CN107513936B - 上字形边主梁结构及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种通过各项工艺及工装措施提高杆件制作质量，使其结构尺寸、制孔精度等工艺项点满足标准要求的上字形边主梁结构及制作方法，由下盖板、腹板、上盖板、横梁接头板及检修道板组成；腹板竖立且腹板下端与下盖板中部焊接，腹板上部一侧与上盖板一侧焊接、另一侧与检修板焊接，横梁接头板上下端分别与上盖板和下盖板焊接。优点：一是通过对板单元预变形设置，减少熔透角焊缝的焊接变形；二是采用的预变形措施简单易行，只需制作简单的工装设备，实施效果明显，在保证制作质量的前提下，既缩短了制造周期，又取得了很好的经济效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过各项工艺及工装措施提高杆件制作质量，使其结构尺寸、制孔精度等工艺项点满足标准要求的上字形边主梁结构及制作方法，属大型桥梁结构件制造领域。
背景技术
结合梁是目前桥梁设计中采用较多的一种结构形式，多采用纵横梁体系，而纵梁多采用箱型或工型截面，部分为异形截面。节段之间采用高强螺栓连接，对制作精度要求较高。工型或箱型截面两侧对称，制作技术相对较为成熟。而上字形杆件为偏心构件，具有超高、超大、超重等特点，材料等级高、刚性大、熔透焊缝坡口焊缝较多、焊接变形难于控制等特点。由于杆件偏心，车间制作时，采取何种措施保证组焊、修整、制孔、预拼装等工序的作业安全。
发明内容
设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种通过各项工艺及工装措施提高杆件制作质量，使其结构尺寸、制孔精度等工艺项点满足标准要求的上字形边主梁结构及制作方法。
设计方案：为了实现上述设计目的。本发明需要解决的技术问题有以下几项：1）边主梁腹板及上盖板焊后变形大。由于构件之间均采用高强螺栓连接，对钢板平面度要求较高，如何控制焊接变形，控制构件几何尺寸是边主梁制作的关键；2）边主梁高度较大，且为偏心构件，如何保证制孔质量及施工安全，制孔工装怎样设计；3）杆件几何尺寸大，各部位如何钻孔，精度怎么保证。
本发明解决上述技术问题的方案是：边主梁主要由上盖板、下盖板、腹板单元、锚拉板单元、横梁接头板单元及检修道板单元等部分组成。边主梁结构示意见图1和2。 主要技术特点及制作难点：① 钢板厚度大（下盖板件1厚度80mm，腹板件2厚度40mm，上盖板件3厚度60mm，纵向加劲厚度36mm），材质均为Q390E，性能等级高，刚性大；② 主要板件之间均采用熔透焊缝或坡口角焊缝，变形控制难度大，上盖板与腹板熔透焊缝焊接完毕后，平面度超差，上端与锚拉板连接部位直线度超差；③ 杆件超高3.76m、偏心（检修道各零件厚度较小，其面板与腹板单元不焊）高度大，杆件制孔、翻身操作难度大，精度难以保证。
根据上述技术特点，本发明采用的技术手段如下：
① 腹板单元周边加工：为保证制作质量控制变形，腹板周边坡口分三步进行，分别在下料、单元件制作及整体组焊完毕后进行。腹板坡口加工见图4和5。
② 边主梁整体组焊：边主梁组焊设置无余量端，组装时以基线为基准，保证无余量端平齐。根据工艺要求组装分为三步，第一步组焊成T形，第二步组装纵横向加劲板及横梁接头板，第三步组焊剪力钉（制孔完毕后）。边主梁整体制作流程见图6-11。
③ 制孔精度及质量控制：边主梁制孔采用后孔法工艺为主，先孔法为辅的制孔工艺，同时采用设计高精度的精密划线工艺和精密制孔工艺；设计高精度的制孔工艺装备，包括钻孔样板、钻孔胎架等。保证边主梁各部位均在摇臂钻床的操作范围之内。
④ 边主梁临时吊点设计方案：边主梁为偏心构件，重心偏向上盖板侧，为减少对焊接临时吊耳对结构的不利影响。根据特点，利用腹板两侧的高强螺栓孔，设计可拆卸的临时吊耳，循环利用。
技术方案1：一种上字形边主梁结构，由下盖板、腹板、上盖板、横梁接头板及检修道板组成；腹板竖立且腹板下端与下盖板中部焊接，腹板上部一侧与上盖板一侧焊接、另一侧与检修板焊接，横梁接头板上下端分别与上盖板和下盖板焊接。
