CN111390503A - 一种钢管拱拱脚铰制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢管拱拱脚铰制造方法，包括以下步骤：采用钢板下料切割后卷制成筒节并焊接端封板形成铰轴；采用钢板下料切割后形成预埋钢板；采用钢板下料卷制后切割形成圆弧板，采用钢板下料切割形成底钢板，先将支承板由中到两边依次焊接在底钢板上，后将加劲板焊接在相邻支承板之间，再将圆弧板焊接在支承板上，焊接完毕后对圆弧板内表面进行机加工；检查底钢板与预埋钢板的贴合度，然后对底钢板与预埋钢板进行配钻螺栓孔；检查铰轴与圆弧板的匹配度。该方法通过对拱脚铰各部件制造过程进行优化，减少了对拱脚铰各部件的变形及制造误差，较好的保证了铰轴与铰座安装后贴合度以及同心度，有利于保障拱肋受力及拼装效率。

Description

一种钢管拱拱脚铰制造方法

技术领域

本发明涉及钢管混凝土拱桥领域，具体涉及一种钢管拱拱脚铰制造方法。

背景技术

钢管混凝土拱桥在设计建造中，为了及时的调整拱肋线形，一般会在拱脚处设置拱脚铰，使其在悬臂施工阶段的拱肋与拱座为铰链连接状态，待调整线形合拢后再将拱脚铰封固转换成刚性连接，将力传递至拱座基础。

拱脚铰通常包括铰轴、铰座及预埋钢板三部分，其中铰轴包括管状的筒节和位于筒节两端的端封板；铰座包括底钢板和沿底钢板长度方向间隔布置的若干块支承板，相邻支承板之间设有加劲板，而支承板上方设有与铰轴配合的圆弧板；预埋钢板是用于埋设于拱座基础中，拱座基础施工完毕后通过底钢板与预埋钢板采用螺栓连接实现铰座的安装。

拱肋安装的重要指标之一就是铰轴与铰座的贴合度以及同心度：贴合度不好，将形成空隙，影响整个拱肋的受力传递以及增大拱肋线型调整的难度；同心度差，需经过调整后再进行安装，影响安装质量和速度。而铰轴与铰座的加工精度，是影响安装时拱脚铰贴合度和同心度的主要因素。

由于铰轴与铰座均为钢结构件，在工厂加工过程中，容易产生焊接变形以及精度误差，造成铰轴与铰座无法较好的匹配，增大了加工过程难度和费用，影响拱肋安装质量和使用寿命。

发明内容

本发明目的在于：针对目前拱脚铰在制造过程中，容易产生焊接变形以及精度误差，造成铰轴与铰座安装后贴合度以及同心度难以满足要求的问题，提供一种钢管拱拱脚铰制造方法，该方法通过对拱脚铰各部件制造过程进行优化，减少了对拱脚铰各部件的变形及制造误差，较好的保证了铰轴与铰座安装后贴合度以及同心度，有利于保障拱肋受力及拼装效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种钢管拱拱脚铰制造方法，包括以下步骤：

步骤一、铰轴制作：采用钢板下料切割后卷制成筒节并检查筒节矢圆度，对卷制合格后的筒节进行卷缝焊接，焊接完成后再次检查筒节矢圆度并进行校正，筒节制作完毕后在筒节两端焊接端封板形成铰轴；

步骤二、预埋钢板制作：采用钢板下料切割后形成预埋钢板；

步骤三、铰座制作：采用钢板下料卷制后切割形成圆弧板并预留内表面加工余量，采用钢板下料切割形成底钢板，先将支承板由中到两边依次焊接在底钢板上，后将加劲板焊接在相邻支承板之间，再将圆弧板焊接在支承板上，焊接完毕后对圆弧板内表面进行机加工；

