CN115464339A

CN115464339A - 带纵横向加劲肋的超高超宽钢结构承台构件及其制作方法

Info

Publication number: CN115464339A
Application number: CN202211123552.2A
Authority: CN
Inventors: 郭南京; 章国超; 孙得军; 沈家荣; 任鹏霏; 赵成杰; 崔凤杰
Original assignee: Zhejiang Zhongtian Hengzhu Steel Structure Co ltd
Current assignee: Zhejiang Zhongtian Hengzhu Steel Structure Co ltd
Priority date: 2022-09-15
Filing date: 2022-09-15
Publication date: 2022-12-13
Anticipated expiration: 2042-09-15
Also published as: CN115464339B

Abstract

本发明公开了一种带纵横向加劲肋的超高超宽钢结构承台构件及其制作方法，属于钢结构构件制作领域。方法包括：第一步，承压板毛料排版、数控火焰切割制孔；第二步，承压板对接拼装，人工切割承压板对接焊缝处的孔洞；第三步，纵横向加劲肋拼装成小单元；第四步，拼装已加工完成的纵横向加劲肋小单元；第五步，拼装组立中间横向加劲肋零件；第六步，组立拼装牛腿。本发明1)通过优化焊接工艺降低承压板的拼接角变形，提高承压板的平整度；2)通过数控火焰切割制孔，提高了制孔精度以及制孔效率，节约施工工期；3)通过组立工装、调整焊接位置提高纵横向加劲肋组装精度和焊接质量；4)通过优化焊接工艺满足厚板小角度全熔透焊接的质量要求。

Description

带纵横向加劲肋的超高超宽钢结构承台构件及其制作方法

技术领域

本发明属于钢结构构件制作领域，具体涉及一种带纵横向加劲肋的超高超宽钢结构承台构件及其制作方法。

背景技术

随着我国桥梁设计、施工技术的不断完善，为满足各种大跨度桥梁的受力要求，承台构件设置越来越大，结构形式也越来越复杂。本发明针对一种大跨度钢结构桥梁的主墩钢结构承台，该承台构件承担了上部结构的自重以及各种荷载，其主要组成部分为：承压板、纵向加劲肋、横向加劲肋、柱脚牛腿。具体存在的技术问题如下所示：

1、承压板超长、超宽、超厚，制作过程涉及厚板的纵横方向拼缝焊接，产生的角变形难以矫正消除，影响平整度；

2、承压板上广布有灌浆孔、钢索孔等，孔洞数量多，定位精度要求高；

3、纵横向加劲肋超长、超高，其上分布有穿筋孔，其定位精度要求高，同时纵横向加劲肋装配精度控制要求高。

4、承压板上的牛腿处存在厚板小角度焊接，施工空间狭小，无法满足常规全熔透焊接的操作要求。

因此，亟需提供一种解决上述技术问题的钢结构承台构件的制作方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，并提供一种带纵横向加劲肋的超高超宽钢结构承台构件及其制作方法。其中，制作方法主要包括：第一步，承压板毛料排版、数控火焰切割制孔；第二步，承压板对接拼装，人工切割承压板对接焊缝处的孔洞；第三步，纵横向加劲肋拼装成小单元；第四步，拼装已加工完成的纵横向加劲肋小单元；第五步，拼装组立中间横向加劲肋零件；第六步，组立拼装钢牛腿。

本发明所采用的具体技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种带纵横向加劲肋的超高超宽钢结构承台构件的制作方法，具体如下：

S1：将若干承压板以T形交叉节点方式进行拼接排版，根据切割路径图利用数控火焰在承压板上切割制孔；采用多层多道焊接工艺将相邻承压板焊接为一体，随后在焊接拼缝处制孔，得到承压板组件；

S2：在第一纵向加劲肋的顶面沿长度方向间隔焊接若干第一横向加劲肋，第一横向加劲肋之间，根据设计可呈任意角度，随后将构件翻转180°，使第一纵向加劲肋的底面朝上，将构件组装于第二纵向加劲上，所有第一横向加劲肋的另一端与第二纵向加劲肋焊接固定；在第一纵向加劲肋的底面沿长度方向间隔焊接若干第二横向加劲肋；所述第一纵向加劲肋、第二纵向加劲肋、第一横向加劲肋和第二横向加劲肋共同构成开字型的纵横向加劲肋单元；

