CN115008053A - 一种曲线变截面钢箱梁加工制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曲线变截面钢箱梁加工制造方法，解决现有技术钢箱梁在工厂制造时空间线形和整体几何尺寸控制难的技术问题。本发明将钢箱梁分解为不同板单元分别加工，再将所加工的板单元采取倒拼装方式拼装成钢箱梁；板单元包括顶板单元、底板单元、腹板单元、隔板单元、以及横联和悬挑单元。本发明设计科学合理，可以有效地在工厂制造时控制好钢箱梁的空间线形和整体几何尺寸，以提高钢箱梁制造精度，减小钢箱梁焊接加工时的变形，分散焊接内应力，对钢箱梁采取板单元加工，然后再进行节段的总拼装，满足《公路桥涵施工技术规范》要求同时实现钢箱梁线性控制及加工精度。

Description

一种曲线变截面钢箱梁加工制造方法

技术领域

本发明属于钢结构加工技术领域，具体涉及一种曲线变截面钢箱梁加工制造方法。

背景技术

目前，我国公路桥梁建设用钢显著，尤其是钢结构箱型桥梁，其具有跨越能力强、适合工厂化组拼制造、便于运输、安装施工速度快和修复及更换容易、抗扭刚度大、整体性能好、施工时对环境影响小等特点，应用最为广泛。目前我国钢箱梁在公路桥梁中应用越来越多，如何在工厂制造时控制好钢箱梁的空间线形和整体几何尺寸变得十分棘手。

因此，设计一种曲线变截面钢箱梁加工制造方法，以有效地在工厂制造时控制好钢箱梁的空间线形和整体几何尺寸，成为所属技术领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种曲线变截面钢箱梁加工制造方法，以至少解决上述部分技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种曲线变截面钢箱梁加工制造方法，将钢箱梁分解为不同板单元分别加工，再将所加工的板单元采取倒拼装方式拼装成钢箱梁；板单元包括顶板单元、底板单元、腹板单元、隔板单元、以及横联和悬挑单元。

进一步地，拼装钢箱梁包括以下步骤：

步骤1、搭设倒拼装工装胎架；

步骤2、在倒工装胎架上铺装顶板单元；

步骤3、在顶板单元上拼装隔板单元；

步骤4、在顶板单元和隔板单元上拼装腹板单元；

步骤5、将顶板单元、隔板单元和腹板单元焊接成一体以形成三方箱体；

步骤6、搭设正拼装工装胎架；

步骤7、在正拼装工装胎架上铺装底板单元；

步骤8、将三方箱体拼装至底板单元以形成四方箱体；

步骤9、将横联和悬挑单元拼装至四方箱体上；

步骤10、在四方箱体上装配顶板剪力键以形成钢箱梁。

进一步地，在所述步骤1中，搭设倒拼装工装胎架时，采用H350*150*20*20H型钢为材料进行倒拼装工装胎架的搭设，倒拼装工装胎架搭需设于硬化地面上，倒拼装工装胎架的立柱采用T型钢，并用剪刀撑连接成整体以保证倒拼装工装胎架的强度和稳定性；倒拼装工装胎架各支撑立柱定点的连线线型需与钢箱梁底板线型保持一致，各支点连线的线型需与钢箱梁纵、横向坡度及预拱度数值相一致；倒拼装工装胎架需设置纵、横基线和基准点，其外设独立基准线和基准点；倒拼装工装胎架搭设完毕后需对其整体性连线标高进行测量并对实测数据存档，以确保线型与图纸一致、完全正确后才能铺设顶板单元；每次组拼装前均应对倒拼装工装胎架进行检测，做好检测记录，合格后方可进行下一次的组拼装；

在所述步骤6中，搭设正拼装工装胎架时，正拼装工装胎架搭设在硬化地面上，正拼装工装胎架立柱采用T型钢并用剪刀撑连接成整体以保证正拼装工装胎架的强度和稳定性。

进一步地，在所述步骤2中，在倒工装胎架上铺装顶板单元时，顶板单元需校正至自然状态下与倒工装胎架完全贴合，禁止采用点焊、楔码方式强行将顶板单元与倒工装胎架贴合；过程中需精确测量以控制顶板单元铺装的定位精度，顶板单元在顺桥向方向不能出现偏移，当出现偏移时，需立即调整顶板单元定位，确保每块顶板单元的纵向中心线与桥梁中心线平行。

进一步地，在所述步骤7中，在正拼装工装胎架上铺装底板单元时，底板单元在正拼装工装胎架上制作，底板肋焊接时采用自动化设备对称施焊以控制焊接变形，底板单元在焊完校正至自然状态下后需与正拼装工装胎架完全贴合，禁止采用点焊、楔码方式强行将底板单元与正拼装工装胎架贴合。

进一步地，隔板单元在平台上制作，腹板单元在腹板工装上制作，隔板单元的隔板肋和腹板单元的腹板肋在焊接时均采用自动化设备对称施焊以控制焊接变形，并且每次焊接完均需校正后方可流转至下道工序，隔板单元和腹板单元均采用吊线锤检查以确保隔板和腹板铅锤于大地；

在所述步骤5中，将顶板单元、隔板单元和腹板单元焊接成一体时，先将隔板单元与腹板单元立焊，后将隔板单元与顶板单元平焊，并对称施焊以控制焊接变形；根据每个断面腹板单元高度不同，隔板单元与腹板单元立焊在底板单元长度方向预留1-2米不焊，待在正拼装工装胎架上将三方箱体与底板单元完成拼装后再行焊接；

