CN116423120A - 板桁结构钢桁梁桥面块体制作变形控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种能够有效地解决山区板桁结构钢桁梁桥面块体制作精度及焊接变形控制的板桁结构钢桁梁桥面块体制作变形控制方法，摒弃了以往制作桥面块体时采用的刚性约束减小焊接变形的方法，采用合理的工装设计、横梁预拱度设置、使用合理的焊接顺序减小焊接变形、焊接过程中不进行外部约束的方法，达到控制板桁结构钢桁梁桥面块体制作精度的效果，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种能够有效地解决山区板桁结构钢桁梁桥面块体制作精度及焊接变形控制的板桁结构钢桁梁桥面块体制作变形控制方法。
背景技术
随着高速公路网的逐步完善，在西部山区出现了大量的大跨度桥梁工程，板桁结构大跨度钢桁梁因其现场施工便捷的突出优势被广泛采用，并且已完全实现桥位大节段吊装施工。但是由于桥梁工程地理位置的限制，杆件只能采用公路运输，并在桥位现场完成钢桁梁大节段拼焊及板桁结构钢桁梁桥面块体（见图6）的制作，而板桁结构钢桁梁桥面块体因其连接方向多、焊缝多，焊接变形及连接精度极难控制，同时由于桥位地形条件的限制，很多施工场地都是临时搭建的施工平台，无法实现牢固的工装基础。根据以往制作经验，一般采用刚性约束进行定位和焊接变形控制，制作精度和焊接变形能够最大限度得到控制，但是由于焊接应力的存在，制作胎架及基础极易发生破坏，且不易修复，无形中使施工周期增加，施工成本不断升高。
发明内容
设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种能够有效地解决山区板桁结构钢桁梁桥面块体制作精度及焊接变形控制的板桁结构钢桁梁桥面块体制作变形控制方法，达到提升产品质量的目的。
设计方案：为了实现上述设计目的。本发明摒弃了以往制作桥面块体时采用的刚性约束减小焊接变形的方法，采用合理的工装设计、横梁预拱度设置、使用合理的焊接顺序减小焊接变形、焊接过程中不进行外部约束的方法，达到控制板桁结构钢桁梁桥面块体制作精度的效果，提高生产效率。具体如下：
1、工装设计时采用“两纵一横”法进行桥面板组装精度控制，即在工装两侧立柱上顶面各布设一条纵基线，一条为主纵基线，另一条为辅助纵基线，在工装横向布设一条横基线，工装的纵基线与桥面板单元为固定的几何关系，工装的横基线与桥面板单元横基线重合；
2、在工装的横梁两端上表面设置定位样板，靠近主纵基线一侧定位样板设计为圆孔，靠近辅助纵基线一侧定位样板设计为长圆孔，定位样板的孔径及孔群模数与横梁下翼缘相同。在工装两侧立柱内侧设置横梁腹板定位样板，此部位定位样板均采用长圆孔，孔群模数与横梁腹板孔群模数相同；
3、在工装的横梁上顶面设置支撑板，并按照横梁长度的0.8%设置预拱度，即横梁长度与预拱度值对照表
4、横梁进行拼装定位时，先以胎架横梁的定位样板孔群对横梁进行精确定位，利用工装两侧立柱定位样板对横梁腹板进行定位，保证横梁的垂直度，拼装定位时每组孔群（含长圆孔孔群）采用“2个冲钉+2套螺栓”方式进行定位；
5、桥面板单元进行拼装时，以纵、横基线为基准进行拼装，同时注意预留焊缝的收缩量，进行板单元定位焊时，未进行板单元纵向对接焊缝焊接前，仅对中间板单元完成定位焊，其余板单元定位焊在板单元纵向对接焊缝完成后施焊；
6、焊接过程中，先焊接桥面板单元对接焊缝，然后以纵、横基线为基准对桥面板单元的位置进行微调并施焊横梁与桥面板单元之间的定位焊，同时解开所有定位样板位置的冲钉和螺栓，再焊接横梁与桥面板单元之间的焊缝；
7、桥面块体出胎，完成桥面块体的制作。
本发明与背景技术相比，具有以下特点：
一是解决了板桁结构钢桁梁桥面块体现场制作精度、焊接变形控制困难的难题，提高钢桁梁整体的制造质量，经过实际检验，桥面块体横桥向坡度精度控制满足相关要求。桥面块体横桥向坡度拱度值精度控制见表2；
表2 桥面块体横桥向坡度拱度值测量汇总表
二是实用性强，操作简单且效率高。按照原工艺，每个桥面块体的生产周期（从零部件上胎至桥面块体出胎）约为7天。采用本技术，每道横梁的定位时间节省约0.5小时，每个桥面块体横梁为3道，节约时间约为3*0.5=1.5小时；每个桥面块体的桥面板单元上胎定位时间减少约2小时；桥面块体局部变形及拱度修整时间减少约6小时；每个桥面块体用拼接板螺栓孔的配孔时间减少约10小时；综合考虑，每个桥面块体的制作时间约减少1.5+2+6+10=19.5小时，根据正常的施工安排，每个桥面块体的制作时间约提前1.5天，生产效率提高约21%。
附图说明
