裝配式鋼箱組合梁用底箱的加工方法
2023-05-22 03:09:21
裝配式鋼箱組合梁用底箱的加工方法
【專利摘要】本發明公開了一種裝配式鋼箱組合梁用底箱的加工方法，包括以下步驟：A、將鋼卷開卷、校平、並按照設計尺寸分別切割成等長的底板和頂板、再進行預處理；B、將預處理後的底板藉助輸送設備經分料區運至冷壓成型工序，藉助成型設備將底板的兩側邊分別冷壓成半圓弧狀、形成C型；預處理後的頂板吊運至頂板開孔工序，在頂板與連接件的擬焊接處開孔；同時，組焊與底板和頂板等長的連接件；C、將成型的底板吊裝至底箱組焊工序，藉助拱形的工裝固定，然後在底板上沿軸向方向焊接連接件；D、將開孔後的頂板吊運至底板上，採用塞焊完成頂板的定位焊接。本發明採用流水線式生產、在工廠中實現了底箱的大規模加工和組裝。
【專利說明】裝配式鋼箱組合梁用底箱的加工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種箱梁結構的加工方法，尤其是一種適用於工業化加工、結構穩定的裝配式鋼箱組合梁用底箱的加工方法。
【背景技術】
[0002]混凝土橋的病害多發及對混凝土結構耐久性的質疑，開始讓工程界更多的關注較混凝土橋及鋼結構橋梁更具有經濟優勢的鋼-混凝土組合結構橋梁，如申請號為200920282539.5的專利公開的鋼腹板混凝土組合箱梁，其包括鋼製上翼板、鋼管混凝土底箱、左右波形鋼腹板構成的箱梁，在鋼管混凝土底板中含有預應力筋。該鋼-混凝土組合結構橋梁的上翼板、鋼管混凝土底箱的鋼結構部分、以及左右波形鋼腹板等均在工廠中預製、拼裝，有利於實現橋梁構件的預製化、工廠化、標準化生產，確保施工質量，且鋼管混凝土底箱以鋼與混凝土之間的組合使用大幅度降低了橋梁的自重，不超過普通鋼筋混凝土橋梁自重的40%，這比傳統的波形鋼腹板橋梁減小20%?30%，降低了下部結構的工程量及規模，降低了工程造價，提高了抗震性能。但是由於鋼管混凝土底箱為在鋼製的底箱中混凝土灌注形成，其在受到荷載作用下、箱室腹腔內的混凝土與鋼板之間存在相對滑移，從而對整體的結構穩定性產生不利影響，造成安全隱患。
[0003]申請號為201120053439.2的專利公開了一種用於鋼箱疊合梁鋼箱底板連接件，其在底箱腹腔內部設置有連接件作為結構筋組件，所述連接件直接放置在底箱中連接上下金屬板，所述連接件可以採用桁架式結構或網式桁架式結構。但是底箱的跨徑較大(一般為30m)、高度較小約為15cm、寬度約為f 2m，如何將連接件安裝入底箱的狹長的腹腔內、如何能夠將連接件穩定牢固地與底箱的上下鋼板進行連接、以及如何能夠防止底箱在加工過程中出現反拱現象等生產工藝的設計，是實際大規模預製鋼箱梁中亟待解決的技術問題。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是提供一種裝配式鋼箱組合梁用底箱的加工方法，將底箱採用分體式加工，利用塞焊技術以及反變形技術有效解決了結構筋組件的定位、底箱變形等問題，形成了工藝簡單、適於大規模工廠化生產的加工方法。
[0005]為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是:
一種裝配式鋼箱組合梁用底箱的加工方法，所述底箱的結構中包括鋼箱體、和設置在鋼箱體內的結構筋組件，所述底箱的加工方法包括以下步驟:
A、將鋼卷開卷、校平、並按照設計尺寸分別切割成等長的底板坯料和頂板坯料、再進行調質預處理；
