CN112900740B - 桁梁节段及桁梁节段制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桁梁节段，包括至少两个拼接单元及将相互配合的两个拼接单元连接的中间连接座。相互配合的两个拼接单元相对设置，拼接单元包括弦杆及腹杆组件，不同拼接单元的弦杆相互间隔设置，腹杆组件安装于弦杆上。中间连接座包括两组连接板，两组连接板分别设置于两个拼接单元的腹杆组件上，两组连接板通过固定件连接。本发明还公开了一种桁梁节段制造方法。上述桁梁节段及桁梁节段制造方法，拼接单元加工尺寸减小，对机加工设备要求降低，更易于加工，可以确保桁梁节段整体拼装后的标准化，保证桁梁节段之间具有互换性。

Description

桁梁节段及桁梁节段制造方法

技术领域

本发明涉及桁梁施工技术领域，具体涉及一种桁梁节段及桁梁节段制造方法。

背景技术

随着国家基础建设规模的日益扩大，工程项目所投入的设备越来越大型化、标准化和装配化，设备的起重能力越大，模块化程度越高，施工效率也将大大提高。目前，制造企业、施工企业会大量使用门式起重机、桥式起重机和架桥机等具有主梁结构的特种设备，这类设备的主梁通常采用钢桁梁结构。研制标准化的主梁节段可以让同种规格的设备共享主梁节段，不需要每一段进行匹配安装。这对于减少安拆难度，简化管理，优化主梁的配置数量，减少设备后期改造工程量有着重要意义。

对于小型钢桁梁标准化节段的加工，可以采用整体梁段焊接成型后，预留足够的机加工余量，最后上机床进行机加工，确保梁段的结构尺寸和安装尺寸在误差范围内，以此确保梁段之间的互换性要求。但对于大型钢桁梁节段而言，要达到标准化的要求，如果按照上述工艺必须配置超大型的机加工设备才能满足要求，给设备制造企业制造了较高的门槛。

发明内容

基于此，有必要针对大型钢桁梁节段，必须配置超大型的机加工设备才能满足加工要求的问题，提供一种桁梁节段及桁梁节段制造方法。

一种桁梁节段，包括：

至少两个拼接单元，相互配合的两个所述拼接单元相对设置，所述拼接单元包括弦杆及腹杆组件，不同所述拼接单元的弦杆相互间隔设置，所述腹杆组件安装于所述弦杆上；及

中间连接座，用于连接相互配合的两个所述拼接单元，所述中间连接座包括两组连接板，两组所述连接板分别设置于两个所述拼接单元的腹杆组件上，两组所述连接板通过固定件连接。