S3：在所述承压板组件的一面拼装焊接若干所述纵横向加劲肋单元，纵横向加劲肋单元以两个为一组连续拼接；每组中的两个纵横向加劲肋单元以第二纵向加劲肋相对的方式布设，随后利用第三横向加劲肋连接两块第二纵向加劲肋，以使每组纵横向加劲肋单元拼合为井字型的支撑单元；相邻所述支撑单元间通过焊接固定为一体，得到纵横向加劲肋承压板；

S4：将所述纵横向加劲肋承压板翻转以使承压板朝上，随后在承压板的该面上焊接若干牛腿，得到带纵横向加劲肋的超高超宽钢结构承台构件。

作为优选，所述步骤S1中，相邻交叉点距离在200mm以上。

作为优选，所述步骤S1在拼接排版时，承压板的孔位以拼缝边为基准，拼缝侧根据焊接工艺增加焊接收缩余量。

作为优选，所述步骤S1在切割制孔前，通过工艺试验确定火焰切割的工艺参数，工艺参数包括割嘴型号、预热时间、穿孔时间、气体压力和割嘴至工件间距离。

作为优选，所述步骤S1中焊接过程具体如下：

采用半自动坡口切割机将承压板坡口加工成K型坡口，根据自重对变形的影响设置反变形角；待K型坡口上部的熔深达到该侧孔深的1/2时，翻转承压板后进行反面清根；待K型坡口下部熔深达到设定值后，再次翻转承压板填充K型坡口上部剩余的1/2熔深部分。

作为优选，所述步骤S2中，采用组立装置辅助焊接纵向加劲肋和横向加劲肋；所述组立装置包括调节套筒、第一调节柱和第二调节柱；所述调节套筒的第一调节端和第二调节端具有方向相反的内螺纹，中部沿周向开设至少一组对穿孔，每对对穿孔中均能插入棒体；所述棒体两端位于调节套筒外部，且两端均设有用于防止棒体从对穿孔中脱落的防脱件；所述第一调节柱和第二调节柱均具有外螺纹；第一调节柱的一端能与调节套筒的第一调节端螺纹相连，另一端设有用于固定待组立的纵向加劲肋的第一连接板；第二调节柱的一端能与调节套筒的第二调节端螺纹相连，另一端设有用于固定待组立的横向加劲肋的第二连接板；

所述纵向加劲肋和横向加劲肋的焊接过程具体如下：

将待组立的纵向加劲肋和横向加劲肋进行粗组立后，将所述第一连接板和第二连接板分别点焊于粗组立后的纵向加劲肋和横向加劲肋上；随后利用棒体转动调节套筒改变组立装置的长度，使纵向加劲肋和横向加劲肋之间的角度为直角，进而将两者的连接处进行焊接，焊接后拆除所述组立装置。

