CN116673675A - 一种钢箱梁通用焊接胎具及钢箱梁节段的制作方法 - Google Patents

Abstract

一种钢箱梁通用焊接胎具，由地轨、底板定位模块、一对端面定位模块、一对侧面定位模块和一根纵向中心定位杆构成，由于底板定位模块可满足对底板的各种预拱要求，端面定位模块的纵向移动可满足各种钢箱梁节段的长度要求，侧面定位模块的横向移动可满足各种钢箱梁节段的宽度要求，第一转板的转动可实现对腹板各种角度的定位，横向滑块、纵向滑块和中心定位滑块可实现对各横隔板、纵隔板的定位，因此本焊接胎具能够实现对大多数直通型钢箱梁节段的定位和焊接，具有通用性。一种使用本焊接胎具的钢箱梁节段制作方法采用先定位后焊接的方式，并遵循先内后外的焊接原则，使各板件的焊接应力能够沿焊接方向释放，提高了焊接质量，避免了安全隐患。

Description

一种钢箱梁通用焊接胎具及钢箱梁节段的制作方法

技术领域

本发明涉及钢结构箱梁技术领域，尤其是涉及一种钢箱梁通用焊接胎具。

背景技术

钢箱梁由顶板、底板、腹板、横隔板、纵隔板及加劲肋等板件通过全焊接的方式连接而成。相比于砼箱梁，钢箱梁具有施工周期短、抗拉强度高、抗震性好、易于拆除、钢材可以回收利用等优点。

目前的钢箱梁大多都是直通型的，为了保持钢箱梁各节段的一致性，大多数的钢箱梁生产企业都使用焊接胎具。由于焊接胎具都是定尺寸制作的，因此仅适用于生产当前的钢箱梁。对于钢箱梁生产企业来说，尽管每次接单的钢箱梁在尺寸长短上存在着区别，但是在结构上存在着共性。如果每次接单都要制作专用的焊接胎具，不但浪费材料，而且延长了工期。

此外，现有技术中对钢箱梁各板件的焊接都是以边定位、边焊接的形式进行的，往往在焊接后才发现某些板件在设计上或在下料尺寸上存在的问题。尤为重要的是，各板件之间的焊接缺乏顺序，而且各板件都是先点焊定位后满焊，致使焊接应力难以释放，留下了安全隐患。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种钢箱梁通用焊接胎具，其目的在于：取代一次性的定尺寸焊接胎具，节省材料，缩短工期。本发明还公开了一种钢箱梁节段的制作方法，其目的在于：先对钢箱梁节段的各板件进行定位，再遵循先内后外的原则对各板件进行顺序焊接，消除焊接应力。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种钢箱梁通用焊接胎具，所述钢箱梁由顶板、底板、腹板、横隔板、纵隔板及加劲肋构成；所述焊接胎具包括：

地轨，由十字交叉的横向轨道和纵向轨道构成；

底板定位模块，用于定位底板的底面；

一对端面定位模块，可沿纵向轨道相对移动，用于定位底板、纵隔板的纵向端；

一对侧面定位模块，可沿横向轨道相对移动，在侧面定位模块上铰接有第一转板，在第一转板上铰接有第二转板，第一转板用于定位腹板，第二转板用于定位横隔板的外端；

纵向中心定位杆，可拆卸地架设在一对端面定位模块的中心线上，用于定位横隔板的内端。

进一步地改进技术方案，所述底板定位模块由多组定位组件组成；定位组件包括滑板、升降缸和支撑杆，其中，滑板可沿纵向轨道滑动，支撑杆平行于横向轨道；升降缸为一对，固定在滑板上，升降缸的伸缩端与支撑杆连接，用于水平升降支撑杆。

进一步地改进技术方案，所述端面定位模块包括可沿纵向轨道移动的框架，在框架上设置有平行于横向轨道的横向滑轨，在横向滑轨上至少设置有三个横向滑块，在横向滑块上设有用于纵隔板纵向端的定位槽。