在其中一个实施例中，所述腹杆组件包括多个腹杆，多个所述腹杆间隔设置于所述弦杆上，多个所述腹杆相互聚拢形成三角结构，并与所述连接板连接。

在其中一个实施例中，所述弦杆的端面设有连接螺栓孔和定位孔，所述连接板开设有法兰螺栓孔。

一种如上述任意一项所述的桁梁节段的制造方法，包括以下步骤：

制作拼装用工装；

将所述弦杆吊运至胎架上，将所述腹杆组件安装于所述弦杆上，将所述连接板吊运到所述腹杆组件上；

通过所述拼装用工装，定位所述连接板在所述腹杆组件上的位置，然后将所述连接板与所述腹杆组件固定连接；

机加工所述弦杆的端面和所述连接板。

在其中一个实施例中，所述拼装用工装包括工装主体及定位板，所述定位板安装于所述工装主体上，所述定位板具有定位连接板的限位槽，所述制作拼装用工装的步骤具体为：

将所述定位板安装于所述工装主体上；

机加工所述工装主体两端的端面形成定位端面，在所述定位端面上加工出中心定位槽。

在其中一个实施例中，所述通过所述拼装用工装，定位所述连接板在所述腹杆组件上的位置，然后将所述连接板与所述腹杆组件固定连接的步骤具体为：

使所述连接板限位在所述限位槽内，将所述连接板和所述定位板通过夹具固定；

通过所述定位端面定位所述连接板在长度方向的位置，通过所述中心定位槽定位所述连接板在宽度方向的位置，调整所述连接板的水平度；

将所述连接板与所述腹杆组件焊接固定。

在其中一个实施例中，所述将所述连接板与所述腹杆组件焊接固定的步骤之后还包括：

在所述弦杆、所述腹杆组件及所述连接板表面冲砂喷涂底漆。

在其中一个实施例中，所述将所述弦杆吊运至胎架上，将所述腹杆组件安装于所述弦杆上，将所述连接板吊运到所述腹杆组件上的步骤具体为：

将所述弦杆吊运至所述胎架上，划出拼接单元的中心线，在所述弦杆上安装节点板，将所述腹杆套装在所述节点板上，将所述腹杆采用固定工装固定，将所述连接板吊运到所述腹杆上。

在其中一个实施例中，所述机加工所述弦杆的端面和所述连接板的步骤具体为：

在所述弦杆的端面加工连接螺栓孔和定位孔，在所述连接板上加工出法兰螺栓孔。

在其中一个实施例中，拼接单元的数量为两个，分别为第一拼接单元和第二拼接单元；

机加工所述第一拼接单元时，将所述第一拼装单元的弦杆固定于工作台上，加工所述连接板，然后在所述连接板上加工法兰螺栓孔，以加工好的所述连接板为基准面，将所述第一拼装单元倒置于所述工作台上，在所述弦杆的端面加工连接螺栓孔和定位孔；

机加工所述第二拼接单元时，使所述连接板与工作台垂直并固定，加工所述连接板，然后加工法兰螺栓孔、连接螺栓孔和定位孔。

上述桁梁节段及桁梁节段制造方法，桁梁节段拆分为至少两个拼接单元，两个拼接单元通过中间连接座连接，拼接单元加工尺寸减小，对机加工设备要求降低，更易于加工。同时，采用拼装用工装定位连接板的位置，让每一个拼接单元实现标准化，以确保桁梁节段整体拼装后的标准化，保证桁梁节段之间具有互换性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为一实施方式中桁梁节段的结构示意图；

图2为图1所示桁梁节段的正视图；

图3为图1所示桁梁节段的侧视图；

图4为图1所示桁梁节段拆分后的示意图；

图5为一实施方式中桁梁节段制造方法的流程图；

图6为一实施方式中拼装用工装的结构示意图；

图7为第一拼接单元的下平联组件吊运至胎架上的示意图；

图8为在弦杆上安装节点板的示意图；

图9为将腹杆组件安装于弦杆上的示意图；

图10为将连接板吊运到腹杆组件上的示意图；

图11为拼装用工装的定位板与连接板通过夹具固定的示意图；

图12为调节连接板定位尺寸的示意图；

图13为第二拼接单元调节连接板定位尺寸的示意图；

图14为第一拼接单元确定水平基准点的示意图；

图15为第二拼接单元的连接板与工作台相垂直固定加工的示意图。

附图标记：

10-拼接单元，12-弦杆，122-连接螺栓孔，124-定位孔，14-腹杆组件，142-腹杆，162-第一平联，164-顶推轨道，166-第二平联，182-第三平联，184-方形钢轨，20-中间连接座，22-连接板，24-法兰螺栓孔，30-拼装用工装，32-工装主体，322-定位端面，324-中心定位槽，34-定位板，342-限位槽，40-胎架，42-中心挡块槽，50-节点板，60-固定工装，70-夹具。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请参阅图1，一实施方式中的桁梁节段，可以用于门式起重机、桥式起重机和架桥机等具有主梁结构的特种设备上。具体地，该桁梁节段包括至少两个拼接单元10及将相互配合的两个拼接单元10连接的中间连接座20。

拼接单元10的数量至少为两个，相互配合的两个拼接单元10相对设置，多个拼接单元10拼接出桁梁节段。一实施方式中，拼接单元10的数量为两个，两个拼接单元10分别为第一拼接单元和第二拼接单元。其中，第一拼接单元位于桁梁节段的下部，而第二拼接单元位于桁梁节段的上部。

请一并参阅图2及图3，拼接单元10包括弦杆12及腹杆组件14，不同拼接单元10的弦杆12相互间隔设置，腹杆组件14安装于弦杆12上。其中，第一拼接单元弦杆12的数量为两个，两个弦杆12平行设置，两个弦杆12之间通过第一平联162连接，第一平联162上连接有顶推轨道164。腹杆组件14设有两排，两排腹杆组件14分别设置于两个弦杆12上，两排腹杆组件14的末端通过第二平联166连接。

