CN212611887U - 大跨度拱形多腔体变截面变板厚箱型梁 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及钢结构构件，特别是一种大跨度拱形多腔体变截面变板厚箱型梁。箱型梁包括变截面弧形箱型段、厚板箱型节点段、多腔体厚板直箱型段和多腔体斜箱型段，相邻的变截面弧形箱型段之间通过间隔设置的厚板箱型节点段和多腔体厚板直箱型段连接，箱型梁中间的变截面弧形箱型段通过厚板箱型节点段与其两端的变截面弧形箱型段连接，多腔体斜箱型段置于箱型梁的两端；变截面弧形箱型段包括置于箱型梁中部的第一变截面弧形箱型段和置于箱型梁前、后部的第二变截面弧形箱型段；第一变截面弧形箱型段的板厚小于第二变截面弧形箱型段的板厚，第一变截面弧形箱型段的腹板的内侧设有U形的加强筋。本实用新型增加了箱型梁的抗弯、抗剪强度。

Description

大跨度拱形多腔体变截面变板厚箱型梁

技术领域

本实用新型涉及钢结构构件，特别是一种大跨度拱形多腔体变截面变板厚箱型梁。

背景技术

目前，箱型梁是钢结构中广泛使用的构件之一，拱形的箱型梁为变截面结构，具有强度高、重量轻、可靠性高等优点。随着拱形箱型梁的跨度的增大，截面简单的箱型梁稳定性差，已不能满足抗弯、抗剪强度的要求。

实用新型内容

本实用新型旨在解决上述技术问题而提供一种强度高的大跨度拱形多腔体变截面变板厚箱型梁。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：

一种大跨度拱形多腔体变截面变板厚箱型梁，箱型梁整体为拱形，其为变截面结构，箱型梁包括变截面弧形箱型段、厚板箱型节点段、多腔体厚板直箱型段和多腔体斜箱型段，相邻的变截面弧形箱型段之间通过间隔设置的厚板箱型节点段和多腔体厚板直箱型段连接，箱型梁中间的变截面弧形箱型段通过厚板箱型节点段与其两端的变截面弧形箱型段连接，多腔体斜箱型段置于箱型梁的两端；变截面弧形箱型段包括置于箱型梁中部的第一变截面弧形箱型段和置于箱型梁前、后部的第二变截面弧形箱型段；第一变截面弧形箱型段的板厚小于第二变截面弧形箱型段的板厚，第一变截面弧形箱型段的腹板的内侧设有U形的加强筋。

采用上述技术方案的本实用新型与现有技术相比，有益效果是：

变截面弧形箱型段采用不同的板厚，中间的变截面弧形箱型段设有加强筋，厚板箱型节点段和多腔体厚板直箱型段间隔设置，增加了箱型梁的抗弯、抗剪强度，增加了使用寿命。

进一步的 本实用新型的优化方案是：

多腔体斜箱型段包括斜箱型部、直箱型部、直箱型牛腿和平行四边形箱型牛腿，斜箱型部内由中间至两侧分别有多层竖向的第一隔板、第二隔板和第三隔板，相邻的第一隔板之间设有多层的水平的第一横向筋板；直箱型部位于斜箱型部的内侧，直箱型部内有竖向的第四隔板和第五隔板，第四隔板与斜箱型部的腹板之间设有多层水平的第一横向筋板，斜箱型部外侧设有平行四边形箱型牛腿和大箱型直牛腿，直箱型部的两侧与斜箱型之间设有平行四边形箱型牛腿。