进一步地改进技术方案，在横向轨道上，以中心线为零点，向两侧设有对称的标尺。

进一步地改进技术方案，所述侧面定位模块包括可沿横向轨道移动的架体，在架体上铰接有第一转板；在第一转板与架体之间设置有液压缸或电推杆，液压缸或电推杆用于驱动第一转板转动。

进一步地改进技术方案，在第二转板上设置有平行于纵向轨道的纵向滑轨，在纵向滑轨上至少设置有三个纵向滑块，在纵向滑块上设有用于定位横隔板外端的定位槽。

进一步地改进技术方案，在纵向轨道上，以中心线为零点，向两侧设有对称的标尺。

进一步地改进技术方案，在纵向中心定位杆上至少设置有三个中心定位滑块，在中心定位滑块上设有用于定位横隔板外端与纵隔板的十字形定位槽。

进一步地改进技术方案，在地轨上设有横向中心线和纵向中心线。

一种钢箱梁节段的制作方法，包括以下步骤：

S1：将底板放在底板定位模块上，并使底板与横向中心线、纵向中心线对中，然后通过升降缸调整各定位组件上支撑杆的水平高度，使底板达到设定的预拱形状；

S2：设定各横向滑块在横向滑轨上的位置，然后使一对端面定位模块分别抵靠在底板的纵向端，再将各纵隔板对应地插入横向滑块上的定位槽内；

S3：通过液压缸或电推杆设定第一转板的倾斜角度，然后使一对侧面定位模块分别抵靠在底板的横向端，再将腹板吊放在第一转板上进行定位；

S4：放入横隔板后，设定各纵向滑块在纵向滑轨上的位置，然后转动第二转板，使各纵向滑块上的定位槽对应地插在各横隔板的外端；再将纵向中心定位杆架设在一对端面定位模块的中心线上，并使各中心定位滑块上的十字形定位槽对应地插在横隔板的内端与纵隔板之间；

S5：检验无误后，遵循先内后外的原则，先将纵隔板、横隔板焊接在底板上，然后焊接腹板，最后向外翻转第二转板，并拆掉纵向中心定位杆，吊装顶板并焊接。

由于采用上述技术方案，相比背景技术，本发明具有如下有益效果：

本焊接胎具由地轨、底板定位模块、一对端面定位模块、一对侧面定位模块和一根纵向中心定位杆构成，由于底板定位模块可以满足对底板的各种预拱要求，端面定位模块的纵向移动可满足各种钢箱梁节段的长度要求，侧面定位模块的横向移动可满足各种钢箱梁节段的宽度要求，第一转板的转动可实现对腹板各种角度的定位，横向滑块、纵向滑块和中心定位滑块可实现对各横隔板、纵隔板的定位，因此本焊接胎具能够实现对大多数直通型钢箱梁节段的定位和焊接，具有通用性。

由于本焊接胎具在焊接前就对底板、腹板、横隔板和纵隔板进行了完全定位，因此能够及时发现各板件在设计上或在下料尺寸上可能存在的问题，避免了返工的发生。

本制作方法采用先定位后焊接的方式，并遵循先内后外的焊接原则，使各板件的焊接应力能够沿焊接方向释放，提高了焊接质量，避免了安全隐患。

附图说明

图1示出的是本焊接胎具在一个视角下的结构示意图。

图2示出的是本焊接胎具在另一个视角下的结构示意图。

图3示出的是本焊接胎具的爆炸示意图。

图4示出的是地轨的结构示意图。

图5示出的是底板定位模块的结构示意图。

图6示出的是端面定位模块的结构示意图。

图7示出的是侧面定位模块的结构示意图。

图8-10示出的是本焊接胎具在焊接钢箱梁节段过程中的示意图。

图中：

10、地轨；

11、横向轨道；12、纵向轨道；13、横向中心线；14、纵向中心线；

20、底板定位模块；

21、滑板；22、升降缸；23、支撑杆；

30、端面定位模块；

31、框架；32、横向滑轨；33、横向滑块；34、对中槽；

40、侧面定位模块；

41、架体；42、第一转板；43、电推杆；44、第二转板；45、横向滑轨；46、横向滑块；

50、纵向中心定位杆；

51、定位杆；52、中心定位滑块；

60、钢箱梁节段；

61、顶板；62、底板；63、腹板；64、横隔板；65、纵隔板。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。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”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或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。