图1是板桁结构钢桁梁桥面块体制作工装示意图（2-1表示工装横梁， 2-2表示工装横梁支撑， 2-3表示工装纵梁，2-4表示工装调节钢板，2-5表示横梁翼缘圆孔定位样板，2-6表示横梁翼缘长圆孔定位样板，2-7表示工装立柱 ，2-8表示横梁腹板长圆孔定位样板，2-9表示工装主纵基线，2-10表示工装辅助纵基线，2-11表示工装横基线）。
图2是横梁翼缘圆孔定位样板示意图。
图3是横梁翼缘长圆孔定位样板示意图。
图4是工装立柱示意图。
图5表示板桁结构钢桁梁桥面块体制作示意图（3-1表示桥面块体制作工装， 3-2表示板桁结构钢桁梁桥面块体， 3-3表示工装主纵基线， 3-4表示工装辅助纵基线， 3-5表示工装与桥面块体重合的横基线， 3-6表示桥面板单元纵基线）。
图6是背景技术中板桁结构钢桁梁桥面块体结构示意图（1-1表示桥面板单元， 1-2表示横梁， 1-3表示U肋， 1-4表示桥面板单元对接缝， 1-5表示横梁与桥面板单元之间的焊缝）。
具体实施方式
实施例1：参照附图1-5。一种板桁结构钢桁梁桥面块体制作变形控制方法，
第1步 工装3-1制作。对地面进行整平、硬化处理，将工装横梁支撑2-2固定于硬化处理完成的地面上，并完成与工装横梁2-1的连接，连接工装纵梁2-3与工装横梁，形成工装平面框架。
第2步：在地面上定位组装工装立柱2-7，在工装立柱顶面布设主纵基线2-9、辅助纵基线2-10、横基线2-11，以纵横基准线为基准安装横梁翼缘圆孔定位样板2-5，横梁翼缘长圆孔定位样板2-6，横梁腹板长圆孔定位样板2-8，按照横梁的预拱度值调整工装调节钢板2-4的高度。
第3步：用横梁翼缘圆孔定位样板2-5定位拼装横梁，横梁翼缘长圆孔定位样板2-6作为辅助，用横梁腹板长圆孔定位样板2-8地位横梁腹板保证腹板垂直度要求，用工装调节钢板2-4检查调整横梁的预拱度。定位过程中保证每个定位样板部位“2定位冲钉+2螺栓”。
第4步：以工装主纵基线2-9、横基线2-11为准拼装桥面板单元，利用辅助纵基线2-10辅助检查桥面板单元的拼装精度，对中间的桥面板单元与横梁完成定位焊接，其余桥面板单元与横梁之间的定位焊暂不施焊。完成桥面板单元之间的纵向对接焊缝1-4的焊接，检查桥面板单元焊接后整体的平面度，对于尺寸超差部位进行布局矫形。再次利用工装主纵基线2-9、横基线2-11检查桥面板单元整体组装精度，尺寸精度满足要求后完成桥面板单元与横梁之间焊缝的焊接，焊接前要将梁翼缘圆孔定位样板2-5、横梁翼缘长圆孔定位样板2-6、横梁腹板长圆孔定位样板2-8等部位的定位冲钉、螺栓全部接触，避免桥面板单元与横梁之间焊缝焊接时产生的焊接应力破坏工装。对桥面块体的整体尺寸进行检测，对于局部的变形进行微调。
第5步：对桥面块体制作过程中所产生的损伤部位进行补涂装，桥面块体出胎，完成桥面块体的制作。
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 (1)
1.一种板桁结构钢桁梁桥面块体制作变形控制方法，其特征是：
（1）工装设计时采用“两纵一横”法进行桥面板组装精度控制，即在工装两侧立柱上顶面各布设一条纵基线，一条为主纵基线，另一条为辅助纵基线，在工装横向布设一条横基线，工装的纵基线与桥面板单元为固定的几何关系，工装的横基线与桥面板单元横基线重合；
（2）在工装的横梁两端上表面设置定位样板，靠近主纵基线一侧定位样板设计为圆孔，靠近辅助纵基线一侧定位样板设计为长圆孔，定位样板的孔径及孔群模数与横梁下翼缘相同;
在工装两侧立柱内侧设置横梁腹板定位样板，此部位定位样板均采用长圆孔，孔群模数与横梁腹板孔群模数相同；
（3）在工装的横梁上顶面设置支撑板，并按照横梁长度的0.8%设置预拱度；
（4）横梁进行拼装定位时，先以胎架横梁的定位样板孔群对横梁进行精确定位，利用工装两侧立柱定位样板对横梁腹板进行定位，保证横梁的垂直度，拼装定位时每组孔群（含长圆孔孔群）采用“2个冲钉+2套螺栓”方式进行定位；
（5）桥面板单元进行拼装时，以纵、横基线为基准进行拼装，同时注意预留焊缝的收缩量，进行板单元定位焊时，未进行板单元纵向对接焊缝焊接前，仅对中间板单元完成定位焊，其余板单元定位焊在板单元纵向对接焊缝完成后施焊；
（6）焊接过程中，先焊接桥面板单元对接焊缝，然后以纵、横基线为基准对桥面板单元的位置进行微调并施焊横梁与桥面板单元之间的定位焊，同时解开所有定位样板位置的冲钉和螺栓，再焊接横梁与桥面板单元之间的焊缝；
（7）桥面块体出胎，完成桥面块体的制作。
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