CN116060887A - 单转双转单拱形箱体承重梁制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单转双转单拱形箱体承重梁制作方法，1、在TKELA软件中将构件整体分为三段并设置分段的定位线；2、再把各段构件分解展开分为上翼板、下翼板、左腹板、右腹板和中间支撑；仿形下料后冷压弯；3、将分段构件调整为俯视图；建立直角坐标系，分段构件下翼板左端落在Y轴上，且对应于X轴起点0；沿X轴方向，从起点O开始每隔1米设置一个坐标点；在坐标系中做若干平行Y轴且分别经过X轴各坐标点的Y向约束线，Y向约束线与分段构件下翼板轮廓线的交点设置为控制点；在坐标系中得到每个控制点的三维坐标(x,y,z)；根据各控制点坐标固定焊接胎架；4、在焊接胎架上装配并焊接箱体和中间支撑,本发明分段整体性强，对接焊口少，施工精度。

Description

单转双转单拱形箱体承重梁制作方法

技术领域

本发明属于建筑钢结构技术领域，具体涉及一种单转双转单拱形箱体承重梁制作方法。

背景技术

异形扭曲钢结构在建筑领域发挥着重要作用，其造型独特、建筑表现力出色、受力特点明确、整体跨度范围大等特点。目前广泛应用于城市各类公共建设中，如机场航站楼、会展中心及体育场馆等。其中单转双转单拱形箱体在榆林机场建设中有着举足轻重的地位，扭曲箱形结构复杂且跨度大，装配困难，构件主体由单口箱体转换成双口箱体结构特殊且有多个空间角度，相比于传统钢结构，造型独特，受力复杂，施工控制困难，外形尺寸精度难把握、成型效果差箱体内隔板装配焊接顺序较多，且主体跨度有43米长，所以研究一种施工技术尤为重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有大型箱梁构件分段多，对接施工时焊接工作量大，装配施工制作复杂、装配精度要求高，对口焊接太多难以保证箱梁整体的质量。

本发明解决所述问题，采用的技术方案是：

一种单转双转单拱形箱体承重梁制作方法，

步骤1，在TKELA软件中将构件整体分为三段并设置分段的定位线，三段分别为左端Y形段、中间双箱段和右端Y形段；

步骤2，利用CAD将三段拆分开，再把各段构件分解展开，各段构件箱体分为上翼板、下翼板、左腹板、右腹板和中间支撑五类零件；拆分后的零件采用数控火焰切割机进行1:1仿形下料，下料完之后用卷板机按照图纸弧度要求进行冷压弯，卷制过程中采用弧形样板进行检验校核；

步骤3，设计各分段构件的焊接胎架：1)在CAD中将分段构件调整为俯视图；建立直角坐标系，该坐标系XY平面用于确定焊接胎架的水平位置，X轴沿分段构件长度方向延伸；Y轴沿构件宽度方向延伸；Z轴沿构件高度方向延伸；2)分段构件下翼板左端落在Y轴上，且对应于X轴起点0，从起点0开始，沿X轴方向，从起点O开始每隔1米设置一个坐标点；3)在坐标系中做若干平行Y轴且分别经过X轴各坐标点的Y向约束线，Y向约束线与分段构件下翼板轮廓线的交点设置为控制点；在CAD中测量各控制点在XY平面上的坐标(x,y)；4)在CAD中将分段构件调整为主视图投影，将分段构件提升0.5米，在坐标系中做若干平行Z轴且分别经过X轴各坐标点的Z向约束线，测量下翼板轮廓线上的各控制点的Z轴值，即可得到每个控制点的三维坐标(x,y,z)；5)焊接胎架包括固接于工作平台上且对应于各控制点的支撑座，支撑座由两根支腿和一根托梁组成；根据各控制点在XY面上的平面坐标(x,y)在施工平台上固定焊接胎架；再用Z轴坐标值确定托梁定位高度；6)复核焊接胎架上各控制点坐标；

步骤4，确定控制点以后，将分段构件下翼板吊装至焊接胎架之上并进行点焊固定；固定完成后，进行腹板吊装固定，腹板下弦通过下翼板作为施工基础边线，上弦通过铅锤地样控制点的方式进行找正定位，控制点全部吻合后得到U型箱体；在U型箱体内装配内隔板，内隔板同样按照既定三视图得到水平和垂直定位点，根据相关定位点进行内隔板装配；最后焊接上翼板；

步骤5，箱体组装完毕后再装配中间支撑，a)左端Y形段和右端Y形段：首先在Y形段转为双箱的部分箱体内侧腹板与中间支撑的焊缝上选定节点，测出节点坐标；然后将各中间支撑与两侧箱体装配固定；b)中间双箱段：首先在XY平面中将各中间支撑的节点定位出来，先将两个单口箱体水平对齐，中间支撑采用四周围焊的方式与箱体内侧腹板装配固定；