多腔体厚板直箱型段的包括多腔体厚板直箱型本体、大箱型直牛腿和平行四边形箱型牛腿，多腔体厚板直箱型本体内的中部设有横向的第一竖隔板和第二竖隔板，第一竖隔板的外侧设有第四竖隔板，第二竖隔板的外侧设有第三竖隔板，多腔体厚板直箱型部的两端分别设有第五竖隔板，第一竖隔板和第二竖隔板之间设有纵向的第一筋板和第二筋板，第一隔板和第四竖隔板之间设有水平第三筋板和纵向的第四筋板，第三竖隔板内侧的腹板之间设有第五筋板；多腔体厚板直箱型本体的中部的两侧分别设有大箱型直牛腿，一侧的大箱型直牛腿部内由内至外依次设有竖向的第六竖隔板、第七竖隔板、第八竖隔板和第九竖隔板，该侧的大箱型直牛腿的两侧分别设有平行四边形箱型牛腿，另一侧的大箱型直牛腿内由内至外依次设有水平的第十竖隔板、竖向的第十一竖隔板和竖向的第十二竖隔板，该侧的大箱型直牛腿的一侧设有平行四边形箱型牛腿。

第一竖隔板、第二竖隔板和第四竖隔板的厚度相等，第三竖隔板、第五竖隔板的厚度小于第一隔板的厚度。

厚板箱型节点段内部竖向的第十三竖隔板、第十四竖隔板、第十五竖隔板、第十六竖隔板，第十三竖隔板和第十四竖隔板之间设有水平的横隔板。

附图说明

图1是本实用新型实施例的整体立体图；

图2是本实用新型实施例的第一变截面弧形箱型段立体图；

图3是本实用新型实施例的第二变截面弧形箱型段立体图；

图4是本实用新型实施例的多腔体斜箱型段的内部结构立体图；

图5是本实用新型实施例的多腔体斜箱型段的整体立体图；

图6是本实用新型实施例的多腔体厚板直箱型段的内部结构立体图；

图7是本实用新型实施例的多腔体厚板直箱型段的整体立体图；

图8是本实用新型实施例的厚板箱型节点段的立体图；

图中:多腔体斜箱型段1；斜箱型部101；直箱型部102；第一隔板103；第二隔板104；第三隔板105；第一横向筋板106；第四隔板107；第五隔板108；第二变截面弧形箱型段2；第一变截面弧形箱型段3；下翼缘板301；腹板302；上翼缘板303；加强筋304；多腔体厚板直箱型段4；第一竖隔板401；第二竖隔板402；第三竖隔板403；第四竖隔板404；第五竖隔板405；第一筋板406；第二筋板407；第三筋板408；第四筋板409；第五筋板410；第六竖隔板411；第七竖隔板4.12；第八竖隔板413；第九竖隔板414；第十竖隔板415；第十一竖隔板416；第十二竖隔板417；厚板箱型节点段5；第十三竖隔板501；第十四竖隔板502；第十五竖隔板503；第十六竖隔板504；横隔板505；平行四边形牛腿6；间隔板601；大箱型直牛腿7。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步详述本实用新型。

参见图1，本实施例是一种大跨度拱形多腔体变截面变板厚箱型梁，箱型梁整体为拱形，其为变截面结构，跨度为90.6米。箱型梁由多腔体斜箱型段1、第二多段变截面弧形箱型段2、第一变截面弧形箱型段3、多腔体厚板直箱型段4、厚板箱型节点段5、平行四边形牛腿6和大箱型直牛腿7构成。四段第一变截面弧形箱型段3置于箱型梁的中部，箱型梁的前部设有五段第二变截面弧形箱型段2，箱型梁的后部设有六段第二变截面弧形箱型段2，箱型梁的前端和后端分别设有多腔体斜箱型段1。

第一变截面弧形箱型段3的截面为矩形(图2所示)，其由下翼缘板301、两块腹板302、上翼缘板303和加强筋304构成，两块腹板302的内侧面分别焊接两条纵向的加强筋304，加强筋304的截面为U形。第二变截面弧形箱型段2由下翼缘板301、两块腹板302、上翼缘板303构成(图3所示)，第一变截面弧形箱型段3的板厚小于第二变截面弧形箱型段2的板厚。箱型梁的各段变截面弧形箱型段之间通过间隔设置的多腔体厚板直箱型段4和厚板箱型节点段5焊接连接。位于箱型梁中间的第一变截面弧形箱型段3通过厚板箱型节点段5与其两端的第一变截面弧形箱型段3焊接连接。