技术方案2：一种上字形边主梁结构的制作方法，① 腹板：腹板周边坡口分三步进行，分别在下料、单元件制作及整体组焊完毕后进行；② 边主梁整体组焊：边主梁组焊设置无余量端，组装时以基线为基准，保证无余量端平齐，根据工艺要求组装分为三步，第一步组焊成T形，第二步组装纵横向加劲板及横梁接头板，第三步组焊剪力钉；③ 制孔精度及质量控制：边主梁制孔采用后孔法工艺为主，先孔法为辅的制孔工艺，同时采用设计高精度的精密划线工艺和精密制孔工艺；设计高精度的制孔工艺装备，包括钻孔样板、钻孔胎架，保证边主梁各部位均在摇臂钻床的操作范围之内；④ 边主梁临时吊点设计：边主梁为偏心构件，重心偏向上盖板侧，为减少对焊接临时吊耳对结构的不利影响，根据特点，利用腹板两侧的高强螺栓孔，设计可拆卸的临时吊耳，循环利用。
本发明与背景技术相比，一是通过对板单元预变形设置，减少熔透角焊缝的焊接变形；二是采用的预变形措施简单易行，只需制作简单的工装设备，实施效果明显，在保证制作质量的前提下，既缩短了制造周期，又取得了很好的经济效果。
附图说明
图1是上字形边主梁结构的主视示意图。
图2是图1的侧视示意图。
图3是图2的俯视示意图。
图4是腹板的主视示意图。
图5是图4的侧视示意图。
图6是组焊T形单元示意图。
图7是组焊竖向加劲及检修道单元示意图。
图8是组焊上盖板及横梁接头板示意图。
图9是整体划线及制孔示意图。
图10是焰切无余量端示意图。
图11是组焊剪力钉示意图。
具体实施方式
实施例1：参照附图1-11。一种上字形边主梁结构，由下盖板1、腹板2、上盖板3、横梁接头板4及检修道板8组成；腹板2竖立且腹板2下端与下盖板1中部焊接，腹板2上部一侧与上盖板3一侧焊接、另一侧与检修板8焊接，横梁接头板4上下端分别与上盖板3和下盖板1焊接。横梁接头板单元4上焊有接头加劲板5。下盖板1和检修道板单元8之间设有竖向加劲板6。竖向加劲板6上设有水平加劲板7。下盖板件1钢板厚度80mm，腹板2钢板厚度40mm，上盖板3钢板厚度60mm，纵向加劲钢板6厚度36mm，材质均为Q390E。
实施例2：在实施例1的基础上，一种上字形边主梁结构的制作方法， ① 腹板2：腹板周边坡口分三步进行，分别在下料、单元件制作及整体组焊完毕后进行；② 边主梁整体组焊：边主梁组焊设置无余量端，组装时以基线为基准，保证无余量端平齐，根据工艺要求组装分为三步，第一步组焊成T形，第二步组装纵横向加劲板及横梁接头板，第三步组焊剪力钉；③ 制孔精度及质量控制：边主梁制孔采用后孔法工艺为主，先孔法为辅的制孔工艺，同时采用设计高精度的精密划线工艺和精密制孔工艺；设计高精度的制孔工艺装备，包括钻孔样板、钻孔胎架，保证边主梁各部位均在摇臂钻床的操作范围之内；④ 边主梁临时吊点设计：边主梁为偏心构件，重心偏向上盖板侧，为减少对焊接临时吊耳对结构的不利影响，根据特点，利用腹板两侧的高强螺栓孔，设计可拆卸的临时吊耳，循环利用。
板单元精度控制工艺： 钢板复验合格后，首先进行滚平预处理，消除内应力，减少制作变形；采用精密划线工艺在平台上划出纵、横基准线；按照基线精确组装纵向加劲，焊接完毕后整体焰切；采用同向对称焊接工艺，减少焊接变形。通过以下方式腹板单元的制作质量和精度可得到有效控制。边主梁整体组焊精度控制：① 各单元件设置纵横向基准线，整体组装时，采用一元基准，保证组装精度；② 腹板与上盖板之间采用熔透焊接，组装时设置反变形，上盖板向锚拉板侧预偏20-25mm，同时在腹板与上盖板上侧设置角式加劲，以减少焊接变形；③ 焊接坡口选型及焊接工艺是变形控制的关键，上盖板厚度60mm，设置大小坡口，采用药芯焊丝打底，埋弧自动焊盖面的焊接工艺，焊接时先焊接主角焊缝，然后施焊结构焊缝。
边主梁制孔采用整体后孔法，由于构件高度大，需要在钻孔区域挖制基坑，保证钻床高度满足要求，杆件各零件制孔方式和支撑方式均不同：① 腹板单元水平放置，横梁接头侧朝下，只需找平基础即可满足制孔条件；② 上盖板钻孔时，下盖板与基础面平行，底面设置2%的斜垫，保证上盖板顶面水平；③ 下盖板钻孔时，腹板与基础面接触，上盖板和检修道侧设置高度不一的支撑墩，保证下盖板上表面水平；④ 纵向加劲及其余连接板采用磁力钻钻制。
例：在制作特大桥边主梁时，钢板下料后，首先完成上下盖板、腹板单元、横梁接头单元、检修道单元等单元件的制作。在组装平台上将上盖板、腹板单元、下盖板组装成整体，按工艺要求进行焊接。修整完毕后，组焊加劲板、横梁接头板单元、检修道单元等。对边主梁焊接变形进行全面矫正，合格后进行整体划线，卡样板摇臂钻床钻制两端高强螺栓孔，最后移交试拼工序。