在所述步骤10中，在四方箱体上装配顶板剪力键以形成钢箱梁后；需对钢箱梁进行校正、配钻螺栓孔，连接板采用冲钉精确定位，用普通螺栓压紧后对箱体进行配钻。

进一步地，加工板单元方法按照如下步骤进行：

步骤(1)、对加工材料进行放样、拼接、切割，过程中需进行焊缝探伤检验；

步骤(2)、对所加工板单元进行放线及零部件焊接边打磨；

步骤(3)、组装点焊板肋，过程中需进行焊缝探伤检验；

步骤(4)、板单元焊接，过程中需进行焊缝探伤检验；

步骤(5)、板单元矫正，即可。

进一步地，按照加工板单元方法加工顶板单元时，加工顶板单元的材料采用12mm厚钢板和22mm厚度钢板，在顺桥向主梁腹板线处以及横桥向横联处采用22mm厚钢板，其余部位均采用12mm厚钢板；顶板单元包括厚度为22mm的纵横联和厚度为12mm的钢模板，下料时纵横联将腹板定位线用洋冲标记出来以保证相邻钢箱梁箱体腹板单元不出现错边情况；下料时，纵横联不开设坡口，12mm钢模板开坡口；下料时分别将纵横联和钢模板单独下料，然后进行拼接，拼接时分两边拼接以保证顶板平整度及减少因顶板单元焊缝多产生的焊接变形；

腹板单元包括腹板和板肋，腹板截面高度3m-6m，按照加工板单元方法加工腹板单元时，腹板单元下料按每个工装划分长度进行下料，将腹板单元内外均打出隔板单元的洋冲眼以便于组装定位隔板单元，腹板单元开设40度的外坡口，不留钝边；加工时一个工装位的腹板为整段，焊接完成后进行切割断开若干个腹板节段，每个腹板节段提前钻单侧，减少空中钻孔量；腹板单元的组装、焊接和矫正均与顶板单元相一致。

进一步地，隔板单元包括隔板面板、纵向和横向加劲板肋、人孔圈加劲板肋，按照加工板单元方法加工隔板单元时，将隔板面板放置在平整工装面上采用机器人按照先立缝后平缝、从中间朝两边对称施焊原则进行焊接以减小焊接变形，当纵向和横向加劲板肋及人孔圈加劲板肋的板厚＞16mm时采取开坡口的部分熔透焊缝，当纵向和横向加劲板肋及人孔圈加劲板肋的板厚≤16mm时采取普通角焊缝；

隔板面板双面设隔板加劲板肋，并且隔板加劲板肋处于自由收缩端，焊接后四周边会出现不同程度的翘曲变形，需对隔板面板进行平面度矫正；对隔板单元进行矫正时，采取火焰矫正和机械矫正相结合方式进行，对于隔板面板中间局部鼓泡部位采取“梅花点”的均布点状火焰矫正方式进行矫正；

按照加工板单元方法加工底板单元时，底板单元包括主梁底板单元和标准断面底板单元，下料时，需标记出腹板单元定位线，存在弧形的底板单元纵向加劲肋采用数控下料，底板单元纵向加劲肋两端钻孔，底板单元连接板进行划线配钻；底板单元为板条肋，组装时采用***组装设备同时对多条板条肋进行组装，主梁底板单元在反变形焊接胎架上进行焊接，采用板条肋自动焊接设备焊接，焊接完成后进行矫正处理；

主梁底板单元在已超平处理的工装平台上采用火焰矫正方式校平，对板条肋焊缝对应部位的底板单元背面进行烘烤消应力处理，采用2米长铝合金板尺对校平后的主梁底板单元进行平整度检查；长度纵向上，底板单元焊接后搭设胎架检查、校正。

进一步地，板单元在加工时钢板采用矫平机矫平并采用预处理整体生产线进行钢板表面除锈及喷涂车间底漆，除锈等级达到Sa2.5；零部件采用等离子数控切割，板条采用多头直条切割机抽直条下料以确保下料精度，制孔采用数控平面钻；

板单元在组装胎架上组装并以板件边缘和端头作为定位基准，组装前按样图所给出曲线坐标逐点连出曲线并在顶、底、腹板单元上画出横隔板定位中心线，在顶板上画出各条板肋定位线间距，在横隔板经过点上画出板肋定位点，在两横隔板间点画出腹板定位边线并在其中心线上分段用洋冲打出标记，控制顶底腹板单元铺装定位精度以确保每块底板单元的纵向中心线与桥梁中心线平行，控制横隔板与补强圈组装焊接后平面度，板肋板单元组装尺寸偏差需控制在规范以内；

板单元在加工焊接时，组装焊接前清除待焊区域铁锈、氧化皮、油污及钢板预处理事车间底漆，焊道两侧清理范围均不低于30mm，板单元组装后需在24h内焊接，对待焊接区域湿度较大工况需在焊缝打磨后5h内施焊，焊接环境温度不低于0℃、湿度需小于80％，施焊时母材非焊接区域严禁焊接引弧，焊接后及时清除熔渣及飞溅物，多层焊接时需连续施焊并控制层间温度，每一层焊缝焊完后及时清除药皮、熔渣、溢流后再焊下一层；对接接头焊缝两端需设引弧板和熄弧板，焊接完毕后采用火焰切割去除引熄弧板并打磨平整；