多腔体斜箱型段由斜箱型部101、直箱型部102、直箱型牛腿7和平行四边形箱型牛腿6等构成(图4、图5所示)，斜箱型部的截面为矩形，其横向设置，斜箱型部的本体由下翼缘板301、两块腹板302和上翼缘板303构成 ，斜箱型部101内由中间至两侧分别有三层竖向的第一隔板103，第一隔板103的左侧设有两层第二隔板104，第二隔板104的左侧设有一层第三隔板105；第一隔板103的右侧设有一层第二隔板104和一层第三隔板105。第一隔板103、第二隔板104和第三隔板105分别与斜箱型部101的本体焊接。相邻的第一隔板103之间设有3层的水平的第一横向筋板106。直箱型部102位于斜箱型部101的内侧，直箱型部102的本体由下翼缘板301、两块腹板302和上翼缘板303构成， 直箱型部102内设有竖向的第四隔板107和第五隔板108，第四隔板107与斜箱型部101的腹板302之间设有3层水平的第一横向筋板106。直箱型部102的内端与第一变截面弧形箱型段3焊接连接。斜箱型部101外侧设有平行四边形箱型牛腿6和大箱型直牛腿7，直箱型部102的两侧与斜箱型部101之间设有平行四边形箱型牛腿6。第一隔板103、第四隔板107和第二隔板104加工由圆孔，第三隔板105和第五隔板108加工有矩形孔。

多腔体厚板直箱型段4由多腔体厚板直箱型本体、平行四边形箱型牛腿6和大箱型直牛腿7构成(图6、图7所示)，多腔体厚板直箱型本体由下翼缘板301、两块腹板302和上翼缘板303构成，多腔体厚板直箱型本体内的中部设有横向的第一竖隔板401和第二竖隔板402，第一竖隔板401的外侧设有第四竖隔板404，第二竖隔板402的外侧设有第三竖隔板403，多腔体厚板直箱型本体的两端分别设有第五竖隔板405。第一竖隔板401第二竖隔板402、第三竖隔板403和第四竖隔板404加工有圆孔，第五竖隔板405加工有矩形孔。第一竖隔板401和第二竖隔板402之间设有纵向的第一筋板406和第二筋板407，第一竖隔板401和第四竖隔板404之间设有水平第三筋板408和纵向的第四筋板409，第三竖隔板403内侧的腹板302之间设有第五筋板410。第一竖隔板401、第二竖隔板402和第四竖隔板404的厚度相等，第三竖隔板403、第五竖隔板405的厚度小于第一隔板401的厚度。

多腔体厚板直箱型段4本体的两端分别与变截面弧形箱型段焊接连接。多腔体厚板直箱型4本体的中部的两侧分别焊接有大箱型直牛腿部7，左侧的大箱型直牛腿部7内由内至外依次设有竖向的第六竖隔板411、第七竖隔板412、第八竖隔板413和第九竖隔板414，第六竖隔板411、第七竖隔板412和第八竖隔板413加工有圆孔，第九竖隔板414加工有矩形孔。该侧的大箱型直牛腿部的前侧和后侧分别焊接有平行四边形箱型牛腿6；右侧的大箱型直牛腿7内由内至外依次设有水平的第十竖隔板415、竖向的第十一竖隔板416和竖向的第十二竖隔板417，第十一竖隔板416加工有圆孔，第十二竖隔板417加工有矩形孔，该侧的大箱型直牛腿7的前侧焊接有平行四边形箱型牛腿6，平行四边形箱型牛腿6内设有间隔板601。