B、將預處理後的底板坯料藉助輸送設備經分料區傳輸至冷壓成型工序，藉助成型設備將底板坯料的兩側邊分別冷壓成半圓弧狀、形成兩端橫斷面呈C型的底板；預處理後的頂板坯料傳輸至頂板開孔工序，在頂板與結構筋組件的擬焊接處開工藝通孔；同時，組焊與底板等長且高度匹配的結構筋組件；C、將底板傳輸至底箱組焊工位、並藉助工裝限形定位，然後在底板上沿軸向方向焊接結構筋組件；
D、將開有工藝孔的頂板傳輸至底板上，藉助工藝通孔實現破口焊完成頂板與結構筋組件的定位焊接，形成由底板、頂板和結構筋組件組成的雙端面圓弧狀扁箱體結構的鋼箱體。
[0006]優選的，步驟B中底板的結構中位於兩側的半圓弧末端是一小段平行於底板下平面的延伸直邊，該直邊的寬度為2?20mm。在半圓弧的末端採用延伸的直邊結構，保證了與頂板形成同曲率的平面破口對接焊，另一方面有利於底板與頂板的結構筋組件的定位與焊接，而在力學結構上使衝擊負荷的應力避免傳導到半圓弧這個薄弱環節。
[0007]優選的，所述結構筋組件的結構中包括上襯板和下襯板以及焊接在上襯板與下襯板之間的加工成波浪形的螺紋鋼筋，預加工焊接形成桁架式結構。所述上襯板和下襯板採用方鋼，一方面方鋼的平面結構與底板或者/和頂板的接觸面積較大，有利於焊接；另一方面的結構可以將頂板和底部的邊緣分別搭接在方鋼的平面上，有利於實現定位。
[0008]上述加工方法中將底箱分解為底板、頂板和結構筋組件分別進行加工，最後組焊在一起，不僅實現了各部件的定位，而且耐衝擊能力增強，整體性好，韌性高，抗彎性強，尤其是底板的直線段與半圓弧段由一塊鋼板利用冷壓技術成型，避免應力集中。
[0009]採用上述技術方案產生的有益效果在於:(I)本發明採用工廠預製的方法解決了傳統底箱施工複雜、工期長、自重大的缺點，有利於實現自動化生產加工、縮短工期並保障質量；(2)本發明採用分體加工、組合焊接定位方法實現了結構筋組件與底板和頂板的定位連接，使底箱的內部應力有效作用於整個箱體、提高了底箱結構的穩定性；(3)在進一步改進的方案中，底板的直線段與半圓弧段由一塊鋼板利用冷壓技術成型，提高了箱體的整體抗衝擊能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是底箱的橫斷面結構示意圖；
圖2是圖1中A處的結構示意圖；
其中，1、頂板，2、結構筋組件，2-1、上襯板，2-2、螺紋鋼筋，2-3、下襯板，3、底板，4、鋼箱體。
【具體實施方式】
[0011]一種裝配式鋼箱組合梁用底箱的加工方法，所述底箱的結構中包括鋼箱體4、和設置在鋼箱體4內的結構筋組件2。本實施例中以跨徑30m、梁高為1.8m、梁寬3.7m的裝配式鋼箱組合梁為例，說明其底箱的加工方法，該底箱跨徑30m、高度15cm、寬度為1.2m，鋼箱體4內均布有4組結構筋組件2。在工廠中製備該底箱具體包括以下步驟:
A、將鋼卷開卷、校平、並按照設計尺寸分別切割成等長的底板坯料和頂板坯料，再進行調質預處理。採用開卷機、校平機將鋼卷展開、初校、精校成平整度符合要求的鋼板，並由輥輪輸送設備運至裁剪工位，按照設計要求藉助剪板機先縱剪、再橫剪，實現底板坯料和頂板坯料的裁剪、下料。底板坯料和頂板坯料的長度相等30m，寬度不同。經裁剪的坯料經輥輪輸送設備運至預處理工位，經拋丸、噴漆、烘乾完成去氧化皮處理。