步骤四、将铰座放置在预埋钢板上并检查底钢板与预埋钢板的贴合度，然后对底钢板与预埋钢板进行配钻螺栓孔；

步骤五、将铰轴放置在铰座上并检查铰轴与圆弧板的匹配度。

本发明通过对拱脚铰的铰轴、预埋钢板和铰座制造过程进行控制，从下料到装配焊接，然后到矫正、机加工，最后进行匹配检验；逐道工序进行控制，减少加工误差，焊接时控制温度，对称施焊，减少焊接变形，确保焊接质量；在焊接完毕后对铰座圆弧板进行机加工，消除焊接变形，在制造过程中实时测量，减少了各部件变形及制造误差，最后进行匹配检验，确保拱脚铰最终的匹配效果达到理想状态，实现了高效标准的加工制造，也保证了铰轴与铰座安装后贴合度以及同心度，有利于保障拱肋受力及拼装效率。

作为本发明的优选方案，采用钢板进行下料时，预留切割补偿量，控制下料精度在-0.5～1mm之间。通过控制钢板下料精度，有利于从第一道工序就控制好各部件的尺寸，进而保证整个产品制造精度。

作为本发明的优选方案，检查筒节矢圆度是测量横断面上最大与最小直径的差值，控制矢圆度在0.5mm以内。通过检查筒节矢圆度，对检查发现矢圆度超标的部位及时进行修正，从而控制筒节加工制造过程中的精度，避免筒节在各道制造工序中出现较大变形。

作为本发明的优选方案，步骤一中在筒节卷缝焊接前，先对焊接部位打磨清洁并进行预热，焊接时分层分道，控制焊接参数与层间温度，下道焊接前用点温计测量，且每道焊接后进行保温，焊接完成后对矢圆度超标部位进行三辊轴卷板机校圆。通过打磨焊接部位，以除去锈蚀层和氧化皮，使焊接融合部位不含杂质，通过在焊接前预热以及焊接时分层分道，控制焊接参数与层间温度，且每道焊接后进行保温，均是为了避免焊接时产生较大变形，以保证筒节焊接精度，同时对焊接完成后矢圆度超标部位进行三辊轴卷板机校圆，以修正筒节焊接变形，进一步确保筒节制造精度。

作为本发明的优选方案，在端封板装配焊接时，使端封板与筒节同心，焊接时两侧端封板同时对称焊接。筒节两侧端封板与筒节同心设置，便于拱脚铰安装后调整拱肋线型，而两侧端封板同时对称焊接，可以减少焊接变形，从而保障整个铰轴的制造精度。

作为本发明的优选方案，步骤三中焊接支承板时，先对底钢板提前划线打磨，标记各支承板的位置，并将底钢板放置在反变形胎架上，由中心到两边依次焊接支承板。如此焊接支承板，一方面避免操作空间受限而引起焊接问题，另一方面可以减少焊接过程中的变形。

作为本发明的优选方案，步骤三中在焊接加劲板时，底钢板四周加码板固定，并反复检查发现有变形，及时进行火焰矫正。此处的火焰矫正即通过火焰烘烤底钢板变形方向的反面，以修正底钢板的变形情况。

作为本发明的优选方案，步骤三中圆弧板焊接时采用对称施焊，校验圆弧弧度与对角尺寸，如有较大变形，及时进行火焰矫正，焊接完毕后对圆弧板进行机加工。圆弧板焊接时采用对称施焊，可以减少圆弧板焊接变形。

作为本发明的优选方案，步骤四中是采用塞尺法检查底钢板与预埋钢板的贴合度。如此，可以确保底钢板与预埋钢板贴合，以便更好地将铰座受力传递至拱座基础上。

作为本发明的优选方案，步骤五中是采用涂色法检查铰轴与圆弧板的匹配度。采用涂色法检查，可以更加直观地看到铰轴与圆弧板哪些部位不匹配，以便进行及时修正。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明通过对拱脚铰的铰轴、预埋钢板和铰座制造过程进行控制，从下料到装配焊接，然后到矫正、机加工，最后进行匹配检验；逐道工序进行控制，减少加工误差，焊接时控制温度，对称施焊，减少焊接变形，确保焊接质量；在焊接完毕后对铰座圆弧板进行机加工，消除焊接变形，在制造过程中实时测量，减少了各部件变形及制造误差，最后进行匹配检验，确保拱脚铰最终的匹配效果达到理想状态，实现了高效标准的加工制造，也保证了铰轴与铰座安装后贴合度以及同心度，有利于保障拱肋受力及拼装效率。

