CN112536542A - 一种匝道钢箱梁的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种匝道钢箱梁的制造方法，通过使用三维建模软件对匝道钢箱梁进行分段建模，并对各桥段上的构件进行放样以确定各构件的切割形状；在拼焊区域内阵列排布有多个高度可调的支撑柱，在三维建模软件上对支撑柱阵列进行建模，获取各支撑柱到桥面板的距离，以确定各支撑柱的支撑高度，使拼接在一起的桥面板的板面弯曲形状与所设计匝道的路面弯曲形状相同。本发明实现了对各构件的精准下料，并通过支撑柱实现了对各段桥面板的翻转定位，确保桥面的成型形状符合设计要求。本发明预先对变形区域进行矫正，消除了焊接变形对整体的影响，并通过预留定位配合件实现了工地快速对接。本发明实现了钢箱梁在匝道引桥上的应用，有利于钢箱梁在桥梁领域内的发展。

Description

一种匝道钢箱梁的制造方法
技术领域
本发明涉及钢箱梁制造领域，尤其是涉及一种匝道钢箱梁的制造方法。
背景技术
钢箱梁主要应用于主桥的搭建，相比水泥箱梁，具有承载大、抗震等级高等优点。但是对于主桥两端的匝道引桥来说，水泥箱梁更具有优势，其原因是匝道的桥体是一个螺旋体，具有复杂的造型。对于水泥箱梁来说，按设计图纸分段制造胎具后就可以浇筑成型，桥面的造型及梁端的接口都取决于胎具的设计，这是容易实现的；而对于钢箱梁来说，制造直的主桥是容易实现的，但要制造复杂形状的匝道引桥，其难度很大，具体有：
1、下料难度大，多数下料板不是常见的矩形；
2、成型难度大，尤其是桥体的成型形状难以要符合设计要求；
3、焊接变形难以控制；
4、各梁段之间难以实现对接。
对于钢箱梁桥来说，需要保证各桥段的一致性，使整个桥体具有相同的承载特性和伸缩量。如果不能实现钢箱梁在匝道引桥上的应用，将严重制约钢箱梁桥的发展和应用，因此，需要一种新的匝道钢箱梁的制造方法来克服以上困难。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种匝道钢箱梁的制造方法，其目的在于：实现钢箱梁在匝道引桥上的应用。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种匝道钢箱梁的制造方法，包括以下步骤：
S1：对钢板进行抛丸和喷底漆处理；
S2：使用三维建模软件对匝道钢箱梁进行分段建模，各桥段整体拼装无误后，对各桥段上的构件进行放样以确定各构件的切割形状，然后再下料切割；桥段构件包括桥面板、底面板、侧腹板、中腹板、挑臂板及横隔板；
S3：在桥面板和底面板上焊接肋板，焊后矫平板面；
S4：在拼焊区域内阵列排布有多个高度可调的支撑柱，各支撑柱具有编号；在三维建模软件上对支撑柱阵列进行建模，并将支撑柱阵列建立在各桥段的上方，获取各编号支撑柱到桥面板的距离，以确定各支撑柱的支撑高度；各对应支撑柱的支撑高度调节到位后，将各段桥面板拼放在支撑柱上，使拼接在一起的桥面板的板面弯曲形状与所设计匝道的路面弯曲形状相同，然后对各段桥面板之间的对缝进行临时搭焊固定；
S5：以各段桥面板的中心线为基准，在各段桥面板上焊接中腹板，然后依次在中腹板的两侧焊接横隔板，在横隔板的外侧焊接侧腹板，在侧腹板的外侧焊接挑臂板；其中，在位于桥面板两端的端面横隔板上均设有定位配合件，相邻两段桥面板上的两个端面横隔板通过定位配合件连接后，再与各自的桥面板、中腹板焊接；
S6：在校正各段侧腹板的对合情况后，将各段底面板与对应的侧腹板、中腹板焊接在一起，形成分段箱梁；
S7：对焊缝探伤后，对各分段箱梁之间的端面进行配切，并预留出工地焊接间隙和焊缝收缩量。
S8：拆除各分段箱梁之间的连接，翻转加固焊接后，运往施工现场安装。
进一步地改进技术方案，在S2中，桥面板、底面板、侧腹板和中腹板预留在长度方向上的放样量。
进一步地改进技术方案，在S3中，桥面板和底面板通过反变形胎具和火焰加热法矫平板面。
进一步地改进技术方案，在实现S4的前提下，以各段桥面板的中心线为基准，用于支撑各段桥面板中心线两侧的支撑柱，其支撑高度沿侧向呈梯度逐渐降低；在各段桥面板的两侧施加反变形力，使各支撑柱与各段桥面板接触。
进一步地改进技术方案，在S5中，位于各段桥面板两端的侧腹板，其对接端预留200-300mm的焊缝暂不施焊。