厚板箱型节点段5的本体由下翼缘板301、两块腹板302和上翼缘板303构成(图8所示)，其本体内部设有竖向的第十三竖隔板501、第十四竖隔板502、第十五竖隔板503、第十六竖隔板504，第十三竖隔板5和第十四竖隔板502之间设有水平的横隔板505，第十五竖隔板503和第十六竖隔板504加工有矩形孔。厚板箱型节点段5的本体的两端分别与变截面弧形箱型段焊接连接。本实施例中的各种隔板均设有人孔结构。

本实施例的主体由多腔体节点组成，腔体内隔板装配焊接顺序较多，且主体跨度为90.6米拱形箱型梁，梁间连接牛腿为平行四边形牛腿，空间尺寸控制难度较大，节点板厚高达85毫米，焊接性较差，制作质量及精度控制难度大，因此，大跨度拱形多腔体变截面变板厚箱型梁加工制作工艺技术在本工程中非常重要。本实施例实行工厂单段制作，工地整体拼装的施工方案，将90.6米大跨度拱形梁分成八段。

本实施例的的制作方法，按如下步骤进行：

A、拆图、排版

按照图纸要求进行拆图，大跨度拱形多腔体变截面变板厚箱型梁多为异形结构，零件多为异形零件，需进行1:1放样。拆图需要考虑加工余量和焊接收缩量，拆图完毕通过PRENEST专业排版软件进行零件排版；

B、下料

排版完成后进行数控火焰切割，切割完毕进行零件标识，标识号零件号和坡口角度，并通过半自动火焰切割机开坡口，控制好坡口角度；

C、组装焊接变截面变板厚箱型梁的变截面弧形箱型段、厚板箱型节点段5、多腔体厚板直箱型段4和多腔体斜箱型段1

1）第一变截面弧形箱型段3和第二变截面弧形箱型段2的组装焊接

首先将第一变截面弧形箱型段3的下翼板301放在平胎上，将U形的加强筋304焊接在两个腹板302的内侧面，其次将腹板302焊接在下翼板301上，最后焊接上翼板303；第二变截面弧形箱型段的焊接方法与第一变截面弧形箱型段焊接方法相同；

2）多腔体斜箱型段的组装焊接

（1）将多腔体斜箱型段的斜箱型部的下翼板301放在平胎上，焊接区域进行打磨，

（2）组装斜箱型部的两块腹板302，将箱型组对成U形，

（3）组装斜箱型部内的三块第一隔板103和第一横向筋板106，焊接完成后进行扣盖，扣盖完成后进行第二隔板104、第三隔板105、第一横向筋板106、第四隔板107和第五隔板108的焊接，最后扣盖板焊接，箱内不能焊接的立隔板操作人员可通过人孔洞在洞内进行焊接；

（4）组装直箱型部的下翼板301和腹板302，组装直箱型部内第四隔板107、第五隔板108和第一横向筋板106，并进行扣盖；

（5）斜箱型部和直箱型部的箱型主缝焊接；

（6）组装焊接平行四边形箱型牛腿6和大箱型直牛腿7；

3）组装焊接多腔体厚板直箱型段；

(1）将箱型下翼板301放在平胎上，焊接区域进行打磨；

(2）组装两块箱型腹板302，将箱型组对成U型结构；

(3）箱型内组装两块第一竖隔板401和第二竖隔板402，组装第一竖隔板401和第二竖隔板402中间的所有的第一筋板406和第二筋板407，焊接完成后进行扣盖，扣盖完成后进行第一竖隔板401、第二竖隔板402、第一筋板406、第二筋板407和最后扣盖板焊接；

(4）焊接完成后依次由内向外装配焊接第五筋板410、第三竖隔板403和第五竖隔板405；另一端依次装焊第三筋板408、第四筋板409、第四竖隔板404和第五竖隔板405；