[0012]本工序關鍵是利用PLC控制開卷、預處理的速度與輸送設備傳輸速度的匹配。[0013]B、將預處理後的底板坯料藉助輸送設備經分料區傳輸至冷壓成型工序，藉助成型設備將底板坯料的兩側邊分別冷壓成半圓弧狀、形成兩端橫斷面呈C型的底板3 ;預處理後的頂板坯料傳輸至頂板開孔工序，在頂板與結構筋組件2的擬焊接處開工藝通孔；同時，組焊與底板3等長且高度匹配的結構筋組件2。
[0014]預處理後的平板狀的底板坯料藉助輥輪輸送設備經分料區直接運至冷擠壓成型工序，在該工序藉助多輥擠壓、分步曲率導引的方法冷彎成型，經過18道壓輥，6道成型輥碾壓，分步漸進式將底板坯料兩側的鋼板折彎，將底板坯料兩側逐漸冷軋成半圓弧狀，且半圓弧的末端還預留與半圓弧相切、平行於底板下平面的延長直邊，該直邊寬疒20mm，形成橫斷面呈中間為直線段、兩側為半圓段、半圓段外側延續疒20mm延長直邊的類似兩端半圓弧(C形)折彎結構，半圓弧的直徑即為底箱的高度。
[0015]預處理後的頂板坯料由輥輪輸送設備運送至分料區後經橫向輸送滾床輸送至緩衝區，再藉助軌道車或者設置在緩衝區上方的吊裝設備傳輸至頂板開孔工位，在該工位藉助等離子割孔機完成頂板坯料的開工藝通孔，完成頂板的處理。通孔的位置與結構筋組件的擬焊接處相對應。
[0016]同時組焊結構筋組件2，所述結構筋組件2採用多種形式，如肋板孔式結構筋組件、桁架式結構筋組件、網式桁架式結構筋組件或焊釘連接式結構筋組件。無論採用哪種形式的結構筋組件，其固定焊接的原理相似，本實施例中以桁架式結構筋組件為例說明結構筋組件在本發明中的焊接。桁架式結構筋組件2的結構中包括上襯板2-1和下襯板2-3以及焊接上襯板2-1與下襯板2-3之間的加工成波紋狀的螺紋鋼筋2-2，預加工焊接形成桁架式結構，所述上襯板2-1、下襯板2-3採用方鋼，螺紋鋼筋2-2採用帶肋鋼筋。帶肋鋼筋有利於與混凝土形成握合力，而上襯板2-1、下襯板2-3採用方鋼一方面有利於增大焊接面積，另一方面有利於頂板I與底板3的定位。
[0017]C、將成型的底板3傳輸至底箱組焊工位，藉助工裝限形定位，然後在底板3上沿軸向方向焊接結構筋組件2。
[0018]限形定位的工裝沿底板3的軸向方向呈拱形。具體的，加工成C型的底板3由真空吸盤吊車搬運至底箱組焊工位的驅動滾床上，底板3下方的升降定位工裝將底板3託起，所述升降定位工裝沿底板3的軸向方向呈中部稍隆起的上弦弓形，底板3的兩端藉助配重塊下壓、固定；然後在底板上沿軸向方向焊接桁架式結構筋組件的下襯板2-3，下襯板的焊點為螺紋鋼筋2-2的波谷位置，底板3的直邊邊緣搭接在上襯板2-1的平面上，便於定位。採用上弦弓形的升降定位工裝後，使焊接的底箱成上弦弓形或者平板狀，避免形成下弦弓形，提高底箱的抗衝擊能力。
[0019]限形定位的工裝還可以採用三點支撐限位，即底板3的兩端藉助等高的卡具固定、中間藉助高於兩端卡具5?10mm的卡具固定。
[0020]所述結構筋組件2設置3飛組，平行均布在底箱的鋼箱體4內。其中兩側的結構筋組件2對稱設置在底板3與頂板I的連接處，且底板3與頂板I的邊沿分別搭接在上襯板2-1的平面上、形成焊縫。
[0021]D、將開有工藝孔的頂板I傳輸至底板3上，藉助工藝通孔實現破口焊完成頂板I與結構筋組件2的定位焊接，形成由底板3、頂板I和結構筋組件2組成的雙端面圓弧狀扁箱體結構的鋼箱體4。[0022]完成底板3與結構筋組件2的下襯板2-3定位焊接後，將頂板I藉助帶有真空吸盤的吊車吊運至底板3的上方，頂板的兩側邊搭接在上襯板2-1上，並將頂板I上的開孔位置與螺紋鋼筋2-2的波峰位置相對應。底板3與頂板I之間的邊沿留有f 5_的間隙，便於形成穩定的焊接結構。