第二拼接单元弦杆12的数量为一个，腹杆组件14也设有两排，两排腹杆组件14设于弦杆12上，两排腹杆组件14相互远离张开。两排腹杆组件14的末端通过纵横的第三平联182连接为整体。弦杆12远离腹杆组件14的顶面设有方形钢轨184。

请一并参阅图4，一实施方式中，弦杆12的端面设有连接螺栓孔122和定位孔124，其中连接螺栓孔122用于相邻两个桁梁节段的连接，而定位孔124用于两个桁梁节段连接时的定位。每排腹杆组件14的数量为多个，多个腹杆组件14沿弦杆12的轴向间隔设置。

一实施方式中，腹杆组件14包括多个腹杆142，多个腹杆142间隔设置于弦杆12上，多个腹杆142相互聚拢连接在一起形成三角形。当然，可以理解的是，在其他实施方式中，腹杆142之间形成的形状可以根据需要具体设置。

中间连接座20用于连接相互配合的两个拼接单元10，中间连接座20包括两组连接板22，两组连接板22分别设置于两个拼接单元10的腹杆组件14上。具体地，腹杆组件14的多个腹杆142相互聚拢后与连接板22连接，即每组腹杆组件14连接一个连接板22，每组连接板22对应设置有两排六个。

两组连接板22通过固定件连接。一实施方式中，固定件为螺栓，连接板22上开设有法兰螺栓孔24，螺栓穿设于法兰螺栓孔24后，通过螺母锁紧固定，实现两个连接板22的连接。

请参阅图5，本发明还提供一种桁梁节段制造方法，采用该制造方法，可以制造出上述桁梁节段。具体地，该制造方法包括以下步骤：

步骤S110：制作拼装用工装30。

请一并参阅图6，具体地，为保证拼接单元10能够精准连接，需要制作一个拼装用工装30，该拼装用工装30主要作为连接板22的标准模板进行定位。一实施方式中，该拼装用工装30包括工装主体32及定位板34。定位板34安装于工装主体32上，定位板34具有定位连接板22的限位槽342。其中，定位板34设有两排，用于定位两排连接板22。

拼装用工装30需要保证足够的刚度，同时为保证桁梁节段拼装的精度，拼接用工装需要在大型镗铣床上进行整体机加工。具体地，采用数控动梁龙门镗铣床，加工能力为长度20m，宽度5m，高度5m。将定位板34安装于工装主体32上，沿长度方向机加工工装主体32两端的端面，作为后续的定位端面322，并在工装主体32的端面上加工出中心定位槽324，用于后续连接板22宽度方向上的中心定位。其中，工装主体32表面光洁度Ra3.2，限位槽342表面光洁度为Ra3.2，定位板34整体平面度控制在0.2mm以内，位置精度为0.5mm。

步骤S120：将弦杆12吊运至胎架40上，将腹杆组件14安装于弦杆12上，将连接板22吊运到腹杆组件14上。

请一并参阅图7，具体地，首先进行胎架40的搭制，搭制胎架40时，在地面位置搭制4道立柱，调整好每道立柱的高度和水平，所有的高低差控制在1mm以内。胎架40搭制完成后，将弦杆12吊运到胎架40上，划出拼接单元10的中心线。本实施方式中，由于第一拼接单元和第二拼接单元结构不同，第一拼接单元和第二拼接单元画中心线的方式不同。

具体为，当拼装第一拼接单元时，将两个弦杆12、第一平联162及顶推轨道164连接在一起组成下平联组件。将完工的下平联组件吊运至胎架40上，保证顶推轨道164放置在中心挡块槽42内，同时在顶推轨道164两端用样冲画中心线，以划出第一拼接单元的中心线。其中，下平联组件件下口水平偏差应≤1mm，然后采用工装将下平联组件和胎架40固定。

当拼装第二拼接单元时，将弦杆12直接吊运至胎架40上，保证弦杆12与胎架40接触的表面水平偏差≤2mm，在弦杆12的端面画中心线，以划出第二拼接单元的中心线，最后将弦杆12与胎架40固定。

请一并参阅图8-图10，然后，在弦杆12上安装节点板50，节点板50可以焊接在弦杆12上。然后将腹杆142套在节点板50外，节点板50可以定位腹杆142，然后将腹杆142按照图纸角度采用固定工装60固定。最后将连接板22吊运到腹杆142的指定位置上，连接板22暂不固定。其中，连接板22根据设计厚度，预留5mm焊缝收缩和机加工余量。

步骤S130：通过拼装用工装30，定位连接板22在腹杆组件14上的位置，然后将连接板22和腹杆组件14固定连接。

请一并参阅图11，具体地，使连接板22限位在限位槽342内，连接板22与限位槽342的槽壁平齐。然后每块连接板22用4个夹具70固定在定位板34上，防止焊接过程中连接板22扭曲变形，中间不得存在间隙。

请一并参阅图12及图13，调整定位尺寸，通过工装主体32两端的定位端面322定位连接板22在长度方向上的位置，通过中心定位槽324定位连接板22在宽度方向上的位置。

一实施方式中，通过吊垂线确定工装主体32的定位端面322与弦杆12的端面在一条直线上，实现连接板22长度方向上的定位。通过吊垂线确定中心定位槽324与拼接单元10的中心线重合，实现确定连接板22在宽度方向上的定位。具体地，对于第一拼接单元，中心定位槽324与顶推轨道164的中心线重合，即是中心定位槽324与拼接单元10的中心线重合；对于第二拼接单元，中心定位槽324与弦杆12的中心线重合，即是中心定位槽324与拼接单元10的中心线重合。

然后调整连接板22水平度，要求连接板22水平偏差控制在2mm内，因此，将连接板22从长、宽和高三个维度控制定位所有连接板22。最后，将连接板22点焊牢固后脱胎焊接，实现连接板22与腹杆142的焊接固定。对于第二拼接单元，连接板22焊接固定后，需要在弦杆12远离腹杆142的顶面安装方形钢轨184，方形钢轨184位于弦杆12的中心线上。为防止轨道错位，方形轨道184采用85×75mm型号，留5mm作为后续机加工余量。

一实施方式中，将连接板22焊接固定在腹杆142上后，检验拼接单元10的各个部件是否合格。拼接单元10各个部件检验合格后，冲砂喷涂一道环氧富锌底漆，具备整体机加工条件。

步骤S140：机加工弦杆12的端面和连接板22。

具体地，机加工是保证主梁节段标准化的重要手段。本实施方式中，机加工主要包括在弦杆12的端面加工连接螺栓孔122和定位孔124，在连接板22上加工法兰螺栓孔24。其中，连接螺栓孔122、定位孔124和法兰螺栓孔24，均在一台镗铣床上完成，在任意角度均可进行铣面、镗孔、钻孔作业，加工范围20×5×5m(长×宽×高)，加工精度达到0.05mm。

请一并参阅图14，本实施方式中，由于第一拼接单元和第二拼接单元的结构具有差异，因此两者机加工方式有所不同。对于第一拼接单元，为保证弦杆12底部光滑过度，选用弦杆12底部靠中间腹板位置为水平基准点。然后将第一拼接单元就位于镗床工装台，以两个弦杆12四个基准点为水平基准，结合中心线基准调整好整体结构的水平并固定于工作台上，加工连接板22，去除原来预留的5mm机加工余量，然后加工法兰螺栓孔24。

然后以加工好的连接板22为基准面，将第一拼接单元整体倒置于镗床工作台并固定，加工弦杆12和顶推轨道164端面，并加工弦杆12端面连接螺栓孔122和定位孔124。其中，法兰连接孔为

连接螺栓孔122为/>

定位孔124为/>

请一并参阅图15，当机加工第二拼接单元时，为精确控制桁梁节段总体尺寸，保证节段间装配质量。将第二拼接单元水平放置于镗铣床工作台上。通过测量，保证连接板22与工作台垂直并固定，垂直度误差不超过2mm，由于连接板22预留有5mm机加工余量，加工精度可通过镗铣床来控制。