步骤6，采用半自动二氧化碳气体保护焊完成单转双转单拱形箱体焊接。

采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其突出的特点是：

本发明提供的制作方法分段减少，减少的对接焊口，分段整体性强，，外观美观，施工精度容易控制；本发明利用专用胎具做各分段的装配，尺寸准确度高、结构强度高。

附图说明

图1为本发明制作的箱体承重梁结构图；

图2为本发明对箱体承重梁分段示意图；

图3为本发明第一段(左端Y形)结构图；

图4为本发明对左端Y形段分解展开示意图；

图5为本发明设定左端Y形段的控制点(立面)示意图；

图6为本发明设定左端Y形段的控制点(俯视)示意图；

图7为本发明胎架制作操作面定位示意图；

图8为本发明左Y形段胎架俯视结构图；

图9为本发明左Y形段下翼板固定示意图；

图10为本发明支撑座结构图。

图中：1、左端Y形段；2、中间双箱段；3、右端Y形段；4、定位线；5、上翼板；6、下翼板；7、腹板；8、水平支撑；9、坐标点；10、焊接胎架。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，目的仅在于更好地理解本发明内容，因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。

本制作方案涉及以下几个方面：一、异形胎架的制作。二、单转双转空间节点定位。三、拱形箱体整体装配焊接。

本发明要制作的单转双转单拱形箱梁结构参见图1，其总长43米、宽2.7米、高3.2米，整体为箱体结构，箱体上盖板及下盖板24mm厚、左右腹板16mm厚，构件中间部位有9个水平支撑8链接双口箱体，箱体内部设有内隔板加强箱体的抗弯曲强度。

现有技术中对于上述全箱体构件，制作时一般是将整个构件分为五段，分别是单口箱体两段、双口箱体三段。先分别加工好五段箱体，再整体进行拼接，可以将跨度大的单个构件减小为跨度较小的五个分段构件。由于现有制作方法中对大型箱梁分段较多，造成对接施工时整体焊接工作量大。这种大型箱体构件，接口位置箱体对接焊接难度大，对接精准度不易控制，稍有偏差就会造成整体尺寸偏离，从而导致构件报废。

本发明提供的上述单转双转单拱形箱梁的制作方法：

步骤1，将43米的构件整体分三段，在TKELA软件上设置分段的定位线4(如图1)，1号构件为左端Y形段1，其长14米、宽2.7米；2号构件为中间双箱段2，其长15米，宽2.6米；3号构件为右端Y形段3，其长14米、宽2.7米。

步骤2，利用CAD将三段拆分开，再把各分段构件分解展开(参见图2)，各分段构件箱体分为上翼板5、下翼板6、左腹板、右腹板和中间支撑8五类零件(参见图3、图4)；拆分后的零件采用数控火焰切割机进行1:1仿形下料，下料完之后用卷板机按照图纸弧度要求进行冷压弯，卷制过程中采用弧形样板进行检验校核。

步骤3，设计各分段构件的焊接胎架10：

1)在CAD中将分段构件调整为俯视图，建立直角坐标系，以左端Y形段为例参见如图5、图6，该坐标系XY平面用于确定焊接胎架10的水平位置，X轴沿分段构件长度方向延伸，X轴用于确定焊接胎架10的纵向位置；Y轴沿构件宽度方向延伸，Y轴用于确定焊接胎架10的横向位置；Z轴沿构件高度方向延伸；Z轴用于确定焊接胎架10的竖直高度。

2)分段构件下翼板6左端落在Y轴上且对应于X轴起点0，从起点O开始，沿X轴方向每隔1米设置一个坐标点。

3)在坐标系中做若干平行Y轴且分别经过X轴各坐标点的Y向约束线，Y向约束线与分段构件下翼板6轮廓线的交点设置为控制点9；腹板7上对应于下翼板6轮廓线上控制点9的铅锤点也设置为控制点9；在CAD中测量各控制点9在XY平面上的坐标(x,y)。

4)在CAD中将分段构件调整为主视图投影，将分段构件提升0.5米；在坐标系中做若干平行于Z轴且分别经过X轴各坐标点的Z向约束线，测量下翼板6轮廓线上的各控制点9的Z轴值，即可得到每个控制点9的三维坐标(x,y,z)。

5)参见图9、图10，焊接胎架10包括固接于工作平台上且对应于各控制点9的支撑座，支撑座由两根支腿和一根托梁组成。支腿和托梁均采用[18槽钢。根据各控制点9在XY面上的平面坐标(x,y)在施工平台上固定焊接胎架10；再用Z轴坐标值确定托梁定位高度。