(5）主体焊接完成后装配外侧箱型牛腿，首先在装配好的下翼板301上装配两侧腹板302，装配完成后依次装焊左侧第六竖隔板411、第七竖隔板4.12、第八竖隔板413和第九竖隔板414；右侧依次装焊第十竖隔板415、第十一竖隔板416和第十二竖隔板417，

(6)主体焊接完成后装配外侧的平行四边形箱型牛腿6；

4）组装焊接厚板箱型节点段

(1)首先将箱型下翼板301放在平胎上，焊接区域进行打磨;

(2）第二组装两块箱型腹板302，将箱型组对成U型；

(3）箱内组装两块第十三竖隔板501和第十四竖隔板502，第十三竖隔板501和第十四竖隔板502中间的横隔板505，将横隔板505焊接完成后进行扣盖，扣盖完成后进行第十三竖隔板501、第十四竖隔板502和最后扣盖板焊接，焊接完成后依次由内向外装配焊接第十五竖隔板503和第十六竖隔板504；

D拼装小单元

将两段变截面弧形箱型段、一个厚板箱型节点段4和一个多腔体厚板直箱型段5组装焊接成一个拼装小单元，本实施例由8段拼装小单元组成，拼装小单元前需要搭设立面胎架，在胎架位置画出钢梁本体中心线、基准线，然后通过控制抬高点和牛腿角度组装拼装小单元，焊接完毕进行检验。TEKLA绘图软件绘制立体模型用于指导大跨度拱形多腔体变截面变板厚箱型梁制作，在立体模型中虚拟小单元整拼，在三维模型中测量每段小单元拼接节点标高和水平尺寸，该尺寸能指导工厂搭设立面胎架，在胎架位置画出钢梁本体中心线、基准线，设置小拼装单元抬高点，标记清楚后进行小节点依次吊装，找正。拼装小单元主体吊装调整完毕后，通过三维模型测量的外侧异性牛腿点到点的尺寸来调整实际小单元牛腿，直到实际拼装尺寸和模拟尺寸吻合，达到规范要求，方可焊接交工；

E整体拼装

拼装小单元尺寸验收完毕后整体拼装，将多个拼装小单元组装为一个大跨度拱形多腔体变截面变板厚箱型梁，整体拼装依照小单元拼装通过三维模型虚拟拼装尺寸来指导实际拼装焊接，焊接完毕进行检验，其检验方式与拼装小单元相同。

本实用新型实行工厂单段制作，工地整体拼装的施工方案，将90.6米大跨度拱形梁分成八段，通过TEKLA绘图软件绘制立体模型用于指导大跨度拱形多腔体变截面变板厚箱型梁制作，通过TEKLA绘图软件进行预组装模拟，模拟出工厂装配所需的各种控制尺寸，通过给出的多种控制尺寸来指导工厂和工地装配，针对大跨度拱形多腔体变截面变板厚箱型梁，部分节点为多腔体箱型，箱型内有多层横向和纵向隔板，采用分段退装焊隔板和隔板上增加人孔的方式进行箱内多腔体隔板百分之百焊接。

本实用新型与搭设施工平胎，依据平面图纸在平胎上放好地样，构件外形按照地样做铅锤，然后进行构件装配，这种传统加工方式相比，本实用新型的有益效果是 ：本实用新型钢梁本体为多个多腔体节点和多个变截面箱型对接而成，跨度为90.6米，且节点外有多个大箱型直牛腿和多个平行四边形箱型斜牛腿，牛腿分布较多且多为空间平行四边形牛腿，结构复杂。针对该结构形式，将大跨度梁进行工厂分段制作，在工厂内将多腔体节点分段制作，将内隔板分层组对焊接，实现多腔体节点内隔板百分之百焊接，通过工地整体拼接的方式，实现90.6米大跨度梁安装。采用该施工方式有效的保证了装配精度和焊接质量，工厂通过TEKLA绘制的三维立体模型模拟放样，模拟装配，应用三维立体图纸尺寸进行单体构件制作，通过三维尺寸控制保证大跨度梁整体拼接、大箱型直牛腿和平行四边形箱型斜牛腿装配，降低了制作难度，提高加工效率，解决工厂、工地施工难题，降低这类复杂钢结构的制作难度的同时填补本领域在此结构上的技术空白。