需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种上字形边主梁结构的制作方法，其特征是由下盖板（1）、腹板（2）、上盖板（3）、横梁接头板（4）及检修道板（8）组成；腹板（2）竖立且腹板（2）下端与下盖板（1）中部焊接，腹板（2）上部一侧与上盖板（3）一侧焊接、另一侧与检修道板（8）焊接，横梁接头板（4）上下端分别与上盖板（3）和下盖板（1）焊接；其制作方法：下盖板（1）钢板厚度80mm，腹板（2）钢板厚度40mm，上盖板（3）钢板厚度60mm，纵向加劲钢板（6）厚度36mm，材质均为Q390E；
板单元精度控制要求： 钢板复验合格后，首先进行滚平预处理，消除内应力，减少制作变形；采用精密划线工艺在平台上划出纵、横基准线；按照基线精确组装纵向加劲板，焊接完毕后整体焰切；采用同向对称焊接工艺，减少焊接变形，通过以下方式腹板单元的制作质量和精度可得到有效控制，边主梁整体组焊精度控制：
①各单元件设置纵横向基准线，整体组装时，采用一元基准，保证组装精度；
②腹板与上盖板之间采用熔透焊接，组装时设置反变形，上盖板向锚拉板侧预偏20-25mm，同时在腹板与上盖板上侧设置角式加劲，以减少焊接变形；
③焊接坡口选型及焊接工艺是变形控制的关键，上盖板厚度60mm，设置大小坡口，采用药芯焊丝打底，埋弧自动焊盖面的焊接工艺，焊接时先焊接主角焊缝，然后施焊结构焊缝；
边主梁制孔采用整体后孔法，由于构件高度大，需要在钻孔区域挖制基坑，保证钻床高度满足要求，杆件各零件制孔方式和支撑方式均不同：
①腹板水平放置，横梁接头侧朝下，只需找平基础即可满足制孔条件；
②上盖板钻孔时，下盖板与基础面平行，底面设置2%的斜垫，保证上盖板顶面水平；
③下盖板钻孔时，腹板与基础面接触，上盖板和检修道侧设置高度不一的支撑墩，保证下盖板上表面水平；
④纵向加劲板及其余连接板采用磁力钻钻制；
即在制作特大桥边主梁时，钢板下料后，首先完成上下盖板、腹板、横梁接头板、检修道板的制作，在组装平台上将上盖板、腹板、下盖板组装成整体，按工艺要求进行焊接，修整完毕后，组焊加劲板、横梁接头板、检修道板，对边主梁焊接变形进行全面矫正，合格后进行整体划线，卡样板摇臂钻床钻制两端高强螺栓孔，最后移交试拼工序；
1）腹板：腹板周边坡口分三步进行，分别在下料、单元件制作及整体组焊完毕后进行；
2）边主梁整体组焊：边主梁组焊设置无余量端，组装时以基线为基准，保证无余量端平齐，根据工艺要求组装分为三步，第一步组焊成T形，第二步组装纵横向加劲板及横梁接头板，第三步组焊剪力钉；
所述边主梁整体组焊精度控制：
①各单元件设置纵横向基准线，整体组装时，采用一元基准，保证组装精度；
②腹板与上盖板之间采用熔透焊接，组装时设置反变形，上盖板向锚拉板侧预偏20-25mm，同时在腹板与上盖板上侧设置角式加劲，以减少焊接变形；
③焊接坡口选型及焊接工艺是变形控制的关键，上盖板厚度60mm，设置大小坡口，采用药芯焊丝打底，埋弧自动焊盖面的焊接工艺，焊接时先焊接主角焊缝，然后施焊结构焊缝；
3）制孔精度及质量控制：边主梁制孔采用后孔法工艺为主，先孔法为辅的制孔工艺，同时采用设计高精度的精密划线工艺和精密制孔工艺；设计高精度的制孔工艺装备，包括钻孔样板、钻孔胎架，保证边主梁各部位均在摇臂钻床的操作范围之内；
所述边主梁制孔采用整体后孔法，由于构件高度大，需要在钻孔区域挖制基坑，保证钻床高度满足要求，杆件各零件制孔方式和支撑方式均不同：
①腹板水平放置，横梁接头侧朝下，只需找平基础即可满足制孔条件；
②上盖板钻孔时，下盖板与基础面平行，底面设置2%的斜垫，保证上盖板顶面水平；
③下盖板钻孔时，腹板与基础面接触，上盖板和检修道侧设置高度不一的支撑墩，保证下盖板上表面水平；
④纵向加劲板及其余连接板采用磁力钻钻制；
4）边主梁临时吊点设计：边主梁为偏心构件，重心偏向上盖板侧，为减少对焊接临时吊耳对结构的不利影响，根据特点，利用腹板两侧的高强螺栓孔，设计可拆卸的临时吊耳，循环利用。
2.根据权利要求1所述的上字形边主梁结构的制作方法，其特征是：横梁接头板（4）上焊有接头加劲板（5）。
3.根据权利要求1所述的上字形边主梁结构的制作方法，其特征是：下盖板（1）和检修道板（8）之间设有纵向加劲钢板（6）。
4.根据权利要求1所述的上字形边主梁结构的制作方法，其特征是：纵向加劲钢板（6）上设有水平加劲板（7）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |