CN114131250B - 一种正交异性桥面板制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种正交异性桥面板制造方法，涉及桥梁工程建设技术领域，所述方法包括以下步骤：S1：将横梁单元摆放至胎架上，在所述横梁单元上由中间向两边依次铺设所述面板单元，使所述面板单元与所述横梁单元贴合；S2：焊接相邻两所述面板单元之间的拼接缝；S3：焊接所述面板单元与所述横梁单元之间的拼接缝。本发明所述的正交异性桥面板制造方法，将横梁单元摆放至胎架上后，按照由中间向两边的铺设顺序依次铺设面板单元，使得桥面板单元的拼装是在无约束的条件下进行的，有利于内部应力的释放，同时采用先焊接相邻面板单元间的拼接缝，横梁单元与面板单元没有约束，不会对整体桥面板产生收缩变形，有效控制了收缩变形的次数。

Description

一种正交异性桥面板制造方法
技术领域
本发明涉及桥梁工程建设技术领域，具体而言，涉及一种正交异性桥面板制造方法。
背景技术
正交异性钢桥面板是大跨度钢桥结构中采用最多的一种桥面板结构形式，正交异性钢桥面板包括带U形纵向加劲肋的面板(顶板)以及横梁。现有一般采用桥面板拼装胎架对正交异性桥面板进行拼装焊接，在胎架左右两侧设置钢立柱，通过钢立柱作为定位基准，在两钢立柱之间固定连接横梁，再依次完成面板的拼装、焊接，面板在拼装焊接的过程中会受到钢立柱的约束，焊接残余应力无法释放，易发生焊接变形，使正交异性桥面板的制造质量差。
发明内容
本发明旨在解决现有正交异性桥面板拼装焊接时的残余应力无法释放，易发生变形的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种正交异性桥面板制造方法，采用胎架，所述胎架用于支撑面板单元，包括以下步骤：
S1：将横梁单元摆放至所述胎架上，在所述横梁单元上由中间向两边依次铺设所述面板单元，使所述面板单元与所述横梁单元贴合；
S2：焊接相邻两所述面板单元之间的拼接缝；
S3：焊接所述面板单元与所述横梁单元之间的拼接缝，形成整体桥面板。
本发明所述的正交异性桥面板制造方法，将横梁单元摆放至胎架上后，无需固定横梁，直接进行面板单元的铺设，横梁不受约束，面板单元按照由中间向两边的铺设顺序依次铺设在横梁单元上，使得面板单元的拼装是在无约束的条件下进行的，有利于内部应力的释放，同时采用先焊接相邻面板单元间的拼接缝，使得在焊接面板单元过程时，由于横梁单元与面板单元是没有约束的，不会对整体桥面板产生积累变形，之后再焊接面板单元与横梁单元拼接缝，有效减少了变形积累，使得桥面板整体的焊接应力得到最大程度释放，焊接质量好，使用寿命长。
可选地，在所述S1之前还包括：
对所述面板单元及所述横梁单元做反变形，且所述横梁单元的反变形量大于所述面板单元的反变形量。
可选地，所述S1中，所述面板单元的周向预留配切余量及焊接收缩余量。
可选地，所述S1中，所述在所述横梁单元上由中间向两边依次铺设所述面板单元前，将所述面板单元做二合一预拼形成单节桥面板。
可选地，所述S2中，所述焊接相邻两所述面板单元之间的拼接缝的过程包括：由两边向中间依次焊接相邻所述面板单元间的拼接缝。
可选地，所述胎架包括横向支撑和纵向支撑，多个所述横向支撑间隔平行设置，所述横向支撑之间连接有所述纵向支撑，多个所述纵向支撑适于沿垂直于所述面板单元的跨度方向设置以支撑所述面板单元。
可选地，该正交异性桥面板制造方法还包括以下步骤：
S4：测量焊接完成后的所述整体桥面板形位尺寸，若局部超出允许的公差带范围，则采取局部热矫正。
