CN116305428A - 一种复杂八边形变截面空间倾斜钢构件立位制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于复杂八边形变截面空间倾斜钢构件立位制作方法。采用计算机BIM三维建模放样、数控下料、激光划线、高精度定位组装工装措施控制组成钢构件的制作质量；钢构件整体拼装时采用“立位法”拼装方案，在专用水平拼装平台上精准布设钢构件地样线，然后顺着钢构件空间倾斜角度方向从一侧向另一侧沿地样线依次拼装就位各个壁板单元件，并采取可靠的定位支撑装置，确保钢构件各壁板单元件位置的精准性和结构的稳定性，钢构件焊接前顶底箱口附近设置临时锁口装置，钢构件拼装焊接完成后，仅顶端口设计二次配切工艺，以构件水平环基线为基准，采用水准仪放出钢构件顶端二次配切线，并沿线焰切，确保钢构件成品的高度及顶口平面度满足要求。

Description

一种复杂八边形变截面空间倾斜钢构件立位制作方法

技术领域

本发明涉及一种用于复杂八边形变截面空间倾斜钢构件立位制作方法，属钢桥梁制造技术领域。

背景技术

现有复杂八边形变截面空间倾斜钢构件的传统技术主要存在以下问题：（1）组成钢构件所包含的壁板单元件的制作：传统采用CAD放样、数控下料、手工划线、简易工装定位组装，制作几何尺寸精度差、效率低，严重影响后续钢构件整体拼装质量；（2）钢构件整体拼装传统采用“横位法”拼装方案，即：水平卧式拼装。存在问题有：①由于钢构件空间角度复杂，水平卧式拼装时胎架线形变化大，每个钢构件需单独设计制作不同的底胎架来控制线形及标高，胎架制作安装量大；②拼装时需设计安装单独的支撑内胎以定位顶部三块壁板单元件，内部空间小、组装内胎的设计安装难度大；③钢构件为八边形变截面空间结构，采用水平卧式拼装，顶底箱口几何尺寸及各壁板单元件相对角度关系均很难精准控制；钢构件整体拼装焊接完后顶底端口均需设计二次配切工艺，且二次配切需采用全站仪或API进行放线，难度较大，出错概率高，工作量大。

发明内容

设计目的：避免背景技术中的不足之处，针对复杂八边形变截面空间倾斜钢构件制作采用现有传统技术存在的缺点和不足，设计一种技术先进、可行性好、效率高、降本增效明显的一种用于复杂八边形变截面空间倾斜钢构件立位制作方法。

设计方案：随着城市化水平的不断提高，城市钢桥梁产品不断趋于截面形式多样、空间角度复杂、制造精度要求高、制造难度大等特点。本方法依托项目钢桥梁塔柱为变截面空间倾斜八边形结构，钢塔柱中轴线在空间内，与顺桥向投影夹角62.2°、与横桥向夹角76.8°，钢塔柱轴线长 87.445m，截面从5.2mX8.5m渐变到3.2mX4m。钢塔柱在工厂沿高度方向分为多个单独制作的钢构件，该钢构件具有结构复杂、截面变化大、施工空间小、空间倾角大等特点。

为了实现上述设计方案，本发明在方法设计上：首先采用计算机BIM三维建模放样、数控下料、激光划线、高精度定位组装工装等措施控制组成钢构件所包含的壁板单元件的制作质量；然后钢构件整体拼装时采用“立位法”拼装方案，首先在专用水平拼装平台上精准布设钢构件地样线（平台上钢构件各壁板单元件位置线），然后顺着钢构件空间倾斜角度方向从一侧向另一侧沿地样线依次拼装就位各个壁板单元件，并采取可靠的定位支撑装置，确保钢构件各壁板单元件位置的精准性和结构的稳定性，钢构件焊接前顶底箱口附近设置临时锁口装置，以防因焊接变形引起的钢构件箱口几何尺寸变化；待钢构件拼装焊接完成后，仅顶端设计二次配切工艺，采用水准仪以构件水平环基线为基准即可放设钢构件顶端二次配切线，并沿线焰切，在确保钢构件成品的高度及顶口平面度满足要求的同时，操作简单、不易出错、制作效率高。