作为优选，所述步骤S2中，通过调整构件制作角度，构件翻转保证，纵向加劲肋和横向加劲肋间的焊接位置均为平焊，避免仰焊与立焊。

作为优选，所述牛腿采用钢材质。

作为优选，所述步骤S3中，承压板组件先平放于胎架划线放样，随后再拼装焊接所述纵横向加劲肋单元。

作为优选，所述步骤S4中，翻转后的纵横向加劲肋承压板置于胎架上调平，定出牛腿的装配位置线；将牛腿进行临时固定后进行焊接。

第二方面，本发明提供了一种利用第一方面任一所述制作方法得到的带纵横向加劲肋的超高超宽钢结构承台构件。

本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

1、降低承压板的拼接角变形，有利于提高承压板的平整度；

2、采用数控火焰切割以及人工切割制孔结合的方式，提高了制孔精度以及制孔效率；

3、纵横加劲肋的拼装方式，尽可能减少了竖焊、仰焊等不利于焊缝质量控制的焊接位置，确保焊接效率以及焊缝质量；

4、采用组立装置控制纵横向加劲肋的组装角度的同时作为焊接阶段的刚性固定工具，防止焊接变形；

5、通过优化焊接工艺满足厚板小角度全熔透焊接的质量要求。

附图说明

图1为钢结构承台构件的结构示意图；

图2为钢结构承台构件的组装过程示意图；

图3为承压板排版时的结构示意图；

图4为相邻承压板焊接过程局部示意图；

图5为承压板拼接过程示意图；

图6为纵向加劲肋和横向加劲肋的组装过程示意图；

图7为采用组立装置辅助固定纵向加劲肋和横向加劲肋的操作示意图；

图8为承压板与纵横向加劲肋单元的组装过程示意图；

图9为牛腿与承压板组装结构示意图；

图10为组立装置的结构示意图；

图中附图标记为：承压板1、第一纵向加劲肋2-1、第二纵向加劲肋2-2、第一横向加劲肋3-1、第二横向加劲肋3-2、第三横向加劲肋3-3、牛腿4、组立装置5、第一连接板5-11、第二连接板5-12、第一调节柱5-21、第二调节柱5-22、调节套筒5-3、棒体5-4、防脱件5-5、第一调节端5-61、第二调节端5-62、对穿孔5-7。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

如图1所示，为本发明提供了一种带纵横向加劲肋的超高超宽钢结构承台构件的结构示意图。如图2所示，该带纵横向加劲肋的超高超宽钢结构承台构件的制作方法，主要包括：第一步，承压板毛料排版、数控火焰切割制孔；第二步，承压板对接拼装，人工切割承压板对接焊缝处的孔洞；第三步，纵横向加劲肋拼装成小单元；第四步，拼装已加工完成的纵横向加劲肋小单元；第五步，拼装组立中间横向加劲肋零件；第六步，组立拼装钢牛腿。

下面将对制作方法的各步骤进行具体说明：

1)如图3所示，本实施例中采用4块承压板1共同拼接成矩形结构，其中，四块承压板的长宽分别为(L1+Δ)、(B3+Δ)，(L1+Δ)、(B4+Δ)，(L2+Δ)、(B1+Δ)，(L2+Δ)、(B2+Δ)。两个方向的拼接采用T形交叉节点形式，相邻交叉点距离d在200mm以上。预留周边余量，承压板的孔位以拼缝边为基准，拼缝侧根据焊接工艺增加焊接收缩余量Δ。

2)通过工艺试验确定火焰切割工艺参数，具体包括割嘴型号、预热时间、穿孔时间、气体压力、割嘴至工件距离等；确定切割路径图后，进行火焰数控切割制。

3)如图4，采用半自动坡口切割机将承压板1坡口加工成K型坡口，承压板对接焊接时考虑翻身时自重对变形的影响设置反变形角θ。待K型坡口上部的熔深达到该侧孔深的1/2时，翻转承压板后进行反面清根。待K型坡口下部熔深达到设定值后，再次翻转承压板填充K型坡口上部剩余的1/2熔深部分。焊接过程中采用多层多道焊接工艺将相邻承压板1焊接为一体，如图5，焊接完毕后，对拼缝处的孔位进行人工制孔。

4)如图6，纵横向加劲肋采用分块组装，组装时先将第一纵向加劲肋2-1平放于胎架划线放样，再在第一纵向加劲肋2-1的顶面沿长度方向间隔焊接若干第一横向加劲肋3-1，然后翻转构件，第一纵向加劲肋2-1的底面朝上，确保焊缝的焊接位置为平焊或者横焊，随后在所有第一横向加劲肋3-1的另一端焊接固定第二纵向加劲肋2-2。在第一纵向加劲肋2-1的底面沿长度方向间隔焊接若干第二横向加劲肋3-2。第一纵向加劲肋2-1、第二纵向加劲肋2-2、第一横向加劲肋3-1和第二横向加劲肋3-2共同构成开字型的纵横向加劲肋单元。