可选地，所述测量焊接完成后的所述整体桥面板形位尺寸包括：测量所述面板单元间的焊缝角、所述面板单元与所述横梁单元间的焊缝角及所述面板单元的平面度。
可选地，该正交异性桥面板制造方法还包括以下步骤：
S5，对所述整体桥面板在其周向的余量进行配切。
可选地，所述横梁单元包括相互连接的横梁底板及横梁腹板，在所述胎架上设置牙板，在所述S1中，所述将横梁单元摆放至胎架上后，通过所述牙板调整所述横梁底板的标高至达到预设制造线形，在所述横梁腹板上由中间向两边依次铺设所述面板单元，使所述面板单元与所述横梁腹板贴合。
附图说明
图1为本发明实施例的正交异性桥面板制造方法的流程图；
图2为本发明实施例的胎架使用时的结构示意图；
图3为本发明实施例的面板单元反变形后的结构示意图；
图4为本发明实施例的面板单元二合一预拼的示意图；
图5为本发明实施例的正交异性桥面板制造方法的面板单元与横梁单元的拼装流程示意图。
附图标记说明：
1、面板单元；11、顶板；12、U肋；2、横梁单元；21、横梁底板；22、横梁腹板；3、胎架；31、横向支撑；32、纵向支撑；4、牙板。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
在本发明的描述中，应当说明的是，各实施例中的术语名词例如“上”、“下”、“前”、“后”等指示方位的词语，只是为了简化描述基于说明书附图的位置关系，并不代表所指的元件和装置等必须按照说明书中特定的方位和限定的操作及方法、构造进行操作，该类方位名词不构成对本发明的限制。
另外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“配合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本文中设置有坐标系XZ，其中X轴的正向代表右方向，X轴的反向代表左方向，Z轴的正向代表上方，Z轴的反向代表下方。
现有的正交异性桥面板的制造一般采用专用胎架进行拼装焊接，胎架的左右两侧设有钢立柱，两所述钢立柱之间连接固定有横梁单元，横梁单元两侧设有栓接孔，通过栓接孔与钢立柱固定连接，以两侧的钢立柱作为定位基准，在横梁单元上方从一侧向另一侧依次拼接面板单元，之后开始焊接，先焊接横梁单元与面板单元之间的拼接缝，再焊接每相邻的两块面板单元之间的拼接缝，实现桥面板整体的拼装焊接，采用这种桥面板的制造方式，一来需要在横梁单元两侧设栓接孔，对于没有栓接孔的横梁单元，其与钢立柱的连接固定不是很方便；二来两侧的钢立柱对横梁单元及面板单元的拼装、焊接形成约束，致使构件内部应力无法释放，存在疲劳风险；三是由于横梁单元与胎架是固定的，在后面进行面板单元的拼装、焊接时会产生一定的约束；最后面板单元的拼装及焊接顺序，也增加了对整体桥面板的变形积累，桥面板制造质量差，使用寿命短。
如图1-2所示，本发明实施例的一种正交异性桥面板制造方法，采用胎架3，所述胎架3用于支撑面板单元1，包括以下步骤：
S1：将横梁单元2摆放至所述胎架3上，在所述横梁单元2上由中间向两边依次铺设所述面板单元1，使所述面板单元1与所述横梁单元2贴合。
在本步骤中，所述胎架3仅作为支撑平台，其结构形状不做限制。所述胎架3上沿X轴方向摆放有横梁单元2，所述横梁单元2可平行间隔设置多个，所述横梁单元2的上方铺设所述面板单元1，所述面板单元1包括顶板11及位于所述顶板11下方的U肋12，所述横梁单元2的上方设有适于与所述面板单元1的U肋相配合的凹面结构，将所述U肋插入所述凹面结构以实现所述面板单元1与所述横梁单元2的配合安装。
一般地，可将所述胎架3的上表面设置成倾斜面，当面板单元1置于所述胎架3上后，面板单元1也是呈倾斜状态的，便于下雨天排水。
在所述胎架3上摆放横梁单元2后直接铺设面板单元1，相较于现有的在胎架两侧的钢立柱之间连接横梁单元，再铺设面板单元的拼装方式而言，在本实施例中，所述横梁单元2与所述胎架3之间无约束力，避免应力积累，且也省去了在横梁单元2的两侧打螺栓孔，对横梁单元2的使用要求低，增加适用性；另一方面横梁单元2由中部向两边的铺设方式，能够保证横梁单元的铺设是在拘束条件下进行的，有利于内部应力的释放，确保整个拼装过程的应力积累最小化，为后续的焊接做准备。
S2：焊接相邻两所述面板单元1之间的拼接缝。
在本步骤中，在拼接完成后，先焊接面板单元1与面板单元1之间的拼接缝，此时由于所述面板单元1与所述横梁单元2之间是没有任何焊接约束的，使得面板单元1之间的焊接不会对整体桥面板产生积累变形，提高拼装焊接的质量，延长正交异性桥面板的使用寿命。
S3：焊接所述面板单元1与所述横梁单元2之间的拼接缝，形成整体桥面板。
在本步骤中，在拼接时，所述面板单元1的U肋插入所述横梁单元2上方的凹面结构内，焊接所述U肋与凹面结构之间的配合面，以形成整体桥面板。
在本实施例中，通过横梁单元2在胎架3上的无约束放置，以及面板单元1在横梁单元2上由中间两侧的无拘束拼装，相较于现有横梁单元2、面板单元1在受胎架两侧钢立柱约束的情况下进行拼装，本拼装方式确保了整个拼装过程基本无应力积累；在焊接方式上，采取先焊接面板单元1与面板单元1之间的拼接缝、后焊接面板单元1与横梁单元2之间的拼接缝的焊接工艺，相较于现有先焊接横梁单元与面板单元的拼接缝，再焊接面板单元与面板单元间的拼接缝的焊接工艺，由于在焊接面板单元间的拼接缝时不受横梁单元约束，不会产生变形积累，确保了整个焊接过程中收缩累积的最小化；通过对拼装方法及焊接工艺的整体改进，使得制造出的正交异性桥面板中的残余应力得到有效释放，保证现场的顺利安装，提高制造质量与使用寿命。
可选地，如图3所示，在所述S1之前还包括：
对所述面板单元1及所述横梁单元2做反变形，且所述横梁单元2的反变形量大于所述面板单元1的反变形量。
在本实施例中，为了防止所述面板单元1在拼装焊接的过程中发生变形，在面板单元1上胎架3之前，对所述面板单元1做反变形处理，也即将所述面板单元1的顶板向远离U肋一侧弯曲，形成弧形结构，通过对所述面板单元1进行反变形处理以减少焊接完成后的校准工作量。具体地可采取以下措施进行反变形：将面板单元固定在两个立柱之间，使面板单元1的U肋朝向上方，然后在面板单元1的顶板下方设置千斤顶，千斤顶向上顶升面板单元1以形成弧形结构。
同样地，在上胎架3之前，对所述横梁单元2进行反变形处理，以抵消所述横梁单元2在焊接过程中产生的收缩变形及所述面板单元1自重造成的下挠。
所述横梁单元2的反变形方向与所述面板单元1的反变形方向相同，但横梁单元2的反变形量要略大于所述面板单元1的反变形量。这主要是考虑到横梁单元2一般采用细长构件，其刚性较弱，在焊接时的形变量较大，故在通过反变形以抵消其焊接变形时，其反变形量需要大些。
可选地，所述S1中，所述面板单元1的周向预留配切余量及焊接收缩余量。
在本实施例中，所述面板单元1沿其周向预留10mm左右的配切余量，所述面板单元1的焊接收缩余量预留0.6‰左右，以确保在形成整体桥面板的过程中有充足的形位尺寸用于修配。
可选地，如图4所示，所述S1中，所述在所述横梁单元2上由中间向两边依次铺设所述面板单元1前，将所述面板单元1做二合一预拼形成单节桥面板。
在本实施例中，为了减少所述面板单元1在胎架3上的焊接收缩累积，可在上胎架3之前，将每两块所述面板单元1进行一次预拼，两块所述面板单元1沿长度方向的边对齐，然后焊接以形成单节桥面板，将单节桥面板整体铺设在横梁单元2，以实现面板单元的拼装。当然这种处理方式一般是针对现场场地够大，空间允许的情况下才进行的。将原本在胎架3进行的焊接工作部分转移至上胎架3前，减少了在胎架3上的焊接工作量，减少了焊接收缩变形积累，降低焊接过程中的残余应力。
可选地，如图5所示，所述S2中，所述焊接相邻两所述面板单元1之间的拼接缝的过程包括：由两边向中间依次焊接相邻所述面板单元1间的拼接缝。
在本实施例中，将所述面板单元1按照由中间向两边的顺序依次铺设完成后，先对位于两侧的面板单元1进行拼接缝的焊接，之后逐步向中间移动，焊接位于中部的拼接缝。在焊接边部的拼接缝时，由于中间的拼接缝未焊接，位于中间的面板单元之间没有约束，不会对桥面板整体产生收缩，只有当焊接边部的桥面板单元焊接完成之后，再焊接中部的拼接缝时，才会对整体桥面板产生收缩变形，减少收缩累积，最大程度减少形变量。
可选地，所述胎架3包括横向支撑31和纵向支撑32，多个所述横向支撑31间隔平行设置，所述横向支撑31之间连接有所述纵向支撑32，多个所述纵向支撑32适于沿垂直于所述面板单元1的跨度方向设置以支撑所述面板单元1。
在本实施例中，所述胎架3结构简单，为了保证胎架3有足够的的支撑强度及稳定性，使得其在承受荷载后沉降或变形不会超过0.5mm，所述胎架3可包括多个横向支撑31及多个纵向支撑，各所述横向支撑31相互平行且沿X轴所示方向设置，各所述纵向支撑32相互平行且沿垂直于XZ平面所示方向设置，所述横向支撑31与所述纵向支撑32连接。
示例性地，所述纵向支撑32可设置五道，各所述纵向支撑32分别位于所述面板单元1的两端、1/4跨度、1/2跨度、3/4跨度处，此处所指的跨度为短边跨度，也即面板单元1沿X轴所示方向的宽度。当然，在其他的实施例中，所述纵向支撑32也可设置三道、七道等等，根据支撑的稳定性要求灵活选择。所述横梁单元2包括相互连接的横梁底板21及横梁腹板22，所述横向支撑31位于所述横梁底板21的下方以用于支撑所述横梁底板21及所述横梁腹板22，所述面板单元1通过所述横梁腹板22与所述横梁底板21连接。
可选地，该正交异性桥面板制造方法还包括以下步骤：
S4：测量焊接完成后的所述整体桥面板形位尺寸，若局部超出允许的公差带范围，则采取局部热矫正。
在本实施例中，面板单元1在拼装焊接的的过程中会产生形变，为了确保焊接完成后的整体桥面板尺寸符合设计要求，进行焊接质量检测，同时测量对应部位尺寸，对于不符合设计尺寸要求的部位，进行加热矫正。
示例性地，测量所述面板单元1间的焊缝角及所述面板单元1与所述横梁单元2间的焊缝是否存在角变形，所述面板单元1是否存在平面度超差。
可选地，该正交异性桥面板制造方法还包括以下步骤：
S5，对所述整体桥面板在其周向的余量进行配切。
在本实施例中，面板单元1在上胎架3之前预留配切余量以及焊接过程中的形变相互抵消，如果整体桥面板在长度方向和宽度方向上还存在余量，则进行配切，同时在U肋与面板单元1的顶板之间开坡口，以达到设计所要求的外形尺寸。
可选地，所述胎架3上设置牙板4，在所述S1中，所述将横梁单元2摆放至胎架3上后，通过所述牙板4调整所述横梁底板21的标高至达到预设制造线形，在所述横梁腹板22上由中间向两边依次铺设所述面板单元1，使所述面板单元1与所述横梁腹板22贴合。
在本实施例中，可在所述胎架3的上表面设置多个牙板4，所述牙板4沿Z轴所示方向设置，所述牙板4采用焊接或可拆卸地连接方式，所述横梁单元2的底部适于放置在所述牙板4上，为了满足不同的桥梁线形制造需要，所述横梁单元2需要能够调整高度，通过切割牙板4可以调整对所述横梁单元2的支撑高度。