现有的钢箱梁由顶板、底板、腹板、横隔板、纵隔板及加劲肋构成。为了取代一次性的定尺寸焊接胎具，节省材料、缩短工期，本发明公开了一种钢箱梁通用焊接胎具。

如图1-3所示，本焊接胎具由地轨10、底板定位模块20、一对端面定位模块30、一对侧面定位模块40和一根纵向中心定位杆50构成，下面具体说明其结构及作用。

参照图1-4，地轨10由十字交叉的一对横向轨道11和一对纵向轨道12构成。为了便于对中，在横向轨道11和纵向轨道12的中心部位设有横向中心线13和纵向中心线14。

参照图4，底板定位模块20，由多组定位组件组成。每组定位组件均由滑板21、升降缸22和支撑杆23构成，其中，滑板21可沿纵向轨道12滑动，支撑杆23平行于横向轨道11。升降缸22为一对，固定在滑板21的两端，升降缸22的伸缩端与支撑杆23连接，用于水平升降支撑杆23，支撑杆23的长度可根据底板62的宽度而更换。

参照图5，底板定位模块20用于定位底板62的底面。图5中有三组定位组件，中间的定位组件，其上的支撑杆23的高度高于两侧的支撑杆23，将底板62放在各支撑杆23上后，底板62自然形成中间高、两侧低的预拱形状。

在制作时，钢箱梁的顶板61和底板62都有一定的预拱要求，这样才能保证钢箱梁在安装后的平直性。现有底板62定位装置常采用阵列排布的支撑柱，要达到预拱要求，就要通过全站仪逐个调整各支撑柱的支撑高度，操作繁琐、效率低。而本底板定位模块20只需要通过升降缸22调整各支撑杆23的水平高度，便可达到所需的预拱要求，具有操作简单、效率高的优点。

参照图6，一对端面定位模块30，可沿纵向轨道12相对移动，端面定位模块30用于定位底板62、纵隔板65的纵向端。具体的，端面定位模块30包括可沿纵向轨道12移动的框架31，在框架31上设置有一对平行于横向轨道11的横向滑轨4532，在横向滑轨4532上设置有三个横向滑块33，在横向滑块33上设有用于纵隔板65纵向端的定位槽。

为了便于各横向滑块33对纵隔板65的定位，在横向轨道11上，以中心线为零点，向两侧设有对称的标尺。由于中间的纵隔板65是所有钢箱梁共有的，因此在本实施例中，位于零点位置的横向滑块33是固定的，位于两侧的横向滑块33是可滑动的。标尺的作用是定位两侧横向滑块33的移动位置。

参照图7，一对侧面定位模块40，可沿横向轨道11相对移动，在侧面定位模块40上铰接有第一转板42，在第一转板42上铰接有第二转板44，第一转板42用于定位腹板63，第二转板44用于定位横隔板64的外端。具体的，侧面定位模块40包括可沿横向轨道11移动的架体41，在架体41上铰接有第一转板42；在第一转板42与架体41之间设置有液压缸或电推杆43，液压缸或电推杆43用于驱动第一转板42转动。

在第二转板44上设置有平行于纵向轨道12的纵向滑轨，在纵向滑轨上至少设置有三个纵向滑块，在纵向滑块上设有用于定位横隔板64外端的定位槽。

为了便于各纵向滑块对横隔板64的定位，在纵向轨道12上，以中心线为零点，向两侧也设有对称的标尺。在本实施例中，三个纵向滑块都是可滑动的，标尺的作用是标定各纵向滑块的定位位置。