如图7所示，组立焊接过程中采用组立装置5控制纵横向加劲肋的组装角度同时作为焊接阶段的刚性固定工具，防止焊接变形。组立装置5包括调节套筒5-3、第一调节柱5-21和第二调节柱5-22。调节套筒5-3的第一调节端5-61和第二调节端5-62具有方向相反的内螺纹，中部沿周向开设至少一组对穿孔5-7，每对对穿孔5-7中均能插入棒体5-4。棒体5-4两端位于调节套筒5-3外部，且两端均设有用于防止棒体5-4从对穿孔5-7中脱落的防脱件5-5。第一调节柱5-21和第二调节柱5-22均具有外螺纹。第一调节柱5-21的一端能与调节套筒5-3的第一调节端5-61螺纹相连，另一端设有用于固定待组立的纵向加劲肋的第一连接板5-11。第二调节柱5-22的一端能与调节套筒5-3的第二调节端5-62螺纹相连，另一端设有用于固定待组立的横向加劲肋的第二连接板5-12。

纵向加劲肋和横向加劲肋的焊接过程具体如下：

将待组立的纵向加劲肋和横向加劲肋进行粗组立后，将第一连接板5-11和第二连接板5-12分别点焊于粗组立后的纵向加劲肋和横向加劲肋上。随后利用棒体5-4转动调节套筒5-3改变组立装置5的长度，使纵向加劲肋和横向加劲肋之间的角度为直角，进而将两者的连接处进行焊接，焊接后拆除组立装置5。

5)如图8所示，将承压板1平放于胎架划线放样，在承压板组件的一面拼装焊接若干纵横向加劲肋单元，纵横向加劲肋单元以两个为一组连续拼接。每组中的两个纵横向加劲肋单元以第二纵向加劲肋2-2相对的方式布设，随后利用第三横向加劲肋3-3连接两块第二纵向加劲肋2-2，以使每组纵横向加劲肋单元拼合为井字型的支撑单元。相邻支撑单元间通过焊接固定为一体，得到纵横向加劲肋承压板。

6)将纵横向加劲肋承压板翻转以使承压板1朝上，翻转后的纵横向加劲肋承压板置于胎架上调平，定出牛腿4的装配位置线，随后在承压板1的该面上焊接若干牛腿4，得到带纵横向加劲肋的超高超宽钢结构承台构件。如图9中A位置所示，对于部分小角度焊接位置A，先从牛腿外侧进行打底焊接，再从牛腿内部位置进行清根，最后在内侧进行填充及盖面焊接。在本实施例中，牛腿4采用钢材质。

由此可见，本发明1)通过优化焊接工艺降低承压板的拼接角变形，提高承压板的平整度；2)通过数控火焰切割制孔，提高了制孔精度以及制孔效率，节约施工工期；3)通过组立工装、调整焊接位置提高纵横向加劲肋组装精度和焊接质量；4)通过优化焊接工艺满足厚板小角度全熔透焊接的质量要求。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种带纵横向加劲肋的超高超宽钢结构承台构件的制作方法，其特征在于，具体如下：

S1：将若干承压板(1)以T形交叉节点方式进行拼接排版，根据切割路径图利用数控火焰在承压板(1)上切割制孔；采用多层多道焊接工艺将相邻承压板(1)焊接为一体，随后在焊接拼缝处人工制孔，得到承压板组件；

S2：在第一纵向加劲肋(2-1)的顶面沿长度方向间隔焊接若干第一横向加劲肋(3-1)，第一横向加劲肋(3-1)呈任意倾斜角度，随后将构件整体翻转180°，使第一纵向加劲肋(2-1)的底面朝上，并将构件组装于第二纵向加劲(2-2)上，所有第一横向加劲肋(3-1)的另一端与第二纵向加劲肋(2-2)焊接固定；在第一纵向加劲肋(2-1)的底面沿长度方向间隔焊接若干第二横向加劲肋(3-2)；所述第一纵向加劲肋(2-1)、第二纵向加劲肋(2-2)、第一横向加劲肋(3-1)和第二横向加劲肋(3-2)共同构成开字型的纵横向加劲肋单元；

S3：在所述承压板组件的一面拼装焊接若干所述纵横向加劲肋单元，纵横向加劲肋单元以两个为一组连续拼接；每组中的两个纵横向加劲肋单元以第二纵向加劲肋(2-2)相对的方式布设，随后利用第三横向加劲肋(3-3)连接两块第二纵向加劲肋(2-2)，以使每组纵横向加劲肋单元拼合为井字型的支撑单元；相邻所述支撑单元间通过焊接固定为一体，得到纵横向加劲肋承压板；