进一步地改进技术方案，在S5中，定位配合件为定位孔和定位螺栓。
进一步地改进技术方案，在实施S6前，通过激光经纬仪校正匝道钢箱梁数模上各关键标志点与实物的对合情况。
由于采用上述技术方案，相比背景技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明结合三维建模及放样，实现了对各构件的精准下料，使各构件之间的焊接更符合预期；
2、本发明结合三维建模，并通过支撑柱实现了对各段桥面板的翻转定位，保证桥面的成型形状符合设计要求；
3、本发明通过反变形法，加热矫平法消除焊接变形，并预先对变形区域进行矫正，消除了焊接变形对整体的影响；
4、本发明通过预留定位配合件实现了工地快速对接，并通过预留焊缝实现对接前的对缝。
本发明打破了常规认知，实现了钢箱梁在匝道引桥上的应用，使整个桥体具有相同的承载特性和伸缩量，有利于钢箱梁在桥梁领域内的发展。
附图说明
图1为匝道钢箱梁的结构示意图。
图2为支撑柱对桥面板的定位示意图。
图中：1、桥面板；2、底面板；3、中腹板；4、侧腹板；5、横隔板；6、挑臂板；7、装饰板；8、U肋板；9、I肋板；10、支撑柱。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
某架桥工程，主桥采用大跨度钢箱梁结构，为了保持桥体连接的一致性，桥两端的匝道引桥也采用钢箱梁结构，如图1所示，匝道钢箱梁包括桥面板1、底面板2、中腹板3、侧腹板4、横隔板5、挑臂板6和装饰板7。匝道钢箱梁整体呈螺旋状，为了便于制造和安装，匝道钢箱梁分段制造。
一种匝道钢箱梁的制造方法，包括以下步骤：
S1：选用Q345qD钢板作为主材，对钢板进行抛丸和喷底漆处理，然后将钢板运到下料切割区下料。
S2：在下料前，先使用三维建模软件对匝道钢箱梁进行分段建模，各桥段整体拼装无误后，对各桥段上的构件进行放样以确定各构件的切割形状，然后再下料切割。桥段构件包括桥面板1、底面板2、侧腹板4、中腹板3、挑臂板6及横隔板5，由于桥面板1、底面板2、侧腹板4和中腹板3的放样变形量大，而且边线多为弧线，因此需要使用数控等离子切割机精准切割下料。为了保险起见，在长度方向上，桥面板1、底面板2、侧腹板4和中腹板3预留有10-12mm的放样量，在宽度方向上，桥面板1、底面板2、侧腹板4和中腹板3预留有-3-4mm的放样量。
S3：在组焊区域内，按照设计要求在桥面板1和底面板2上焊接多条U肋板8和I肋板9，由于桥面板1和底面板2具有弧形，因此U肋板8和I肋板9在焊前先弯形。由于是单面焊接，因此桥面板1和底面板2的板面会发生拱起变形。为了矫正变形，在焊接肋板时先使用反变形胎具使桥面板1和底面板2预先反变形，减小变形量，然后再采用火焰加热法矫平焊后的板面，加热温度控制在600-800℃之间，加热后缓冷以消除残余变形。
S4：如图2所示，在拼焊区域内阵列排布有多个高度可调的支撑柱10，支撑柱10的底座固定在硬化的地面上，支撑端通过螺杆可以调整支撑高度。支撑柱10的横向、纵向间隔都为1米，在各支撑柱10上都标有编号；在三维建模软件上对支撑柱10阵列进行建模，并将支撑柱10阵列建立在各桥段的上方，获取各编号支撑柱10到桥面板1的距离，以确定各支撑柱10的支撑高度，还要确定少数支撑在各桥面板1特征点上的支撑柱10编号；各对应支撑柱10的支撑高度调节到位后，根据各桥面板1上的特征点及对应的支撑柱10编号，将各段桥面板1拼放在支撑柱10上，使拼接在一起的桥面板1的板面弯曲形状与所设计匝道的路面弯曲形状相同，然后对各段桥面板1之间的对缝进行临时搭焊固定。
在后续的焊接中，在桥面板1上还要焊接多种构件，桥面板1还会发生拱起变形，为了预先消除变形，以各段桥面板1的中心线为基准，用于支撑各段桥面板1中心线两侧的支撑柱10，其支撑高度沿侧向呈梯度逐渐降低，在各段桥面板1的两侧施加压力，使支撑柱10与桥面板1接触，然后将支撑柱10与桥面板1点焊连接固定。这样可以根据情况，使桥面板1适当的反向变形，减少最终的形变误差。