参照图1-3，纵向中心定位杆50可拆卸地架设在一对端面定位模块30的中心线上，纵向中心定位杆50用于定位横隔板64的内端。具体的，在一对端面定位模块30的中心线上设有对中槽34，纵向中心定位杆50能够放入对中槽34内。纵向中心定位杆50包括定位杆51，在定位杆51上设置有三个中心定位滑块52，在中心定位滑块52上设有用于定位横隔板64外端与纵隔板65的十字形定位槽。横隔板64与纵隔板65是十字交叉的，中心定位滑块52上的十字形定位槽能够插在横隔板64与纵隔板65之间，实现对横隔板64的对齐和定位。

由于底板定位模块20可以满足对底板62的各种预拱要求，端面定位模块30的纵向移动可满足各种钢箱梁节段60的长度要求，侧面定位模块40的横向移动可满足各种钢箱梁节段60的宽度要求，第一转板42的转动可实现对腹板63各种角度的定位，横向滑块33、纵向滑块和中心定位滑块52可实现对各横隔板64、纵隔板65的定位，因此本焊接胎具能够实现对大多数直通型钢箱梁节段60的定位和焊接。

为了说明本焊接胎具的使用方法，并解决背景技术中提出的问题，本发明还公开了一种钢箱梁节段60的制作方法，其包括以下步骤：

S1：参照图5，将底板62放在底板定位模块20上，并使底板62与横向中心线13、纵向中心线14对中，然后通过升降缸22调整各定位组件上支撑杆23的水平高度，使底板62达到设定的预拱形状。

S2：参照图8，设定各横向滑块33在横向滑轨4532上的位置，然后使一对端面定位模块30分别抵靠在底板62的纵向端，再将各纵隔板65对应地插入横向滑块33上的定位槽内。

S3：通过液压缸或电推杆43设定第一转板42的倾斜角度，然后使一对侧面定位模块40分别抵靠在底板62的横向端，再将腹板63吊放在第一转板42上进行定位。

S4：放入横隔板64，使横隔板64与纵隔板65十字交叉。现有技术中，在横隔板64和纵隔板65上设有对插槽，这样的对插结构可以提高横隔板64与纵隔板65连接性和整体性。

参照图9，设定各纵向滑块在纵向滑轨上的位置，然后转动第二转板44，使各纵向滑块上的定位槽对应地插在各横隔板64的外端；再将纵向中心定位杆50架设在一对端面定位模块30的中心线上，并使各中心定位滑块52上的十字形定位槽对应地插在横隔板64的内端与纵隔板65之间。

S5：参照图10，检验无误后，遵循先内后外的原则，先将纵隔板65、横隔板64焊接在底板62上，然后焊接腹板63，最后向外翻转第二转板44，并拆掉纵向中心定位杆50，吊装顶板61并焊接。

具体的，先内后外的原则是指以中间纵隔板65与中间横隔板64的交叉点为中心，由中心向外延伸，先将位于中间的纵隔板65和位于中间的横隔板64焊接在底板62上，然后由内向外、顺序地将位于两侧的纵隔板65和横隔板64焊接在底板62上，最后再焊接腹板63。焊接后，向外翻转第二转板44，并拆掉纵向中心定位杆50，然后吊装顶板61并对顶板61进行焊接。

由于本焊接胎具在焊接前就对底板62、腹板63、横隔板64和纵隔板65进行了完全定位，因此能够及时发现各板件在设计上或在下料尺寸上可能存在的问题，避免了返工的发生。由于本制作方法采用先定位后焊接的方式，并遵循先内后外的焊接原则，使各板件的焊接应力能够沿焊接方向释放，提高了焊接质量，避免了安全隐患。