板单元在加工焊接后需对其进行矫正，采取火焰矫正和机械矫正相结合方式进行，对面板中间局部鼓泡采取“梅花点”均布点状火焰矫正方式，采用热矫正时加热温度在600～800℃，矫正后零件温度需缓慢冷却，忌用水急冷。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明设计科学合理，可以有效地在工厂制造时控制好钢箱梁的空间线形和整体几何尺寸，以提高钢箱梁制造精度，减小钢箱梁焊接加工时的变形，分散焊接内应力，对钢箱梁采取板单元加工，然后再进行节段的总拼装，满足《公路桥涵施工技术规范》要求同时实现钢箱梁线性控制及加工精度。

附图说明

图1为本发明曲线变截面钢箱梁加工制造方法流程图。

图2为本发明板单元加工方法流程图。

图3为本发明钢箱梁横断面示意图。

图4为本发明板肋板单元示意图。

图5为本发明22mm纵联合12mm模板示意图。

图6为本发明标准断面底板单元示意图。

图7为本发明主梁底板单元示意图。

图8为本发明腹板定位线标记示意图。

图9为本发明底板单元示意图。

图10为本发明腹板单元示意图。

图11为本发明倒拼装工装胎架搭设示意图。

图12为本发明顶板单元在倒拼装工装胎架上铺装示意图。

图13为本发明隔板单元拼装示意图。

图14为本发明腹板单元拼装示意图。

图15为本发明隔板与腹板、顶板焊接示意图。

图16为本发明正拼装工装胎架搭设示意图。

图17为本发明底板单元在正拼装工装胎架上铺装示意图。

图18为本发明四方箱体拼装示意图。

图19为本发明横联和悬挑拼装示意图。

图20为本发明装配顶板剪力键示意图。

图21为本发明板肋组装尺寸允许偏差图例1。

图22为本发明板肋组装尺寸允许偏差图例2。

图23为本发明横隔板单元组装尺寸允许偏差图例1。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-8所示，本发明提供的一种曲线变截面钢箱梁加工制造方法，计科学合理，可以有效地在工厂制造时控制好钢箱梁的空间线形和整体几何尺寸，以提高钢箱梁制造精度，减小钢箱梁焊接加工时的变形，分散焊接内应力，对钢箱梁采取板单元加工，然后再进行节段的总拼装，满足《公路桥涵施工技术规范》要求同时实现钢箱梁线性控制及加工精度。本发明将钢箱梁分解为不同板单元分别加工，再将所加工的板单元采取倒拼装方式拼装成钢箱梁；板单元包括顶板单元、底板单元、腹板单元、隔板单元、以及横联和悬挑单元。拼装钢箱梁包括以下步骤：

步骤1、搭设倒拼装工装胎架；

步骤2、在倒工装胎架上铺装顶板单元；

步骤3、在顶板单元上拼装隔板单元；

步骤4、在顶板单元和隔板单元上拼装腹板单元；

步骤5、将顶板单元、隔板单元和腹板单元焊接成一体以形成三方箱体；

步骤6、搭设正拼装工装胎架；

步骤7、在正拼装工装胎架上铺装底板单元；

步骤8、将三方箱体拼装至底板单元以形成四方箱体；

步骤9、将横联和悬挑单元拼装至四方箱体上；

步骤10、在四方箱体上装配顶板剪力键以形成钢箱梁。

本发明在所述步骤1中，搭设倒拼装工装胎架时，采用H350*150*20*20H型钢为材料进行倒拼装工装胎架的搭设，倒拼装工装胎架搭需设于硬化地面上，倒拼装工装胎架的立柱采用T型钢，并用剪刀撑连接成整体以保证倒拼装工装胎架的强度和稳定性；倒拼装工装胎架各支撑立柱定点的连线线型需与钢箱梁底板线型保持一致，各支点连线的线型需与钢箱梁纵、横向坡度及预拱度数值相一致；倒拼装工装胎架需设置纵、横基线和基准点，其外设独立基准线和基准点；倒拼装工装胎架搭设完毕后需对其整体性连线标高进行测量并对实测数据存档，以确保线型与图纸一致、完全正确后才能铺设顶板单元；每次组拼装前均应对倒拼装工装胎架进行检测，做好检测记录，合格后方可进行下一次的组拼装。

本发明在所述步骤6中，搭设正拼装工装胎架时，正拼装工装胎架搭设在硬化地面上，正拼装工装胎架立柱采用T型钢并用剪刀撑连接成整体以保证正拼装工装胎架的强度和稳定性。

本发明在所述步骤2中，在倒工装胎架上铺装顶板单元时，顶板单元需校正至自然状态下与倒工装胎架完全贴合，禁止采用点焊、楔码方式强行将顶板单元与倒工装胎架贴合；过程中需精确测量以控制顶板单元铺装的定位精度，顶板单元在顺桥向方向不能出现偏移，当出现偏移时，需立即调整顶板单元定位，确保每块顶板单元的纵向中心线与桥梁中心线平行。

本发明在所述步骤7中，在正拼装工装胎架上铺装底板单元时，底板单元在正拼装工装胎架上制作，底板肋焊接时采用自动化设备对称施焊以控制焊接变形，底板单元在焊完校正至自然状态下后需与正拼装工装胎架完全贴合，禁止采用点焊、楔码方式强行将底板单元与正拼装工装胎架贴合。

本发明隔板单元在平台上制作，腹板单元在腹板工装上制作，隔板单元的隔板肋和腹板单元的腹板肋在焊接时均采用自动化设备对称施焊以控制焊接变形，并且每次焊接完均需校正后方可流转至下道工序，隔板单元和腹板单元均采用吊线锤检查以确保隔板和腹板铅锤于大地。