6)复核焊接胎架10上各控制点9坐标。

参见图8，针对左端Y形段1的焊接胎架10为Y型胎具样式(参见图7、图8、图9)；针对中间双箱段2的焊接胎架10将呈两条相互平行的直线。

步骤4，确定控制点9以后，将分段构件下翼板6吊装至焊接胎架10之上并进行点焊固定；固定完成后，依照下翼板6轮廓线装配腹板7，腹板7下弦通过下翼板6作为施工基础边线，上弦通过铅锤地样控制点的方式进行找正定位；一侧腹板7定位完成后根据箱体截面尺寸，以该腹板做基准，将另一侧腹板进行定位；控制点9全部吻合后得到U型箱体；在U型箱体内根据图纸尺寸要求装配内隔板，内隔板焊接完成后依据腹板7上边缘进行上翼板5扣盖装配。

步骤5，箱体组装完毕后再装配中间支撑8，a)左端Y形段1和右端Y形段3：首先在Y形段转为双箱的部分箱体内侧腹板与中间支撑8的焊缝上选定节点，测出节点坐标；然后将各中间支撑8与两侧箱体装配固定；b)中间双箱段2：首先在XY平面中将各中间支撑8的节点定位出来，先将两个单口箱体水平对齐，中间支撑8采用四周围焊的方式与箱体内侧腹板7装配固定。

步骤6，采用半自动二氧化碳气体保护焊完成单转双转单拱形箱体焊接。单转双转单拱形箱体为多角度空间结构，不能采用埋弧自动焊焊接，采用半自动二氧化碳气体保护焊焊接可实现连续焊接，不用频繁更换焊接材料，施工速度，焊缝成型良好。经过多次翻转，多层多道焊接，完成单转双转单拱形箱体焊接。

以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及其附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (1)

1.一种单转双转单拱形箱体承重梁制作方法，其特征在于：操作步骤如下

步骤1，在TKELA软件中将构件整体分为三段并设置分段的定位线，三段分别为左端Y形段、中间双箱段和右端Y形段；

步骤2，利用CAD将三段拆分开，再把各段构件分解展开，各段构件箱体分为上翼板、下翼板、左腹板、右腹板和中间支撑五类零件；拆分后的零件采用数控火焰切割机进行1:1仿形下料，下料完之后用卷板机按照图纸弧度要求进行冷压弯，卷制过程中采用弧形样板进行检验校核；

步骤3，设计各分段构件的焊接胎架：1)在CAD中将分段构件调整为俯视图；建立直角坐标系，该坐标系XY平面用于确定焊接胎架的水平位置，X轴沿分段构件长度方向延伸；Y轴沿构件宽度方向延伸；Z轴沿构件高度方向延伸；2)分段构件下翼板左端落在Y轴上，且对应于X轴起点0，从起点0开始，沿X轴方向，从起点O开始每隔1米设置一个坐标点；3)在坐标系中做若干平行Y轴且分别经过X轴各坐标点的Y向约束线，Y向约束线与分段构件下翼板轮廓线的交点设置为控制点；在CAD中测量各控制点在XY平面上的坐标(x,y)；4)在CAD中将分段构件调整为主视图投影，将分段构件提升0.5米，在坐标系中做若干平行Z轴且分别经过X轴各坐标点的Z向约束线，测量下翼板轮廓线上的各控制点的Z轴值，即可得到每个控制点的三维坐标(x,y,z)；5)焊接胎架包括固接于工作平台上且对应于各控制点的支撑座，支撑座由两根支腿和一根托梁组成；根据各控制点在XY面上的平面坐标(x,y)在施工平台上固定焊接胎架；再用Z轴坐标值确定托梁定位高度；6)复核焊接胎架上各控制点坐标；

步骤4，确定控制点以后，将分段构件下翼板吊装至焊接胎架之上并进行点焊固定；固定完成后，进行腹板吊装固定，腹板下弦通过下翼板作为施工基础边线，上弦通过铅锤地样控制点的方式进行找正定位，控制点全部吻合后得到U型箱体；在U型箱体内装配内隔板，内隔板同样按照既定三视图得到水平和垂直定位点，根据相关定位点进行内隔板装配；最后焊接上翼板；

步骤5，箱体组装完毕后再装配中间支撑，a)左端Y形段和右端Y形段：首先在Y形段转为双箱的部分箱体内侧腹板与中间支撑的焊缝上选定节点，测出节点坐标；然后将各中间支撑与两侧箱体装配固定；b)中间双箱段：首先在XY平面中将各中间支撑的节点定位出来，先将两个单口箱体水平对齐，中间支撑采用四周围焊的方式与箱体内侧腹板装配固定；

步骤6，采用半自动二氧化碳气体保护焊完成单转双转单拱形箱体焊接。

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