S4：将所述纵横向加劲肋承压板翻转以使承压板(1)朝上，随后在承压板(1)的该面上焊接若干牛腿(4)，得到带纵横向加劲肋的超高超宽钢结构承台构件。

2.根据权利要求1所述的带纵横向加劲肋的超高超宽钢结构承台构件的制作方法，其特征在于，所述步骤S1中，相邻交叉点距离在200mm以上。

3.根据权利要求1所述的带纵横向加劲肋的超高超宽钢结构承台构件的制作方法，其特征在于，所述步骤S1在拼接排版时，承压板(1)的孔位以拼缝边为基准，拼缝侧根据焊接工艺增加焊接收缩余量。

4.根据权利要求1所述的带纵横向加劲肋的超高超宽钢结构承台构件的制作方法，其特征在于，所述步骤S1在切割制孔前，通过工艺试验确定火焰切割的工艺参数，工艺参数包括割嘴型号、预热时间、穿孔时间、气体压力和割嘴至工件间距离。

5.根据权利要求1所述的带纵横向加劲肋的超高超宽钢结构承台构件的制作方法，其特征在于，所述步骤S1中焊接过程具体如下：

采用半自动坡口切割机将承压板(1)坡口加工成K型坡口，根据自重对变形的影响设置反变形角；待K型坡口上部的熔深达到该侧孔深的1/2时，翻转承压板(1)后进行反面清根；待K型坡口下部熔深达到设定值后，再次翻转承压板填充K型坡口上部剩余的1/2熔深部分。

6.根据权利要求1所述的带纵横向加劲肋的超高超宽钢结构承台构件的制作方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用组立装置(5)辅助焊接纵向加劲肋和横向加劲肋；所述组立装置(5)包括调节套筒(5-3)、第一调节柱(5-21)和第二调节柱(5-22)；所述调节套筒(5-3)的第一调节端(5-61)和第二调节端(5-62)具有方向相反的内螺纹，中部沿周向开设至少一组对穿孔(5-7)，每对对穿孔(5-7)中均能插入棒体(5-4)；所述棒体(5-4)两端位于调节套筒(5-3)外部，且两端均设有用于防止棒体(5-4)从对穿孔(5-7)中脱落的防脱件(5-5)；所述第一调节柱(5-21)和第二调节柱(5-22)均具有外螺纹；第一调节柱(5-21)的一端能与调节套筒(5-3)的第一调节端(5-61)螺纹相连，另一端设有用于固定待组立的纵向加劲肋的第一连接板(5-11)；第二调节柱(5-22)的一端能与调节套筒(5-3)的第二调节端(5-62)螺纹相连，另一端设有用于固定待组立的横向加劲肋的第二连接板(5-12)；

所述纵向加劲肋和横向加劲肋的焊接过程具体如下：

将待组立的纵向加劲肋和横向加劲肋进行粗组立后，将所述第一连接板(5-11)和第二连接板(5-12)分别点焊于粗组立后的纵向加劲肋和横向加劲肋上；随后利用棒体(5-4)转动调节套筒(5-3)改变组立装置(5)的长度，使纵向加劲肋和横向加劲肋之间的角度为直角，进而将两者的连接处进行焊接，焊接后拆除所述组立装置(5)。

7.根据权利要求1所述的带纵横向加劲肋的超高超宽钢结构承台构件的制作方法，其特征在于，所述步骤S2中，通过调整构件制作角度和翻转构件，使纵向加劲肋和横向加劲肋之间的焊接位置均为平焊。

8.根据权利要求1所述的带纵横向加劲肋的超高超宽钢结构承台构件的制作方法，其特征在于，所述步骤S3中，承压板组件先平放于胎架划线放样，随后再拼装焊接所述纵横向加劲肋单元。

9.根据权利要求1所述的带纵横向加劲肋的超高超宽钢结构承台构件的制作方法，其特征在于，所述步骤S4中，翻转后的纵横向加劲肋承压板置于胎架上调平，定出牛腿(4)的装配位置线；将牛腿(4)进行临时固定后进行焊接。

10.一种利用权利要求1～9任一所述制作方法得到的带纵横向加劲肋的超高超宽钢结构承台构件。