的精确性，保证钢管对接坡口焊接的要求。

优选的，对所述液压顶弯机进行调试，包括如下步骤:

提供3000吨液压顶弯机，检查液压油缸是否漏油，护圈、模块是否匀速伸缩；

检查控制设备是否正常运转；

检查两个挡板间距是否满足要求；

检查油缸顶弯刻度尺是否正常。

优选的，所述直缝钢管的尺寸为φ950mm×16mm----10000mm，材质为Q345qD；顶弯前，检查钢管矢圆度、直线度及长度是否达到要求。

优选的，为保证所述直缝钢管两端矢圆度在顶弯过程中不发生形变，在所述直缝钢管两端加装“十”字撑。

与相关技术相比，本发明提供的拱桥钢管冷弯方法解决针对原有“以折代曲”的传统方法中拱肋曲线线型不匀顺、加工工序繁琐、对接焊缝变形大、焊接应力集中、制造成本高、劳动效率低下影响等问题，采用新方法通过对直缝钢管进行整体顶弯，即保证钢拱肋整体曲线的要求；利用3000吨液压顶弯机，根据施工图单管拱度的要求，将直缝钢管放置在液压顶弯机专用胎架上进行顶弯，将钢管顶至施工图要求拱度后，利用焊缝切割机对钢管两端进行坡口火焰切割，从而实现对拱肋管节的曲线要求。

附图说明

图1为两根直缝钢管顶弯外形尺寸结构图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

本实施例进行了两根直缝钢管顶弯试验工作，以进一步完善顶弯方法方案，熟悉设备性能对钢管顶弯质量的影响，以及验证拱桥钢管冷弯方法的合理性、可靠性、有效性。请参阅图1，为两根直缝钢管顶弯外形尺寸结构图。本发明提供的拱桥钢管冷弯方法，包括如下步骤：

提供液压顶弯机和直缝钢管，先对液压顶弯机进行调试，再将所述直缝钢管吊装至所述液压顶弯机的专用胎架；

在钢管的端部挂线锤确定中心点，并用粉线弹出中心线，顶弯时必须保证钢管中心线与挡板中心重合，避免在钢管顶弯过程中产生扭曲；

根据顶出力的大小，调整挡板的位置；

两顶弯点长度称为分段长度，分段长度根据钢管曲率半径大小确定，钢管中段应等分，两管端部的长度等于或接近中部分段长度的一半；

通过钢管试顶弯，确定最佳顶出量；

确定顶出量后，锁定可调限位螺杆，保证钢管所有顶出量一致；

按照试顶弯结果对钢管其它各点进行顶弯；

提供检测平台，对顶弯结束的钢管弧度、弦长、矢圆度进行全面检测，满足要求后结束顶弯工作；

两完成顶弯的相邻两根钢管用焊缝切割机对钢管两端进行坡口火焰切割，从而实现对拱肋管节的曲线要求；同时提高钢拱肋对接坡口切割尺寸的精确性，保证钢管对接坡口焊接的要求。

对所述液压顶弯机进行调试，包括如下步骤:

提供3000吨液压顶弯机，检查液压油缸是否漏油，护圈、模块是否匀速伸缩；

检查控制设备是否正常运转；

检查两个挡板间距是否满足要求；

检查油缸顶弯刻度尺是否正常。

所述直缝钢管的尺寸为φ950mm×16mm----10000mm，材质为Q345qD；顶弯前，检查钢管矢圆度、直线度及长度是否达到要求。

为保证所述直缝钢管两端矢圆度在顶弯过程中不发生形变，在所述直缝钢管两端加装“十”字撑。

对两根直缝管的顶弯后进行现场检测，检测结果如下：

⑴试验用钢管最大弧度分别为54mm、52mm，现按一米一检测点进行检验，其中一根最大偏差为4mm，一根最大偏差为2mm，满足制造规则中内弧偏离设计弧度≤8mm的规范要求。