附图说明

图1为本发明中的钢管拱拱脚铰制造方法流程图。

图2为本发明中的预埋钢板示意图。

图3为本发明中的铰轴示意图。

图4为本发明中的拱脚铰装配后的横截面图。

图中标记：1-预埋钢板，11-螺栓孔，2-铰轴，21-筒节，22-端封板，3-铰座，31-底钢板，32-支承板，33-加劲板，34-圆弧板。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

本实施例提供一种钢管拱拱脚铰制造方法；

如图1-图4所示，本实施例中的钢管拱拱脚铰制造方法，包括以下步骤：

步骤一、铰轴2制作：铰轴2由筒节21以及两端外端封板22组成。筒节21制造时，选择光泽平整的钢板进行下料，下料时调整切割参数，预留切割补偿量，确保下料精度控制在-0.5到+1mm之间，无锯齿、崩坑等外观缺陷。在三辊轴卷板机上进行筒节21卷制，筒节21卷制时控制筒节21矢圆度，而矢圆度是测量筒节21横断面上最大与最小直径的差值，控制矢圆度在0.5mm以内，可以通过设计标准检测卡板，反复校核，确保筒节不错边，筒节装配时，注意装配间隙和板对接错台。筒节21卷缝两侧形成V型坡口，对筒节21卷缝进行焊接时分层分道，控制焊接参数与层间温度，下道焊接前用点温计测量，防止过热，减少焊接变形；卷缝焊接施工前打磨除去卷缝周围锈蚀层及氧化皮并预热至80℃，卷缝每道焊接后进行保温，以避免焊缝急冷，确保焊接质量，减少返修。筒节21焊接完成后检查矢圆度，对于矢圆度超标部位通过三辊轴卷板机对变形处进行碾压校圆。筒节21制作完毕后，将端封板22进行装配焊接，装配时注意端封板22与筒节21同心，方便后期准确定位安装；焊接时两侧端封板22同时对称施焊，减少变形。

步骤二、预埋钢板1制作：选择光泽平整的钢板进行下料形成预埋钢板1，下料时调整切割参数，预留切割补偿量，确保下料精度控制在-0.5到+1mm之间，无锯齿、崩坑等外观缺陷。

步骤三、铰座3制作：铰座3由底钢板31、支承板32、加劲板33和圆弧板34组成，其中圆弧板34先选取比设计厚度大2mm的钢板，将板卷制成后进行切割，整个铰座加工焊接完毕后进行机加工，保证圆弧弧度和粗糙度。底钢板31选择光泽平整的钢板进行下料，下料时调整切割参数，预留切割补偿量，确保下料精度控制在-0.5到+1mm之间，无锯齿、崩坑等外观缺陷。装配时，在底钢板31上提前划线打磨，标记支承板32的安装位置，并将底钢板31放置在反变形胎架上；先将支承板32由中到两边依次安装底钢板31上，考虑支承板32间距较小，不方便焊接，将上一块支承板32焊接完毕后进行下一块安装，保证焊接空间，确保焊接质量。在进行加劲板33的装配焊接时，加劲板33焊接时底钢板31的变形较大，对底钢板31四周加码板固定，并反复检查，发现有变形及时火焰矫正，火焰矫正时注意钢板温度，控制在600-800℃之间。最后进行圆弧板34的安装焊接(支承板上设有与圆弧板适配的弧形槽口)，圆弧板34在卷制后进行切割时，预留适当尺寸待焊接完毕后，进行余量切割。圆弧板34焊接采用对称施焊，校验圆弧弧度与对角尺寸，如有较大变形，需及时进行火焰矫正。圆弧板焊接完毕后，对圆弧板34内表面进行机加工，保证圆弧板34内表面的粗糙度和矢圆度，消除焊接变形引起的弧度微小变化。