[0023]頂板I與結構筋組件2的焊接首先完成兩側的焊縫，再依次對稱向內側焊接。底板3與上襯板2-1的焊接採用自動埋弧焊焊接。在頂板I與結構筋組件2焊接時，也需要限形定位工裝的固定。
[0024]完成底箱的組焊後，升降定位工裝下降、底箱落至驅動滾床上，在驅動滾床的作用下、底箱進入下一工序。
[0025]綜上，本發明採用流水線式生產、在工廠中實現了底箱的大規模加工和組裝，有利於縮短建橋的工期、且不受自然環境的影響加工的質量有保障，有利於實現規模化生產。
【權利要求】
1.一種裝配式鋼箱組合梁用底箱的加工方法，所述底箱的結構中包括鋼箱體(4)、和設置在鋼箱體(4)內的結構筋組件(2)，其特徵在於所述底箱的加工方法包括以下步驟:A、將鋼卷開卷、校平、並按照設計尺寸分別切割成等長的底板坯料和頂板坯料、再進行調質預處理；B、將預處理後的底板坯料藉助輸送設備經分料區傳輸至冷壓成型工序，藉助成型設備將底板坯料的兩側邊分別冷壓成半圓弧狀、形成兩端橫斷面呈C型的底板(3);預處理後的頂板坯料傳輸至頂板開孔工序，在頂板與結構筋組件(2)的擬焊接處開工藝通孔；同時，組焊與底板(3)等長且高度匹配的結構筋組件(2)；C、將底板(3)傳輸至底箱組焊工位、並藉助工裝限形定位，然後在底板(3)上沿軸向方向焊接結構筋組件(2)；D、將開有工藝孔的頂板(I)傳輸至底板(3)上，藉助工藝通孔實現破口焊完成頂板(I)與結構筋組件(2)的定位焊接，形成由底板(3)、頂板(I)和結構筋組件(2)組成的雙端面圓弧狀扁箱體結構的鋼箱體(4 )。
2.根據權利要求1所述的裝配式鋼箱組合梁用底箱的加工方法，其特徵在於步驟B中底板(3)的結構中位於兩側的半圓弧末端是一小段平行於底板(3)下平面的延伸直邊，該直邊的寬度為2?20mm。
3.根據權利要求2所述的裝配式鋼箱組合梁用底箱的加工方法，其特徵在於所述結構筋組件(2)的結構中包括上襯板(2-1)和下襯板(2-3)以及焊接在上襯板(2-1)與下襯板(2-3)之間的加工成波浪形的螺紋鋼筋(2-2)，預加工焊接形成桁架式結構。
4.根據權利要求3所述的裝配式鋼箱組合梁用底箱的加工方法，其特徵在於所述結構筋組件(2)設置3飛組，平行均布在底箱的鋼箱體(4)內。
5.根據權利要求4所述的裝配式鋼箱組合梁用底箱的加工方法，其特徵在於其中兩側的結構筋組件(2 )對稱設置在底板(3 )與頂板(I)的連接處，且底板(3 )與頂板(I)的邊沿分別搭接在上襯板(2-1)的平面上、形成焊縫。
6.根據權利要求1所述的裝配式鋼箱組合梁用底箱的加工方法，其特徵在於步驟D中頂板(I)的焊接首先完成兩側的焊縫，然後再依次對稱向內側焊接。
7.根據權利要求1所述裝配式鋼箱組合梁用底箱的加工方法，其特徵在於步驟C中限形定位的工裝沿底板(3)的軸向方向呈拱形；或者採用三點支撐限位，底板(3)的兩端藉助等高的卡具固定、中間藉助高於兩端卡具5?10mm的卡具固定。
【文檔編號】E01D21/00GK103437273SQ201310370635
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月23日 優先權日:2013年8月23日
【發明者】李來賓, 鄭會璽, 馬朝波, 石英傑, 司魁, 王瓏, 趙志斌 申請人:邢臺路橋千山橋梁構件有限責任公司