本发明在所述步骤5中，将顶板单元、隔板单元和腹板单元焊接成一体时，先将隔板单元与腹板单元立焊，后将隔板单元与顶板单元平焊，并对称施焊以控制焊接变形；根据每个断面腹板单元高度不同，隔板单元与腹板单元立焊在底板单元长度方向预留1-2米不焊，待在正拼装工装胎架上将三方箱体与底板单元完成拼装后再行焊接。

本发明在所述步骤10中，在四方箱体上装配顶板剪力键以形成钢箱梁后；需对钢箱梁进行校正、配钻螺栓孔，连接板采用冲钉精确定位，用普通螺栓压紧后对箱体进行配钻。

本发明加工板单元方法按照如下步骤进行：

步骤(1)、对加工材料进行放样、拼接、切割，过程中需进行焊缝探伤检验；

步骤(2)、对所加工板单元进行放线及零部件焊接边打磨；

步骤(3)、组装点焊板肋，过程中需进行焊缝探伤检验；

步骤(4)、板单元焊接，过程中需进行焊缝探伤检验；

步骤(5)、板单元矫正，即可。

本发明按照加工板单元方法加工顶板单元时，加工顶板单元的材料采用12mm厚钢板和22mm厚度钢板，在顺桥向主梁腹板线处以及横桥向横联处采用22mm厚钢板，其余部位均采用12mm厚钢板；顶板单元包括厚度为22mm的纵横联和厚度为12mm的钢模板，下料时纵横联将腹板定位线用洋冲标记出来以保证相邻钢箱梁箱体腹板单元不出现错边情况；下料时，纵横联不开设坡口，12mm钢模板开坡口；下料时分别将纵横联和钢模板单独下料，然后进行拼接，拼接时分两边拼接以保证顶板平整度及减少因顶板单元焊缝多产生的焊接变形。

本发明腹板单元包括腹板和板肋，腹板截面高度3m-6m，按照加工板单元方法加工腹板单元时，腹板单元下料按每个工装划分长度进行下料，将腹板单元内外均打出隔板单元的洋冲眼以便于组装定位隔板单元，腹板单元开设40度的外坡口，不留钝边；加工时一个工装位的腹板为整段，焊接完成后进行切割断开若干个腹板节段，每个腹板节段提前钻单侧，减少空中钻孔量；腹板单元的组装、焊接和矫正均与顶板单元相一致。

本发明隔板单元包括隔板面板、纵向和横向加劲板肋、人孔圈加劲板肋，按照加工板单元方法加工隔板单元时，将隔板面板放置在平整工装面上采用机器人按照先立缝后平缝、从中间朝两边对称施焊原则进行焊接以减小焊接变形，当纵向和横向加劲板肋及人孔圈加劲板肋的板厚＞16mm时采取开坡口的部分熔透焊缝，当纵向和横向加劲板肋及人孔圈加劲板肋的板厚≤16mm时采取普通角焊缝。

本发明隔板面板双面设隔板加劲板肋，并且隔板加劲板肋处于自由收缩端，焊接后四周边会出现不同程度的翘曲变形，需对隔板面板进行平面度矫正；对隔板单元进行矫正时，采取火焰矫正和机械矫正相结合方式进行，对于隔板面板中间局部鼓泡部位采取“梅花点”的均布点状火焰矫正方式进行矫正。

本发明按照加工板单元方法加工底板单元时，底板单元包括主梁底板单元和标准断面底板单元，下料时，需标记出腹板单元定位线，存在弧形的底板单元纵向加劲肋采用数控下料，底板单元纵向加劲肋两端钻孔，底板单元连接板进行划线配钻；底板单元为板条肋，组装时采用***组装设备同时对多条板条肋进行组装，主梁底板单元在反变形焊接胎架上进行焊接，采用板条肋自动焊接设备焊接，焊接完成后进行矫正处理。

本发明主梁底板单元在已超平处理的工装平台上采用火焰矫正方式校平，对板条肋焊缝对应部位的底板单元背面进行烘烤消应力处理，采用2米长铝合金板尺对校平后的主梁底板单元进行平整度检查；长度纵向上，底板单元焊接后搭设胎架检查、校正。

本发明板单元在加工时钢板采用矫平机矫平并采用预处理整体生产线进行钢板表面除锈及喷涂车间底漆，除锈等级达到Sa2.5；零部件采用等离子数控切割，板条采用多头直条切割机抽直条下料以确保下料精度，制孔采用数控平面钻。

本发明板单元在组装胎架上组装并以板件边缘和端头作为定位基准，组装前按样图所给出曲线坐标逐点连出曲线并在顶、底、腹板单元上画出横隔板定位中心线，在顶板上画出各条板肋定位线间距，在横隔板经过点上画出板肋定位点，在两横隔板间点画出腹板定位边线并在其中心线上分段用洋冲打出标记，控制顶底腹板单元铺装定位精度以确保每块底板单元的纵向中心线与桥梁中心线平行，控制横隔板与补强圈组装焊接后平面度，对于板肋板单元必须作样检查组装尺寸偏差，组装尺寸必须控制在规范以内，板肋板单元作样尺寸允许偏差见表1所示。

表1板肋板单元作样尺寸允许偏差表

序号	项目	允许偏差(mm)
			1	对角线	1.0
2	平行线间距离和分段尺寸	±1.0
			3	宽度、长度	+0.5～-1.0
4	加工样板的角度	±10’
			5	曲线样板上任意点偏离	1.0