本发明与背景技术相比，一是组成钢构件所包含的壁板单元件均采用计算机BIM三维建模放样、数控下料、激光划线、高精度工装精准定位组装，壁板单元件制作精度高，钢构件整体拼装质量有保证；二是钢构件整体拼装采用“立位法”拼装方案，安全可靠、效率高、制作成本低、几何尺寸精度高；三是钢构件拼装焊接完成后，仅顶端口设计二次配切工艺，无需顶底端口都进行二次配切，且仅通过水准仪即可精准放设二次配切线，在确保钢构件成品的高度及顶底口平面度满足要求的同时，操作简单、不易出错、制作效率高；四是采用该制作技术方案，极大减小了复杂八边形变截面空间倾斜钢构件制作难度（制作精度容易控制、方法简单、不易出错）、大幅度提高了制作效率（与现有技术相比，制作效率至少提高50%）、有力控制了焊接变形及钢构件几何精度（与现有技术相比，将焊接变形和几何精度偏差控制在规范标准要求的范围内（传统方法很难达标）），降低了制作成本（与现有技术相比，降低成本40%）且安全性好（设置防倾倒支撑，确保不倾倒；每块壁板单元都支撑与平台上，稳定性好；整体重心较低；组装顺序设计考虑先后顺序，保证了相互间不会倾倒）。

附图说明

图1是八边形变截面空间倾斜钢构件示意图。

图2是八边形变截面空间倾斜钢构件制作方法流程图。

实施方式

实施例1：参照附图1和2。一种用于复杂八边形变截面空间倾斜钢构件立位制作方法，

NO1钢构件采用计算机BIM三维建模放样；

NO2 各壁板单元零件采用数控下料、加劲肋位置线采用激光划线；

NO3 各壁板单元件组装（采用高精度定位组装工装）；

NO4在专用水平拼装平台上精准布设钢构件地样线（各壁板单元件拼装位置线）；

NO5设计钢构件拼装顺序，顺着钢构件空间倾斜角度方向从一侧向另一侧沿地样线依次拼装就位各个壁板单元件（采用可靠的定位支撑装置）；

NO6 钢构件拼装完成后，顶底箱口设置临时锁口装置，然后焊接钢构件；

N7 钢构件焊接完成后，解除箱口临时锁口装置。然后以水平环基线为基准放设钢构件顶端二次配切线（采用高精密仪器）；

N8 沿顶端口二次配切线精确焰切顶端口；

N9 钢构件成品检测。包括：顶底口截面几何尺寸、顶底口截面平面度、钢构件高度。

N10 钢构件制作完成。

为了保证此项技术的实施效果，采取以下措施予以控制：

严格控制钢构件各壁板单元件的制作质量，采用计算机BIM三维建模放样、数控下料、激光划线、高精度定位组装工装等措施予以控制，确保壁板单元件制作几何尺寸精度偏差≤1mm；

严格控制及检测钢构件立位拼装平台顶面的平整度及平台的承载力要求，确保拼装平台顶面平整度≤0.5mm；

严格控制拼装平台上钢构件各壁板单元件位置线的布设精度，确保其位置线偏差≤0.3mm；

严格控制钢构件成品几何尺寸精度，采用钢构件拼装焊接完成后顶端二次配切工艺，确保其高度偏差≤0.5mm、顶端箱口平面度≤0.5mm。

立位法属于公知技术，在钢壳塔（钢—混组合结构塔，如：南京长江五桥、东莞滨海湾大桥、郑州安罗黄河大桥）中已应用，但在纯钢塔中应用极少（内部不再进行混凝土浇筑，如：南京长江三桥、常泰长江大桥，均采用横位法拼装）。选择横位还是立位，主要根据自身钢构件结构及构造特点，分别从成本、工期、质量控制难度等方面综合考量评估各自优缺点。横位法为较传统的拼装方法，适用于截面规则、线型变化小、内部隔板与壁板垂直的大型钢构件。

根据钢构件空间倾斜结构和构造特点，钢构件拼装选用整体方案为：从向外倾斜侧开始，依次向前组装（图1，从右向左组装），这种方案相对拼装效率高、工装使用量少、精度控制有保障。同时，在过程中需逐一考虑相邻壁板的组装顺序，以紧前组装壁板不干涉影响紧后壁板组装为原则。）并采取安装定位支撑装置（主要精准调节定位每块壁板的倾斜角度）、顶底箱口临时锁口装置（钢构件各壁板组装完成后，在箱口安装锁扣装置（即：用角钢临时固定箱口，见图2-NO6），固定箱口，确保箱口位置不再变化）措施，拼装就位各个壁板单元件（以之前设计好的组装顺序，依次拼装各壁板）。

