鋼製的工字形板樁牆型材的製作方法
2023-04-28 04:18:36 2
專利名稱：鋼製的工字形板樁牆型材的製作方法
技術領域：
本發明涉及一鋼製的工字形板樁牆型材(Spundwandprofil)。
例如已知作為派納(Peiner)鋼板樁牆的工字形板樁牆型材(見多特蒙德HSP Hoesch板樁牆和型材有限公司(HSP HoeschSpundwand und Profil GmbH)的「Hoesch鋼板樁牆」1/03或「派納鋼板樁牆」3/02供貨目錄摘錄)。
在這些公司樣本中表示了熱軋板樁牆型材，此型材包括兩個翼緣部分，這兩個翼緣部分在中間通過一腹板連接。在翼緣部分上連接著做成杵頭形的(keulenfrmig)連接尾段，它們用來安裝連接鎖止件。翼緣部分至少在外側基本上水平延伸。翼緣內側可以從翼緣中心出發向翼緣末端楔形縮小，或者如翼緣外側那樣，具有一基本上水平的走向。
在這種通過熱軋製造的板樁牆型材中，採用扁坯、鋼錠或者是採用所謂的Beam Blanks(軋制工字梁用的異形坯)作為原材料，其中後者已經具有接近最終尺寸和澆鑄橫截面。
在採用加熱的扁坯或鋼錠時，通過一預軋機將基本上矩形的橫截面加工到接近於工字形型材最終尺寸的形狀，接著在一由至少一個萬能(軋機)機架和鐓鍛機組成的精軋機中軋制到所要求的最終尺寸。在採用Beam Blanks(軋制工字梁用的異形坯)時，預軋可以僅僅限於少數幾個軋制道次，因為已經存在澆鑄到接近最終尺寸的橫截面。
精軋機分別由一用於粗製型材的外部以及內部加工的軋輥組組成。
此外這種工字形板樁牆型材用來支承地勢躍變和用來固定施工基坑和碼頭設施。這裡它們必須能夠承受大的水平力，這種力導致板樁牆垂直於其壁面受到相應的彎曲載荷。通常對於尺寸選擇決定性的是由板樁牆型材通過阻力矩(抗彎截面係數)所能承受的來自側面的土和/或水壓力的彎曲載荷。
根據需承受的載荷，這些板樁牆型材可以通過連接鎖止件或者是自身相連接，以製成由單個具有高的阻力矩(抗彎截面係數)的支承元件組成的封閉壁，或者也可以用於混合的板樁牆，其中通過連接鎖止件，例如U形或z形填充元件連接在工字形型材上。在後一種情況下，基本上只是工字形型材用作支承元件，而填充元件主要起密封作用。
根據所需要的工字形板樁牆型材的阻力矩(抗彎截面係數)，它們主要是在翼緣部分內採取不同結構高度及不同壁厚。
翼緣的做成杵頭形的連接尾段通常其幾何形狀按標準設計成這樣，即，可以僅僅用一種連接鎖止件彼此或相互組合地連接所有標準型材。
但是根據靜力學所要求的阻力矩(抗彎截面係數)常常不能被按標準可以供給的板樁牆型材所涵蓋。這裡例如可能出現這樣的情況，即需要具有這樣一種阻力矩(抗彎截面係數)的板樁牆型材，它超出標準的供貨目錄或者介於兩種可供貨的標準鋼板樁之間。
如果所要求的阻力矩(抗彎截面係數)介於兩種可供貨的標準板樁牆型材之間，那麼常常不經濟地選用最靠近的較大的、因此貴得多的型材。如果所要求的阻力矩(抗彎截面係數)超過標準供貨目錄，則可能必須製造全新的板樁牆型材。
一種新的通過熱軋製造的板樁牆型材意味著需要購置至少用於精軋機的昂貴的軋輥組，需要加大庫存和直至可提供質量可靠的、可出廠的產品為止的高的試軋費用。
按照現有技術，存在提高標準型材的阻力矩(抗彎截面係數)的不同方案，不用選擇不經濟的型材或者生產全新的相應地改變幾何形狀(主要是結構高度和翼緣厚度)的且只有用高的成本才能製造的型材。
為了避免這些缺點，試圖在保持標準型材幾何形狀的情況下按用戶要求提高阻力矩(抗彎截面係數)。
一種在實際中長久以來已知和已驗證的可能性是，在板樁牆型材的一個或兩個翼緣外側上焊上薄鋼板(參見「派納鋼板樁牆」3/02的供貨目錄摘錄)。這些薄鋼板最好設置在出現最大彎曲力矩的區域內。
焊接薄板成本高，並且由於出現了焊應力而需要對板樁牆型材進行後繼校準加工，由此帶來額外的費用。