本发明板单元在加工焊接时，组装焊接前清除待焊区域铁锈、氧化皮、油污及钢板预处理事车间底漆，焊道两侧清理范围均不低于30mm，板单元组装后需在24h内焊接，对待焊接区域湿度较大工况需在焊缝打磨后5h内施焊，焊接环境温度不低于0℃、湿度需小于80％，施焊时母材非焊接区域严禁焊接引弧，焊接后及时清除熔渣及飞溅物，多层焊接时需连续施焊并控制层间温度，每一层焊缝焊完后及时清除药皮、熔渣、溢流后再焊下一层；对接接头焊缝两端需设引弧板和熄弧板，焊接完毕后采用火焰切割去除引熄弧板并打磨平整。

本发明板单元在加工焊接后需对其进行矫正，采取火焰矫正和机械矫正相结合方式进行，对面板中间局部鼓泡采取“梅花点”均布点状火焰矫正方式，采用热矫正时加热温度在600～800℃，矫正后零件温度需缓慢冷却，忌用水急冷。零件矫正允许偏差如表2所示；板肋组装尺寸允许偏差如表3所示，表中字母见图21和图22；横隔板单元组装尺寸允许偏差如表4所示，表中字母见图23；其他零件组装尺寸允许偏差如表5所示。

表2零件矫正允许偏差(mm)

表3板肋组装尺寸允许偏差(mm)

表4横隔板单元组装尺寸允许偏差(mm)

表5其他零件组装尺寸允许偏差(mm)

本发明工装胎架制作精度高，工装胎架自身具有足够强度和稳定性，满足钢箱梁钢箱梁拼装需求，采用H350*150*20*20H型钢来搭设，各支撑立柱定点连线线型与钢箱梁底板线型保持一致。各支点连线的线型将钢箱梁纵、横向坡度及预拱度数值一并考虑进去。工装胎架搭设好后，对整体性连线标高进行测量以确保线型与图纸一致、完全正确后方铺设地板单元。胎架上设置纵、横基线和基准点；胎架外设置独立的基准线、基准点。每次组装前均对胎架进行检测，做好检测记录，确认合格后方进行下一次的组拼；每次胎架标高均考虑桥梁竖曲线及预拱度造成的影响。

本发明箱体横隔板加工精度高，包括周边几何尺寸、相邻边夹角控制和纵向板肋槽口位置精度控制，隔板下料尺寸偏差直接影响箱形的组装精度，控制横隔板与补强圈组装焊接后的平面度，平面度不合格横隔板在矫正合格后方能进行装配。

本发明顶、底、腹板单元下料精度高，按详图所给出曲线坐标逐点连出曲线，并在底、腹板上画出横隔板的定位中心线、顶板上在横隔板经过点上画出板肋定位点以防止横隔板中心与顶板上纵向板肋中心不一致。在两横隔板间应多点画出腹板定位边线，在其中心线上分段用洋冲打出标记。

本发明顶板单元铺装定位精度高，铺设底板单元时，随时精确测量，严格控制顶板单元铺装的定位精度，特别是顺桥向方向定位，不能出现较大偏移。当出现偏移时，需立即调整板单元定位，确保每块顶板单元纵向中心线与桥梁中心线平行。

本发明板单元质量控制措施

本发明钢板及板肋预处理的控制。控制措施：钢板采用矫平机矫平，保证板面的平面度；采用预处理整体生产线进行钢板表面除锈及喷涂车间底漆，除锈等级达到Sa2.5。

本发明下料、数控切割精度的控制。控制措施：零部件采用等离子数控切割，板条采用多头直条切割机抽直条下料，确保下料精度；制孔采用数控平面钻；抽条、等离子切割异形板及制孔必须首检合格后方可批量加工。

本发明板单元组装精度的控制。控制措施：1)板单元应在组装胎架上进行组装，每次组装前应对组装胎架进行检查，确认合格后方可组装；在组装板单元时应以板件的边缘和端头(非二次切头端)作为定位基准。2)组装前应严格按详图给出的曲线坐标逐点连出曲线，并在顶、底、腹板上画出横隔板的定位中心线、在顶板上画出各条板肋定位线的间距误差不能过大，一定要在横隔板经过的点上画出板肋的定位点以防止横隔板中心与顶板上纵向板肋中心不一至。在两横隔板间应多点画出腹板的定位边线，在其中心线上分段用洋冲打出标记。3)严格控制顶底腹板单元铺装的定位精度，特别是顺桥向方向的定位，不能出现较大偏移，当出现偏移时，必须立即调整板单元定位，确保每块底板单元的纵向中心线与桥梁中心线平行。4)横隔板单元严格周边几何尺寸、相邻边的夹角的控制和纵向板肋槽口位置精度的控制，控制横隔板与补强圈组装焊接后的平面度，平面度不合格的横隔板需矫正合格后才能进行装配。5)对于板肋板单元必须作样检查组装尺寸偏差，组装尺寸必须控制在规范以内，作样尺寸允许偏差见表1。