⑵钢管顶弯受力方向，中间部位矢圆度950mm均在2mm范围内。

经过前期试验证明利用顶弯专用设备对直缝钢管进行整体顶弯是完全可行，我公司及时将此项方法应用在宝汉高速石门水库特大桥钢管拱的生产制造中。为了保证在宝汉高速石门水库特大桥钢管拱实施成功，公司钢结构车间也积极给予配合，增加了支撑顶弯钢管的马凳，提高了钢管在顶弯过程中的水平度。对顶弯工序规定了详细的作业要求，为进一步做好实施工作提供了保证。

宝汉高速石门水库特大桥钢管拱(左右幅)拱肋钢管共顶弯192根。根据生产作业进度的安排，投料共分两个阶段进行：

第一阶段：从3月2日起－－4月25日进行宝汉高速石门水库特大桥钢管拱左幅钢管拱的单管顶弯，共顶弯96根，其中超差4根(占本次下料的4℅)，无废件。

第二阶段：从4月26日起－－6月15日进行宝汉高速石门水库特大桥钢管拱右幅钢管拱的单管顶弯，共顶弯96根，全部满足方法的要求。

我们对宝汉高速石门水库特大桥钢管拱左右幅拱肋的组装进行了跟踪，基本上达到了满意的效果。检测结果表明：组装后超差尺寸只有10℅～15℅通过修整等手段能够将拱肋组装精度控制在方法要求的范围内。

	矢圆度mm	矢高mm
			现方法	2.5～～4	基本符合设计要求
原方法	5～～7	30％～45％达不到设计要求

应用的效果：

钢管拱桥拱肋的顶弯方法，通过在宝汉高速石门水库特大桥钢管拱的实际生产中应用，既减少工序，提高劳动效率，又可节约材料，使钢管拱肋线型更美观，同时也取得了可观的经济效益。

1.经济效益

①新方法可以减少人工作业时间，提高劳动效率

由于采用直缝钢管一次冷弯而成，减少工序6～7项，可减少工时35小时/每根管节，提高工时效率近九倍；仅车间可减少人工费支出35X18元/小时＝630元/每根管节。以宝汉高速石门水库特大桥钢管拱(左右幅)全桥拱肋192根计算，车间节约人工支出120960元(630元/根×192根管节＝120960元)，即宝汉高速石门水库特大桥钢管拱(左右幅)车间单位减少人工费支出120960元/3433.554吨＝35.2元/吨。

②新方法能够节约辅助材料，使材料利用率大大提高。

原方法采用“以折代曲”，拼装、焊接一根φ950mm×16mm-12000mm长的钢管需要6段长2000mm的钢管单元，按照钢管单元卷管对接焊缝和环缝长度计算:2×3.14×(950÷2)×5+6×2000

＝26915mm。焊材使用量：二氧化碳气体保护焊丝：83Kg；埋弧焊丝：15.1Kg；埋弧焊剂：15Kg(理论焊材使用量)；全桥焊材使用量：二氧化碳气体保护焊丝：83Kg/根×192根＝15936Kg；埋弧焊丝：15.1Kg/根×192根＝2899.2Kg；埋弧焊剂：15Kg/根×192根＝2880Kg；以宝汉高速石门水库特大桥钢管拱为例，焊材就可节约：埋弧焊丝2899.2Kg×4.9元/Kg＝14206.08元；埋弧焊剂2880Kg×2.8元/Kg＝8064元；二氧化碳气体保护焊丝15936Kg×10.27元/Kg＝163662.72元；

③在宝汉高速石门水库特大桥钢管拱取得了可观的经济效益：

120960元+14206.08元+8064元+163662.72元＝306892.8元

单位指标：

306892.8/3433.554＝89.4元/吨。即：每吨钢管拱可降低89.4元(拱肋顶弯)

2.潜在效益

①拱肋钢管采用顶弯设备一次顶弯而成，避免杆件来回的周转带来的窝工、停滞，减少工序间停留时间和工作场地。使生产组织更加顺畅。宝汉高速石门水库特大桥钢管拱的车间生产很好地说明改进方法的效果，车间生产效率得到了提高，简化了工序，降低了生产成本。