选取弦杆12远离腹杆142表面的中心点位置为尺寸控制基准，以该点为基准加工连接板22和弦杆12端面，在连接板22上加工出法兰螺栓孔24，加工弦杆12端面的连接螺栓孔122和定位孔124。具体地，法兰连接孔为

连接螺栓孔122为/>

定位孔124为/>

上述桁梁节段及桁梁节段安装方法，桁梁节段拆分为至少两个拼接单元10，相互配合的两个拼接单元10通过中间连接座20连接，拼接单元10加工尺寸减小，对机加工设备要求降低，更易于加工，有效解决了安装质量差，安装效率低，安装成本高，安全风险高等问题。同时，采用拼装用工装30定位连接板22的位置，让每一个拼接单元10实现标准化，以确保桁梁节段整体拼装后的标准化，保证桁梁节段之间具有互换性。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (5)

1.一种桁梁节段的制造方法，其特征在于，所述桁梁节段包括至少两个拼接单元及中间连接座，相互配合的两个所述拼接单元相对设置，所述拼接单元包括弦杆及腹杆组件，不同所述拼接单元的弦杆相互间隔设置，所述腹杆组件安装于所述弦杆上，中间连接座用于连接相互配合的两个所述拼接单元，所述中间连接座包括两组连接板，两组所述连接板通过拼装用工装定位在所述腹杆组件上的位置后，分别设置于两个所述拼接单元的腹杆组件上，两组所述连接板通过固定件连接，该制造方法包括以下步骤：

制作拼装用工装；

将所述弦杆吊运至胎架上，将所述腹杆组件安装于所述弦杆上，将所述连接板吊运到所述腹杆组件上；

通过所述拼装用工装，定位所述连接板在所述腹杆组件上的位置，然后将所述连接板与所述腹杆组件固定连接；

机加工所述弦杆的端面和所述连接板；

所述拼装用工装包括工装主体及定位板，所述定位板安装于所述工装主体上，所述定位板具有定位连接板的限位槽，所述制作拼装用工装的步骤具体为：

将所述定位板安装于所述工装主体上；

机加工所述工装主体两端的端面形成定位端面，在所述定位端面上加工出中心定位槽；

所述通过所述拼装用工装，定位所述连接板在所述腹杆组件上的位置，然后将所述连接板与所述腹杆组件固定连接的步骤具体为：

使所述连接板限位在所述限位槽内，将所述连接板和所述定位板通过夹具固定；

通过所述定位端面定位所述连接板在长度方向的位置，通过所述中心定位槽定位所述连接板在宽度方向的位置，调整所述连接板的水平度；

将所述连接板与所述腹杆组件焊接固定。

2.根据权利要求1所述的桁梁节段制造方法，其特征在于，所述将所述连接板与所述腹杆组件焊接固定的步骤之后还包括：

在所述弦杆、所述腹杆组件及所述连接板表面冲砂喷涂底漆。

3.根据权利要求1所述的桁梁节段制造方法，其特征在于，所述将所述弦杆吊运至胎架上，将所述腹杆组件安装于所述弦杆上，将所述连接板吊运到所述腹杆组件上的步骤具体为：

将所述弦杆吊运至所述胎架上，划出拼接单元的中心线，在所述弦杆上安装节点板，将所述腹杆套装在所述节点板上，将所述腹杆采用固定工装固定，将所述连接板吊运到所述腹杆上。

4.根据权利要求1所述的桁梁节段制造方法，其特征在于，所述机加工所述弦杆的端面和所述连接板的步骤具体为：

在所述弦杆的端面加工连接螺栓孔和定位孔，在所述连接板上加工出法兰螺栓孔。

5.根据权利要求4所述的桁梁节段制造方法，其特征在于，拼接单元的数量为两个，分别为第一拼接单元和第二拼接单元；

机加工所述第一拼接单元时，将所述第一拼接单元的弦杆固定于工作台上，加工所述连接板，然后在所述连接板上加工法兰螺栓孔，以加工好的所述连接板为基准面，将所述第一拼接单元倒置于所述工作台上，在所述弦杆的端面加工连接螺栓孔和定位孔；

机加工所述第二拼接单元时，使所述连接板与工作台垂直并固定，加工所述连接板，然后加工法兰螺栓孔、连接螺栓孔和定位孔。

Images