本发明板单元焊接质量的控制。1)施焊时应严格执行焊接工艺文件，质量检查人员应检查焊接工艺文件的贯彻执行情况。2)板单元组装前必须彻底清除待焊区域的铁锈、氧化皮、油污及钢板预处理事车间底漆等有害物，清理范围焊道两侧各不低于30mm。3)主要构件应在组装后24h内焊接，若超时，可依据实际情况对待焊接部位重新进行清理或去湿处理后进行施焊。对于梁段整体拼装和桥上焊接焊缝，由于环境湿度较大，焊接区容易生锈，打磨后的焊缝应及时焊接，间隔时间不宜大于5h。4)焊接工作宜在室内或防风防雨设施内进行，焊接低合金钢环境温度不应低于5℃，焊接普通碳素钢不应低于0℃，施焊环境湿度应小于80％。当不能满足上述要求时应采取必要的工艺措施及防护措施后进行焊接。5)施焊时母材的非焊接部位严禁焊接引弧，焊接后应及时清除熔渣及飞溅物。多层焊接时宜连续施焊，且应控制层间温度，每一层焊缝焊完后应及时清理检查，应在清除药皮、熔渣、溢流和其他缺陷后，再焊下一层。6)对接接头焊缝，其两端必须设置引弧板和熄弧板，其材料和坡口形式应与被焊工件相同。焊接完毕后采用火焰切割方式去除引熄弧板，并打磨平整，严禁用锤击落。7)焊接作业尽可能采用自动化设备进行焊接，特殊部位无法自动化设备焊接时可采用二保焊焊接，二保焊焊接选调持证焊工且技术能力较强的焊工进行焊接作业。

本发明板单元焊接变形及矫正的控制。1)焊接变形控制措施，①选择与控制合理的焊接顺序，即是防止焊接应力的有效措施，亦是防止焊接变形的最有效的方法之一。根据不同的焊接方法，制定不同的焊接顺序，埋弧焊一般采用逆向法、退步法；CO₂气体保护焊及手工焊采用对称法、分散均匀法；编制合理的焊接顺序的方针是“分散、对称、均匀、减小拘束度”。②板单元反变形控制焊接变形，主梁腹板、底板单元板肋焊接，采取在反变形胎架上进行焊接，其反变形胎架能有效的控制焊接产生的变形。③厚板对接焊后的变形主要是角变形，厚板焊接先焊正面的一部分焊道，翻转工件，碳刨清根后焊反面的焊道，再翻转工件，这样如此往复，直至焊满正面的各道焊缝。同时在施焊时要随时进行观察其角变形情况，注意随时准备翻身焊接，以尽可能的减少焊接变形及焊缝内应力。④在复杂构件焊缝较多情况下，应根据构件形状和焊缝的布置，采取先焊收缩量较大的焊缝，后焊收缩量较小的焊缝；先焊拘束度较大而不能自由收缩的焊缝，后焊拘束度较小而能自由收缩的焊缝以达到减小焊接应力的目的。

2)矫正控制措施，①对板单元的矫正，主要采取火焰矫正+机械矫正二者结合方式进行，对于面板中间局部鼓泡的，可采取“梅花点”的均布点状火焰矫正方式。②矫正后的板单元和梁段表面不得有凹痕和其它损伤。局部修整采用锤击时须加垫，不得直接锤击构件。③采用热矫时，加热温度应控制在600～800℃，严禁过烧。矫正后零件温度应缓慢冷却，温度降至室温前不得锤击钢料或用水急冷。零部件允许偏差见表2。

本发明板单元整体外观控制。严格按照焊接工艺评定执行焊接作业减少焊接变形；对于板型肋板单元，采用板肋***组装设备同时对多条板肋进行组装，减少焊疤打磨外观缺陷；施焊时母材的非焊接部位严禁焊接引弧；每道工序组焊后应及时清除药皮、熔渣、飞溅物、溢流、焊疤、气孔、咬边及其他外观缺陷。

本发明板单元尺寸允许偏差。(1)板肋板单元(含主梁底板和腹板板单元)组装尺寸的允许偏差应符合表3。(2)钢箱梁节段拼装横隔板单元组装尺寸允许偏差应符合表4规定。(3)其他零件组装尺寸允许偏差应符合表5规定。

本发明钢箱梁制作流程，为保证其焊接质量，钢箱梁节段的拼装方式，采取“倒拼装”方式，其拼装流程如下：

1.倒工装胎架搭设。采用H350*150*20*20H型钢来搭设，工装搭设在硬化地面上，工装立柱采用T型钢，并用剪刀撑连接成整体，保证工装有足够的强度和稳定性；工装搭设完毕后，必须报质检验收，实测数据存档。

2.顶板单元铺装。顶板单元必须校正至自然状态下与工装完全贴合，禁止采用点焊、楔码等方式强行将顶板与工装贴合；铺装完毕后，报质检验收，检查顶板单元拼装尺寸以及与工装贴合情况。

3.隔板单元拼装。隔板单元在平台上制作，隔板肋焊接时采用自动化设备对称施焊以控制焊接变形，焊完校正后方可流转至下道工序；隔板单元总装，采用吊线锤检查，确保隔板铅锤于大地。

4.腹板单元拼装。腹板单元在腹板工装上制作，腹板肋焊接时采用自动化设备对称施焊以控制焊接变形，焊完校正后方可流转至下道工序；腹板单元总装，采用吊线锤检查，确保腹板铅锤于大地。

5.隔板与腹板、顶板焊接。焊接顺序为：先隔板与腹板立焊，后隔板与顶板平焊，并对称施焊以控制焊接变形；根据每个断面腹板高度不同，隔板与腹板立焊在底板方向预留1-2米不焊，待正工装上三方箱体与底板完成拼装后再焊接。(注：图中悬挑、横联在正装时拼装)

6.预拼正装胎架搭设。工装搭设在硬化地面上，工装立柱采用T型钢，并用剪刀撑连接成整体，保证工装有足够的强度和稳定性；工装搭设完毕后，必须报质检验收，实测数据存档。