S5：以各段桥面板1的中心线为基准，在各段桥面板1上焊接中腹板3，然后依次在中腹板3的两侧焊接横隔板5，在横隔板5的外侧焊接侧腹板4，在侧腹板4的外侧焊接挑臂板6，最后在挑臂板6与侧腹板4之间焊接装饰板7。在焊接时，采用先立焊后平焊，先中间后两边的原则。
为了便于后期的工地总装，在位于桥面板1两端的端面横隔板5上均设有定位配合件，定位配合件为定位孔和定位螺栓。相邻两段桥面板1上的两个端面横隔板5通过定位孔和定位螺栓连接后，再与各自的桥面板1、中腹板3焊接。这样在工地总装时，可快速实现桥段的对接。在桥段对接时，对接桥段间的侧腹板4难免会出现错缝。为了便于对缝焊接，位于各段桥面板1两端的侧腹板4，其对接端预留200-300mm的焊缝暂不施焊。这样，在对接时便于人工矫正该对接错缝，对接后再对未焊焊缝进行补焊。
S6：在焊接底面板2前，各桥段都还未封闭，尚有一定的矫形能力，一旦完成封闭，整体的刚性就会大幅提高，桥段形状基本就定型了。因此，事先要通过激光经纬仪校正匝道钢箱梁数模上各关键标志点与实物的对合情况，以及各段侧腹板4的对合情况，无误后，将各段底面板2与对应的侧腹板4、中腹板3焊接在一起，形成分段箱梁。
S7：对焊缝探伤后，对各分段箱梁之间的端面进行配切，并根据分段的长度，预留出工地焊接间隙和焊缝收缩量，一般的，预留的工地焊接间隙为6-8mm，焊缝收缩量为3mm。
S8：拆除各分段箱梁之间的连接，翻转加固焊接后，运往施工现场安装。
未详述部分为现有技术。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种匝道钢箱梁的制造方法，其特征是：包括以下步骤：
S1：对钢板进行抛丸和喷底漆处理；
S2：使用三维建模软件对匝道钢箱梁进行分段建模，各桥段整体拼装无误后，对各桥段上的构件进行放样以确定各构件的切割形状，然后再下料切割；桥段构件包括桥面板、底面板、侧腹板、中腹板、挑臂板及横隔板；
S3：在桥面板和底面板上焊接肋板，焊后矫平板面；
S4：在拼焊区域内阵列排布有多个高度可调的支撑柱，各支撑柱具有编号；在三维建模软件上对支撑柱阵列进行建模，并将支撑柱阵列建立在各桥段的上方，获取各编号支撑柱到桥面板的距离，以确定各支撑柱的支撑高度；各对应支撑柱的支撑高度调节到位后，将各段桥面板拼放在支撑柱上，使拼接在一起的桥面板的板面弯曲形状与所设计匝道的路面弯曲形状相同，然后对各段桥面板之间的对缝进行临时搭焊固定；
S5：以各段桥面板的中心线为基准，在各段桥面板上焊接中腹板，然后依次在中腹板的两侧焊接横隔板，在横隔板的外侧焊接侧腹板，在侧腹板的外侧焊接挑臂板；其中，在位于桥面板两端的端面横隔板上均设有定位配合件，相邻两段桥面板上的两个端面横隔板通过定位配合件连接后，再与各自的桥面板、中腹板焊接；
S6：在校正各段侧腹板的对合情况后，将各段底面板与对应的侧腹板、中腹板焊接在一起，形成分段箱梁；
S7：对焊缝探伤后，对各分段箱梁之间的端面进行配切，并预留出工地焊接间隙和焊缝收缩量;
S8：拆除各分段箱梁之间的连接，翻转加固焊接后，运往施工现场安装。
2.如权利要求1所述的一种匝道钢箱梁的制造方法，其特征是：在S2中，桥面板、底面板、侧腹板和中腹板预留在长度方向上的放样量。
3.如权利要求1所述的一种匝道钢箱梁的制造方法，其特征是：在S3中，桥面板和底面板通过反变形胎具和火焰加热法矫平板面。
4.如权利要求1所述的一种匝道钢箱梁的制造方法，其特征是：在实现S4的前提下，以各段桥面板的中心线为基准，用于支撑各段桥面板中心线两侧的支撑柱，其支撑高度沿侧向呈梯度逐渐降低；在各段桥面板的两侧施加反变形力，使各支撑柱与各段桥面板接触。
5.如权利要求1所述的一种匝道钢箱梁的制造方法，其特征是：在S5中，位于各段桥面板两端的侧腹板，其对接端预留200-300mm的焊缝暂不施焊。
6.如权利要求1所述的一种匝道钢箱梁的制造方法，其特征是：在S5中，定位配合件为定位孔和定位螺栓。
7.如权利要求1所述的一种匝道钢箱梁的制造方法，其特征是：在实施S6前，通过激光经纬仪校正匝道钢箱梁数模上各关键标志点与实物的对合情况。
8.如权利要求1所述的一种匝道钢箱梁的制造方法，其特征是：在S7中，预留的工地焊接间隙为6-8mm。
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