未详述部分为现有技术。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种钢箱梁通用焊接胎具，所述钢箱梁由顶板、底板、腹板、横隔板、纵隔板及加劲肋构成，其特征是：所述焊接胎具包括：

地轨，由十字交叉的横向轨道和纵向轨道构成；

底板定位模块，用于定位底板的底面；

一对端面定位模块，可沿纵向轨道相对移动，用于定位底板、纵隔板的纵向端；

一对侧面定位模块，可沿横向轨道相对移动，在侧面定位模块上铰接有第一转板，在第一转板上铰接有第二转板，第一转板用于定位腹板，第二转板用于定位横隔板的外端；

纵向中心定位杆，可拆卸地架设在一对端面定位模块的中心线上，用于定位横隔板的内端。

2.如权利要求1所述的一种钢箱梁通用焊接胎具，其特征是：所述底板定位模块由多组定位组件组成；定位组件包括滑板、升降缸和支撑杆，其中，滑板可沿纵向轨道滑动，支撑杆平行于横向轨道；升降缸为一对，固定在滑板上，升降缸的伸缩端与支撑杆连接，用于水平升降支撑杆。

3.如权利要求2所述的一种钢箱梁通用焊接胎具，其特征是：所述端面定位模块包括可沿纵向轨道移动的框架，在框架上设置有平行于横向轨道的横向滑轨，在横向滑轨上至少设置有三个横向滑块，在横向滑块上设有用于纵隔板纵向端的定位槽。

4.如权利要求1所述的一种钢箱梁通用焊接胎具，其特征是：在横向轨道上，以中心线为零点，向两侧设有对称的标尺。

5.如权利要求3所述的一种钢箱梁通用焊接胎具，其特征是：所述侧面定位模块包括可沿横向轨道移动的架体，在架体上铰接有第一转板；在第一转板与架体之间设置有液压缸或电推杆，液压缸或电推杆用于驱动第一转板转动。

6.如权利要求5所述的一种钢箱梁通用焊接胎具，其特征是：在第二转板上设置有平行于纵向轨道的纵向滑轨，在纵向滑轨上至少设置有三个纵向滑块，在纵向滑块上设有用于定位横隔板外端的定位槽。

7.如权利要求6所述的一种钢箱梁通用焊接胎具，其特征是：在纵向轨道上，以中心线为零点，向两侧设有对称的标尺。

8.如权利要求6所述的一种钢箱梁通用焊接胎具，其特征是：在纵向中心定位杆上至少设置有三个中心定位滑块，在中心定位滑块上设有用于定位横隔板外端与纵隔板的十字形定位槽。

9.如权利要求8所述的一种钢箱梁通用焊接胎具，其特征是：在地轨上设有横向中心线和纵向中心线。

10.应用于如权利要求9所述焊接胎具的一种钢箱梁节段的制作方法，其特征是：包括以下步骤：

S1：将底板放在底板定位模块上，并使底板与横向中心线、纵向中心线对中，然后通过升降缸调整各定位组件上支撑杆的水平高度，使底板达到设定的预拱形状；

S2：设定各横向滑块在横向滑轨上的位置，然后使一对端面定位模块分别抵靠在底板的纵向端，再将各纵隔板对应地插入横向滑块上的定位槽内；

S3：通过液压缸或电推杆设定第一转板的倾斜角度，然后使一对侧面定位模块分别抵靠在底板的横向端，再将腹板吊放在第一转板上进行定位；

S4：放入横隔板后，设定各纵向滑块在纵向滑轨上的位置，然后转动第二转板，使各纵向滑块上的定位槽对应地插在各横隔板的外端；再将纵向中心定位杆架设在一对端面定位模块的中心线上，并使各中心定位滑块上的十字形定位槽对应地插在横隔板的内端与纵隔板之间；

S5：检验无误后，遵循先内后外的原则，先将纵隔板、横隔板焊接在底板上，然后焊接腹板，最后向外翻转第二转板，并拆掉纵向中心定位杆，吊装顶板并焊接。