7.底板单元铺装。底板单元在正工装上制作，底板肋焊接时采用自动化设备对称施焊以控制焊接变形，焊完校正至自然状态下与工装完全贴合，禁止采用点焊、楔码等方式强行将底板与工装贴合。

8.四方箱体拼装。

9.横联和悬挑拼装。拼装完成后报质检检查，断面尺寸、箱体线形、与工装贴合度等，合格后方可施焊。

10.装配顶板剪力键。

11.校正、配钻螺栓孔。连接板采用冲钉精确定位，用普通螺栓压紧后对箱体进行配钻。

最后应说明的是：以上各实施例仅仅为本发明的较优实施例用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，当然更不是限制本发明的专利范围；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；也就是说，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内；另外，将本发明的技术方案直接或间接的运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种曲线变截面钢箱梁加工制造方法，其特征在于，将钢箱梁分解为不同板单元分别加工，再将所加工的板单元采取倒拼装方式拼装成钢箱梁；板单元包括顶板单元、底板单元、腹板单元、隔板单元、以及横联和悬挑单元。

2.根据权利要求1所述的一种曲线变截面钢箱梁加工制造方法，其特征在于，拼装钢箱梁包括以下步骤：

步骤1、搭设倒拼装工装胎架；

步骤2、在倒工装胎架上铺装顶板单元；

步骤3、在顶板单元上拼装隔板单元；

步骤4、在顶板单元和隔板单元上拼装腹板单元；

步骤5、将顶板单元、隔板单元和腹板单元焊接成一体以形成三方箱体；

步骤6、搭设正拼装工装胎架；

步骤7、在正拼装工装胎架上铺装底板单元；

步骤8、将三方箱体拼装至底板单元以形成四方箱体；

步骤9、将横联和悬挑单元拼装至四方箱体上；

步骤10、在四方箱体上装配顶板剪力键以形成钢箱梁。

3.根据权利要求2所述的一种曲线变截面钢箱梁加工制造方法，其特征在于，在所述步骤1中，搭设倒拼装工装胎架时，采用H350*150*20*20H型钢为材料进行倒拼装工装胎架的搭设，倒拼装工装胎架搭需设于硬化地面上，倒拼装工装胎架的立柱采用T型钢，并用剪刀撑连接成整体以保证倒拼装工装胎架的强度和稳定性；倒拼装工装胎架各支撑立柱定点的连线线型需与钢箱梁底板线型保持一致，各支点连线的线型需与钢箱梁纵、横向坡度及预拱度数值相一致；倒拼装工装胎架需设置纵、横基线和基准点，其外设独立基准线和基准点；倒拼装工装胎架搭设完毕后需对其整体性连线标高进行测量并对实测数据存档，以确保线型与图纸一致、完全正确后才能铺设顶板单元；每次组拼装前均应对倒拼装工装胎架进行检测，做好检测记录，合格后方可进行下一次的组拼装；

在所述步骤6中，搭设正拼装工装胎架时，正拼装工装胎架搭设在硬化地面上，正拼装工装胎架立柱采用T型钢并用剪刀撑连接成整体以保证正拼装工装胎架的强度和稳定性。

4.根据权利要求2所述的一种曲线变截面钢箱梁加工制造方法，其特征在于，在所述步骤2中，在倒工装胎架上铺装顶板单元时，顶板单元需校正至自然状态下与倒工装胎架完全贴合，禁止采用点焊、楔码方式强行将顶板单元与倒工装胎架贴合；过程中需精确测量以控制顶板单元铺装的定位精度，顶板单元在顺桥向方向不能出现偏移，当出现偏移时，需立即调整顶板单元定位，确保每块顶板单元的纵向中心线与桥梁中心线平行。

5.根据权利要求2所述的一种曲线变截面钢箱梁加工制造方法，其特征在于，在所述步骤7中，在正拼装工装胎架上铺装底板单元时，底板单元在正拼装工装胎架上制作，底板肋焊接时采用自动化设备对称施焊以控制焊接变形，底板单元在焊完校正至自然状态下后需与正拼装工装胎架完全贴合，禁止采用点焊、楔码方式强行将底板单元与正拼装工装胎架贴合。

6.根据权利要求2所述的一种曲线变截面钢箱梁加工制造方法，其特征在于，隔板单元在平台上制作，腹板单元在腹板工装上制作，隔板单元的隔板肋和腹板单元的腹板肋在焊接时均采用自动化设备对称施焊以控制焊接变形，并且每次焊接完均需校正后方可流转至下道工序，隔板单元和腹板单元均采用吊线锤检查以确保隔板和腹板铅锤于大地；

在所述步骤5中，将顶板单元、隔板单元和腹板单元焊接成一体时，先将隔板单元与腹板单元立焊，后将隔板单元与顶板单元平焊，并对称施焊以控制焊接变形；根据每个断面腹板单元高度不同，隔板单元与腹板单元立焊在底板单元长度方向预留1-2米不焊，待在正拼装工装胎架上将三方箱体与底板单元完成拼装后再行焊接；