示例性地，以桥梁中心线为基准摆放所述横梁单元2，横梁单元2的中心线对齐所述桥梁中心线，通过控制所述牙板4的切割长度以调整横梁单元2的标高，也即相对地面的高度。当将所述横梁单元2铺设在所述胎架3上后，以及将所述面板单元1铺设在所述横梁单元2上之后，由于部分牙板4的高度可能会发生变化，这时候需要检测一遍横梁底板21的标高，如果不满足设计，则需要通过切割牙板4以调整横梁底板21的标高，使其拼装焊接制成的整体桥面板符合工厂制造的线形要求。
当然除了上述调整牙板4以调整横梁底板21标高的方式外，还可通过设置千斤顶的方式调整。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种正交异性桥面板制造方法，其特征在于，采用胎架(3)，所述胎架(3)用于支撑面板单元(1)，包括以下步骤：
S1：将横梁单元(2)摆放至所述胎架(3)上，在所述横梁单元(2)上由中间向两边依次铺设所述面板单元(1)，使所述面板单元(1)与所述横梁单元(2)贴合；
S2：焊接相邻两所述面板单元(1)之间的拼接缝；
S3：焊接所述面板单元(1)与所述横梁单元(2)之间的拼接缝，形成整体桥面板；
所述S2中，所述焊接相邻两所述面板单元(1)之间的拼接缝的过程包括：由两边向中间依次焊接相邻所述面板单元(1)间的拼接缝。
2.根据权利要求1所述的正交异性桥面板制造方法，其特征在于，在所述S1之前还包括：
对所述面板单元(1)及所述横梁单元(2)做反变形，且所述横梁单元(2)的反变形量大于所述面板单元(1)的反变形量。
3.根据权利要求2所述的正交异性桥面板制造方法，其特征在于，所述S1中，所述面板单元(1)的周向预留配切余量及焊接收缩余量。
4.根据权利要求1所述的正交异性桥面板制造方法，其特征在于，所述S1中，所述在所述横梁单元(2)上由中间向两边依次铺设所述面板单元(1)前，将所述面板单元(1)做二合一预拼形成单节桥面板。
5.根据权利要求1所述的正交异性桥面板制造方法，其特征在于，所述胎架(3)包括横向支撑(31)和纵向支撑(32)，多个所述横向支撑(31)间隔平行设置，所述横向支撑(31)之间连接有所述纵向支撑(32)，多个所述纵向支撑(32)适于沿垂直于所述面板单元(1)的跨度方向设置以支撑所述面板单元(1)。
6.根据权利要求1所述的正交异性桥面板制造方法，其特征在于，还包括以下步骤：
S4：测量焊接完成后的所述整体桥面板形位尺寸，若局部超出允许的公差带范围，则采取局部热矫正。
7.根据权利要求6所述的正交异性桥面板制造方法，其特征在于，所述测量焊接完成后的所述整体桥面板形位尺寸包括：测量所述面板单元(1)间的焊缝角、所述面板单元(1)与所述横梁单元(2)间的焊缝角及所述面板单元(1)的平面度。
8.根据权利要求5所述的正交异性桥面板制造方法，其特征在于，还包括以下步骤：
S5：对所述整体桥面板在其周向的余量进行配切。
9.根据权利要求1所述的正交异性桥面板制造方法，其特征在于，所述横梁单元(2)包括相互连接的横梁底板(21)及横梁腹板(22)，在所述胎架(3)上设置牙板(4)，在所述S1中，所述将横梁单元(2)摆放至胎架(3)上后，通过所述牙板(4)调整所述横梁底板(21)的标高至达到预设制造线形，在所述横梁腹板(22)上由中间向两边依次铺设所述面板单元(1)，使所述面板单元(1)与所述横梁腹板(22)贴合。
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