②由于省略了下料、卷管、焊接、回圆、拼装、修整等工序，拱肋钢管加工周期大大缩短，在宝汉高速石门水库特大桥钢管拱的生产中，φ950mm×16mm----12000mm的钢管顶弯及两端管口坡口焰切，共安排3名顶弯工人和1名焰切工人可以在4个工时内完成。劳动效率比原先提高了9倍。(原来在56米拱桥中，管径为Φ800mm，每节段一般为6—7个接口，安排2名工人下料、2名工人卷管、2名工人拼装、4名工人焊接、2名工人修整，整个加工过程需要五个工作日才能完成)

③由于拱肋节段单元拼装焊缝减少，钢管采用整体顶弯，钢管外观圆顺、美观，不但能达到质量要求，而且缩短了作业时间，提高功效。

上述方法采用液压顶弯机一次将直缝管顶弯而成，减少工序6～7项，避免杆件工序间停留时间和减少工作场地，使生产组织更加顺畅。

其次，能够节约材料和人工，减少钢板和焊材的使用量，减少铆工、焊工、溶解工的工作量，降低操作工人的劳动强度。

第三，由于采用直缝管进行顶弯加工，减少了拱肋单元管节对接焊缝及拱肋单元之间组装焊缝的数量，焊工施焊作业时间减少。

第四，钢管与钢管之间对接焊缝均匀，焊接成型美观，减少了铲磨量，缩短了作业时间，提高劳动效效。

第五，钢管顶弯可反复操作，如钢管出现顶弯力量过大，钢管矢高超标，可对钢管反向顶弯校正，将钢管还原到直缝管初始状态后，重新进行顶弯操作。

与相关技术相比，本发明提供的拱桥钢管冷弯方法解决针对原有“以折代曲”的传统方法中拱肋曲线线型不匀顺、加工工序繁琐、对接焊缝变形大、焊接应力集中、制造成本高、劳动效率低下影响等问题，采用新方法通过对直缝钢管进行整体顶弯，即保证钢拱肋整体曲线的要求；利用3000吨液压顶弯机，根据施工图单管拱度的要求，将直缝钢管放置在液压顶弯机专用胎架上进行顶弯，将钢管顶至施工图要求拱度后，利用焊缝切割机对钢管两端进行坡口火焰切割，从而实现对拱肋管节的曲线要求。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (1)

1.一种拱桥钢管冷弯方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供液压顶弯机和直缝钢管，先对液压顶弯机进行调试，再将所述直缝钢管吊装至所述液压顶弯机的专用胎架；

在钢管的端部挂线锤确定中心点，并用粉线弹出中心线，顶弯时必须保证钢管中心线与挡板中心重合，避免在钢管顶弯过程中产生扭曲；

根据顶出力的大小，调整挡板的位置；

两顶弯点长度称为分段长度，分段长度根据钢管曲率半径大小确定，钢管中段应等分，两管端部的长度等于或接近中部分段长度的一半；

通过钢管试顶弯，确定最佳顶出量；

确定顶出量后，锁定可调限位螺杆，保证钢管所有顶出量一致；

按照试顶弯结果对钢管其它各点进行顶弯；

提供检测平台，对顶弯结束的钢管弧度、弦长、矢圆度进行全面检测，满足要求后结束顶弯工作；

两完成顶弯的相邻两根钢管用焊缝切割机对钢管两端进行坡口火焰切割，从而实现对拱肋管节的曲线要求；同时提高钢拱肋对接坡口切割尺寸的精确性，保证钢管对接坡口焊接的要求；

对所述液压顶弯机进行调试，包括如下步骤:

提供3000吨液压顶弯机，检查液压油缸是否漏油，护圈、模块是否匀速伸缩；

检查控制设备是否正常运转；

检查两个挡板间距是否满足要求；

检查油缸顶弯刻度尺是否正常；

所述直缝钢管的尺寸为φ950mm×16mm----10000mm，材质为Q345qD；顶弯前，检查钢管矢圆度、直线度及长度是否达到要求；

为保证所述直缝钢管两端矢圆度在顶弯过程中不发生形变，在所述直缝钢管两端加装“十”字撑。