以上所述仅为本实用新型较佳可行的实施例而已，并非因此局限本实用新型的权利范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本实用新型的权利范围之内。

Claims (5)

1.一种大跨度拱形多腔体变截面变板厚箱型梁，箱型梁整体为拱形，其为变截面结构，其特征在于：箱型梁包括变截面弧形箱型段、厚板箱型节点段、多腔体厚板直箱型段和多腔体斜箱型段，相邻的变截面弧形箱型段之间通过间隔设置的厚板箱型节点段和多腔体厚板直箱型段连接，箱型梁中间的变截面弧形箱型段通过厚板箱型节点段与其两端的变截面弧形箱型段连接，多腔体斜箱型段置于箱型梁的两端；变截面弧形箱型段包括置于箱型梁中部的第一变截面弧形箱型段和置于箱型梁前、后部的第二变截面弧形箱型段；第一变截面弧形箱型段的板厚小于第二变截面弧形箱型段的板厚，第一变截面弧形箱型段的腹板的内侧设有U形的加强筋。

2.根据权利要求1所述的大跨度拱形多腔体变截面变板厚箱型梁，其特征在于：多腔体斜箱型段包括斜箱型部、直箱型部、直箱型牛腿和平行四边形箱型牛腿，斜箱型部内由中间至两侧分别有多层竖向的第一隔板、第二隔板和第三隔板，相邻的第一隔板之间设有多层的水平的第一横向筋板；直箱型部位于斜箱型部的内侧，直箱型部内有竖向的第四隔板和第五隔板，第四隔板与斜箱型部的腹板之间设有多层水平的第一横向筋板，斜箱型部外侧设有平行四边形箱型牛腿和大箱型直牛腿，直箱型部的两侧与斜箱型之间设有平行四边形箱型牛腿。

3.根据权利要求1所述的大跨度拱形多腔体变截面变板厚箱型梁，其特征在于：多腔体厚板直箱型段的包括多腔体厚板直箱型本体、大箱型直牛腿和平行四边形箱型牛腿，多腔体厚板直箱型本体内的中部设有横向的第一竖隔板和第二竖隔板，第一竖隔板的外侧设有第四竖隔板，第二竖隔板的外侧设有第三竖隔板，多腔体厚板直箱型部的两端分别设有第五竖隔板，第一竖隔板和第二竖隔板之间设有纵向的第一筋板和第二筋板，第一竖隔板和第四竖隔板之间设有水平第三筋板和纵向的第四筋板，第三竖隔板内侧的腹板之间设有第五筋板；多腔体厚板直箱型本体的中部的两侧分别设有大箱型直牛腿，一侧的大箱型直牛腿部内由内至外依次设有竖向的第六竖隔板、第七竖隔板、第八竖隔板和第九竖隔板，该侧的大箱型直牛腿的两侧分别设有平行四边形箱型牛腿，另一侧的大箱型直牛腿内由内至外依次设有水平的第十竖隔板、竖向的第十一竖隔板和竖向的第十二竖隔板，该侧的大箱型直牛腿的一侧设有平行四边形箱型牛腿。

4.根据权利要求3所述的大跨度拱形多腔体变截面变板厚箱型梁，其特征在于：第一竖隔板、第二竖隔板和第四竖隔板的厚度相等，第三竖隔板、第五竖隔板的厚度小于第一隔板的厚度。

5. 根据权利要求1所述的大跨度拱形多腔体变截面变板厚箱型梁，其特征在于： 厚板箱型节点段内部设有竖向的第十三竖隔板、第十四竖隔板、第十五竖隔板、第十六竖隔板，第十三竖隔板和第十四竖隔板之间设有水平的横隔板。

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