步骤四、将铰座3放置在预埋钢板1上并检查底钢板31与预埋钢板1的贴合度，然后对底钢板31与预埋钢板1进行配钻螺栓孔11；具体的，将铰座3与预埋钢板1在工装胎架上采用塞尺法进行匹配检验，用0.2mm塞尺检验其贴合度，检验合格后，在底钢板31上放样标记螺栓孔中心位置后进行钻孔，钻孔需要钻穿底钢板和预埋钢板，确保两者螺栓孔的孔径及同心度。

步骤五、将铰轴2放置在铰座3上并检查铰轴2与圆弧板34的匹配度；具体的，将铰轴2与铰座3在工装胎架上采用涂色法进行匹配检验，在铰轴筒节21或者铰座圆弧板34上均匀涂抹红丹，根据两者接触情况判断筒节21与圆弧板34的匹配度，再次检查复核同心度和矢圆度，确保拱脚铰最终的匹配效果达到理想状态，保障拱肋受力及拼装效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原理之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢管拱拱脚铰制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、铰轴制作：采用钢板下料切割后卷制成筒节并检查筒节矢圆度，对卷制合格后的筒节进行卷缝焊接，焊接完成后再次检查筒节矢圆度并进行校正，筒节制作完毕后在筒节两端焊接端封板形成铰轴；

步骤二、预埋钢板制作：采用钢板下料切割后形成预埋钢板；

步骤三、铰座制作：采用钢板下料卷制后切割形成圆弧板并预留内表面加工余量，采用钢板下料切割形成底钢板，先将支承板由中到两边依次焊接在底钢板上，后将加劲板焊接在相邻支承板之间，再将圆弧板焊接在支承板上，焊接完毕后对圆弧板内表面进行机加工；

步骤四、将铰座放置在预埋钢板上并检查底钢板与预埋钢板的贴合度，然后对底钢板与预埋钢板进行配钻螺栓孔；

步骤五、将铰轴放置在铰座上并检查铰轴与圆弧板的匹配度。

2.根据权利要求1所述的钢管拱拱脚铰制造方法，其特征在于，采用钢板进行下料时，预留切割补偿量，控制下料精度在-0.5～1mm之间。

3.根据权利要求1所述的钢管拱拱脚铰制造方法，其特征在于，检查筒节矢圆度是测量横断面上最大与最小直径的差值，控制矢圆度在0.5mm以内。

4.根据权利要求1所述的钢管拱拱脚铰制造方法，其特征在于，步骤一中在筒节卷缝焊接前，先对焊接部位打磨清洁并进行预热，焊接时分层分道，控制焊接参数与层间温度，下道焊接前用点温计测量，且每道焊接后进行保温，焊接完成后对矢圆度超标部位进行三辊轴卷板机校圆。

5.根据权利要求1所述的钢管拱拱脚铰制造方法，其特征在于，在端封板装配焊接时，使端封板与筒节同心，焊接时两侧端封板同时对称焊接。

6.根据权利要求1所述的钢管拱拱脚铰制造方法，其特征在于，步骤三中焊接支承板时，先对底钢板提前划线打磨，标记各支承板的位置，并将底钢板放置在反变形胎架上，由中心到两边依次焊接支承板。

7.根据权利要求6所述的钢管拱拱脚铰制造方法，其特征在于，步骤三中在焊接加劲板时，底钢板四周加码板固定，并反复检查若发现有变形，及时进行火焰矫正。

8.根据权利要求7所述的钢管拱拱脚铰制造方法，其特征在于，步骤三中圆弧板焊接时采用对称施焊，校验圆弧弧度与对角尺寸，如有变形超标，及时进行火焰矫正，焊接完毕后对圆弧板进行机加工。

9.根据权利要求1所述的钢管拱拱脚铰制造方法，其特征在于，步骤四中是采用塞尺法检查底钢板与预埋钢板的贴合度。

10.根据权利要求1所述的钢管拱拱脚铰制造方法，其特征在于，步骤五中是采用涂色法检查铰轴与圆弧板的匹配度。

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