二次配切工艺是公知技术，为控制钢结构制造精度常用技术。在传统工艺中，钢构件顶底箱口两端均需二次配切，本申请所涉及的为：仅需对钢构件顶口一端进行二次配切，因为采用立位组装，底口已在可靠水平平台上，底口平面度控制已有保障。

需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种用于复杂八边形变截面空间倾斜钢构件立位制作方法，其特征是：

（1）组成钢构件所包含的壁板单元件制作时，采用计算机BIM三维建模放样、数控下料、激光划线、高精度定位组装工装，即在模型中提前获取各壁板与横肋的组装角度，然后根据横肋与壁板单元不同的角度关系，制作特定的三角样板，控制横肋与壁板组装角度；壁板单元组装时，在壁板零件上以横肋位置线为基准，提前固定角度样板，确保角度样板位置精确、固定牢靠；然后沿壁板上横肋位置线组装定位横肋，并通过角度样板控制空间组装角度；

（2）钢构件拼装采用“立位法”，拼装前对拼装平台进行检测，平台顶面平整度≤0.5mm、平台承载力≥20KN/m²，确保平台顶面的平整度及平台的承载力满足要求，保证了钢构件底端口的平面度；

（3）在拼装平台上布设钢构件各壁板单元件位置线，主要控制钢构件底口八边形的平面尺寸，首先在平台上按理论轮廓尺寸数据划出各壁板的理论组装位置线，即：八个壁板底边的理论轮廓，实际拼装时作为摆放各壁板单元的基准，按基准就位并固定各壁板单元底口，能有效保证底口截面尺寸。钢构件拼装后各壁板底口位置偏差≤0.5mm；

（4）根据钢构件空间倾斜结构和构造特点，钢构件拼装选用整体方案为：从向外倾斜侧开始，依次向前组装，同时，在过程中需逐一考虑相邻壁板的组装顺序，以紧前组装壁板不干涉影响紧后壁板组装为原则，并采取安装定位支撑装置精准调节定位每块壁板的倾斜角度；顶底箱口临时锁口装置：钢构件各壁板组装完成后，在箱口安装锁扣装置固定箱口，确保箱口位置不再变化，以之前设计好的组装顺序依次拼装各壁板；

（5）待钢构件拼装焊接完成后，仅顶端箱口预设二次配切工艺，即可控制钢构件成品高度及箱口平面度，底口无需设计二次配切；

（6）壁板单元件制作几何尺寸精度偏差≤1mm；

（7）钢构件拼装平台顶面平整度≤0.5mm/全截面；

（8）拼装平台上布设的钢构件各壁板单元件位置线偏差≤0.5mm；

（9）钢构件拼装焊接完成后，顶端二次配切线放设精度偏差≤0.3mm。

2.根据权利要求1所述的用于复杂八边形变截面空间倾斜钢构件立位制作方法，其特征是：严格控制钢构件各壁板单元件的制作质量：各壁板单元件长、宽几何尺寸偏差≤1mm；壁板单元上横肋组装角度偏差≤0.1°，采用计算机BIM三维建模放样、数控下料、激光划线、高精度定位组装工装等措施予以控制，确保壁板单元件制作几何尺寸精度偏差≤1mm；

3.根据权利要求1所述的用于复杂八边形变截面空间倾斜钢构件立位制作方法，其特征是：严格控制及检测钢构件立位拼装平台顶面的平整度及平台的承载力≥20KN/m²，确保拼装平台顶面平整度≤0.5mm；

4.根据权利要求1所述的用于复杂八边形变截面空间倾斜钢构件立位制作方法，其特征是：严格控制拼装平台上钢构件各壁板单元件位置线的布设精度，确保其位置线偏差≤0.3mm；

5.根据权利要求1所述的用于复杂八边形变截面空间倾斜钢构件立位制作方法，其特征是：严格控制钢构件成品几何尺寸精度，采用钢构件拼装焊接完成后顶端二次配切工艺，确保其高度偏差≤0.5mm、顶端箱口平面度≤0.5mm。

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