在所述步骤10中，在四方箱体上装配顶板剪力键以形成钢箱梁后；需对钢箱梁进行校正、配钻螺栓孔，连接板采用冲钉精确定位，用普通螺栓压紧后对箱体进行配钻。

7.根据权利要求1所述的一种曲线变截面钢箱梁加工制造方法，其特征在于，加工板单元方法按照如下步骤进行：

步骤(1)、对加工材料进行放样、拼接、切割，过程中需进行焊缝探伤检验；

步骤(2)、对所加工板单元进行放线及零部件焊接边打磨；

步骤(3)、组装点焊板肋，过程中需进行焊缝探伤检验；

步骤(4)、板单元焊接，过程中需进行焊缝探伤检验；

步骤(5)、板单元矫正，即可。

8.根据权利要求7所述的一种曲线变截面钢箱梁加工制造方法，其特征在于，按照加工板单元方法加工顶板单元时，加工顶板单元的材料采用12mm厚钢板和22mm厚度钢板，在顺桥向主梁腹板线处以及横桥向横联处采用22mm厚钢板，其余部位均采用12mm厚钢板；顶板单元包括厚度为22mm的纵横联和厚度为12mm的钢模板，下料时纵横联将腹板定位线用洋冲标记出来以保证相邻钢箱梁箱体腹板单元不出现错边情况；下料时，纵横联不开设坡口，12mm钢模板开坡口；下料时分别将纵横联和钢模板单独下料，然后进行拼接，拼接时分两边拼接以保证顶板平整度及减少因顶板单元焊缝多产生的焊接变形；

腹板单元包括腹板和板肋，腹板截面高度3m-6m，按照加工板单元方法加工腹板单元时，腹板单元下料按每个工装划分长度进行下料，将腹板单元内外均打出隔板单元的洋冲眼以便于组装定位隔板单元，腹板单元开设40度的外坡口，不留钝边；加工时一个工装位的腹板为整段，焊接完成后进行切割断开若干个腹板节段，每个腹板节段提前钻单侧，减少空中钻孔量；腹板单元的组装、焊接和矫正均与顶板单元相一致。

9.根据权利要求7所述的一种曲线变截面钢箱梁加工制造方法，其特征在于，隔板单元包括隔板面板、纵向和横向加劲板肋、人孔圈加劲板肋，按照加工板单元方法加工隔板单元时，将隔板面板放置在平整工装面上采用机器人按照先立缝后平缝、从中间朝两边对称施焊原则进行焊接以减小焊接变形，当纵向和横向加劲板肋及人孔圈加劲板肋的板厚＞16mm时采取开坡口的部分熔透焊缝，当纵向和横向加劲板肋及人孔圈加劲板肋的板厚≤16mm时采取普通角焊缝；

隔板面板双面设隔板加劲板肋，并且隔板加劲板肋处于自由收缩端，焊接后四周边会出现不同程度的翘曲变形，需对隔板面板进行平面度矫正；对隔板单元进行矫正时，采取火焰矫正和机械矫正相结合方式进行，对于隔板面板中间局部鼓泡部位采取“梅花点”的均布点状火焰矫正方式进行矫正；

按照加工板单元方法加工底板单元时，底板单元包括主梁底板单元和标准断面底板单元，下料时，需标记出腹板单元定位线，存在弧形的底板单元纵向加劲肋采用数控下料，底板单元纵向加劲肋两端钻孔，底板单元连接板进行划线配钻；底板单元为板条肋，组装时采用***组装设备同时对多条板条肋进行组装，主梁底板单元在反变形焊接胎架上进行焊接，采用板条肋自动焊接设备焊接，焊接完成后进行矫正处理；

主梁底板单元在已超平处理的工装平台上采用火焰矫正方式校平，对板条肋焊缝对应部位的底板单元背面进行烘烤消应力处理，采用2米长铝合金板尺对校平后的主梁底板单元进行平整度检查；长度纵向上，底板单元焊接后搭设胎架检查、校正。

10.根据权利要求7所述的一种曲线变截面钢箱梁加工制造方法，其特征在于，板单元在加工时钢板采用矫平机矫平并采用预处理整体生产线进行钢板表面除锈及喷涂车间底漆，除锈等级达到Sa2.5；零部件采用等离子数控切割，板条采用多头直条切割机抽直条下料以确保下料精度，制孔采用数控平面钻；

板单元在组装胎架上组装并以板件边缘和端头作为定位基准，组装前按样图所给出曲线坐标逐点连出曲线并在顶、底、腹板单元上画出横隔板定位中心线，在顶板上画出各条板肋定位线间距，在横隔板经过点上画出板肋定位点，在两横隔板间点画出腹板定位边线并在其中心线上分段用洋冲打出标记，控制顶底腹板单元铺装定位精度以确保每块底板单元的纵向中心线与桥梁中心线平行，控制横隔板与补强圈组装焊接后平面度，板肋板单元组装尺寸偏差需控制在规范以内；

板单元在加工焊接时，组装焊接前清除待焊区域铁锈、氧化皮、油污及钢板预处理事车间底漆，焊道两侧清理范围均不低于30mm，板单元组装后需在24h内焊接，对待焊接区域湿度较大工况需在焊缝打磨后5h内施焊，焊接环境温度不低于0℃、湿度需小于80％，施焊时母材非焊接区域严禁焊接引弧，焊接后及时清除熔渣及飞溅物，多层焊接时需连续施焊并控制层间温度，每一层焊缝焊完后及时清除药皮、熔渣、溢流后再焊下一层；对接接头焊缝两端需设引弧板和熄弧板，焊接完毕后采用火焰切割去除引熄弧板并打磨平整；

板单元在加工焊接后需对其进行矫正，采取火焰矫正和机械矫正相结合方式进行，对面板中间局部鼓泡采取“梅花点”均布点状火焰矫正方式，采用热矫正时加热温度在600～800℃，矫正后零件温度需缓慢冷却，忌用水急冷。

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