提高標準型材阻力矩(抗彎截面係數)的另一種已知可能性是，通過在軋制過程中加大精軋輥的距離在翼緣內產生較大的平均壁厚(參見「Hoesch鋼板樁牆1/03」或「派納鋼板樁牆」3/02供貨目錄摘錄)。
在翼緣部分做成楔形時，規定由翼緣橫截面面積除以型材總寬度得到的平均值作為翼緣厚度尺寸。對於平行翼緣的型材，平均壁厚相當於翼緣部分內的名義壁厚。
這裡，精軋機外軋輥的確定平均翼緣厚度的開口尺寸在毫米範圍內加大，通過由此而造成的較大的型材結構高度使得在翼緣內的平均壁厚相應地加大。
但是缺點是，通過將外軋輥上移，除了較大的平均翼緣厚度外，還肯定要加大連接尾段的杵頭幾何尺寸。
為了保證符合要求的在板樁壁受力時杵頭(Keule)和標準連接鎖止件之間的充分緊固，在連接區內應保持公差比較小。在平均壁厚過大地提高時，杵頭尺寸便大得使標準連接鎖止件不再能通過杵頭拉起。
這種工藝方法帶來的結果是，必須重新以相當高的成本製造連接鎖止件。
因此本發明的目的是，提供一種板樁牆型材，用它可以避免現有技術的所述缺點。
這個目的用權利要求1或2實現。優良的改進結構以及實施此工藝的工具是從屬權利要求的內容。
按照本發明的構思，為了實現這個目的採用這樣一種工字形板樁牆型材，其中，對於一規定的標準型材，在連接尾段杵頭尺寸保持不變的情況下，加大翼緣區內的平均壁厚，其中平均壁厚的加大在通過熱軋製造板樁牆型材的過程中產生。
本發明還在通過熱軋製造的工字形板樁牆型材中設兩個在中間通過一腹板連接的翼緣部分，翼緣部分帶有與其連接著的做成杵頭形的用來安裝連接鎖止件的連接尾段，其中，在做成杵頭形的連接尾段之間，一個或兩個翼緣部分-在橫截面內看-中凸式地隆起。
這裡所選擇的說法「中凸式」理解成這樣的結構，其中例如隆起弧形地延伸或弧形地升高和重新下降在中間區域內直線地延伸或直線地升高和重新下降並在中間區域內同樣直線地延伸。
這樣產生的僅僅在翼緣部分內加大壁厚的優點是，可以經濟地通過熱軋在不改變必須保持的杵頭尺寸的情況下產生大的壁厚加大。由此避免了以往由於焊接薄板或由於可能會需要新的連接鎖止件而造成的高的成本。
在熱軋時按本發明的壁厚加大最好在精軋機內產生，其中，用於至少一個翼緣外表面外部加工的精軋輥具有產生壁厚加大所需要的表面輪廓。
按照本發明的另一個優良特徵，壁厚加大可以在翼緣外側和/或翼緣內側在一個或兩個翼緣部分上產生。
由此可以更加靈活地滿足用戶需要，這些需要可以是基於美學或工藝方面的。
當另一種優良結構中，壁厚加大可以在市場上可提供的平行和不平行翼緣的板樁牆型材中產生。
按照另一個特徵，在熱軋時按本發明產生的僅僅翼緣區的壁厚加大以一無臺階的過渡區過渡到做成杵頭形的連接尾段。
由此有利地避免了從應力和鏽蝕的觀點看有問題的、稜邊比較銳利的過渡，這種過渡例如在焊上矩形橫截面的薄板時形成。
在一種優良的改進結構中，無臺階過渡區由一錐形縮小段和一連接著連接尾段的弧形段組成。
壁厚加大部的表面輪廓可以用任意的造型與用戶要求相匹配。例如可以考慮基本上矩形或中凹或中凸的表面輪廓曲線。
本發明其他的特徵、優點和細節由對唯一一個附圖
的以下說明得到。
因為工字形板樁牆型材是雙重對稱的，在圖l中僅僅用局部橫截面表示按本發明製造的板樁牆型材。
板樁牆型材1由兩個在中間通過一腹板8連接的翼緣部分3組成。在翼緣部分3上連接著做成杵頭形的、用來安裝這裡未畫出的連接鎖止件的連接尾段4。
一熱軋的標準板樁牆型材的翼緣部分的外形輪廓用虛線輪廓線9表示，它基本上為水平走向。
在這個例子中，翼緣部分3的內側向外楔形縮小。但是也可以製造平行延伸的翼緣部分3，它上面連接著連接尾段4。
從按輪廓線9的標準板樁牆型材的外形尺寸出發，通過在熱軋過程中相應地校準精軋輥得到一限定在翼緣部分3上的加大的壁厚2。按照本發明，它可以設置在翼緣部分3的一個或兩個外側上和/或一個或兩個內側上。
如圖可見，杵頭形連接尾段4具有標準型材的原先幾何形狀，因此可繼續使用標準連接鎖止件。
加大的壁厚2最好僅僅這麼大，即，由杵頭尖垂直距離表徵的標準型材的最大輪廓高度不被對置的半翼緣超過。但是壁厚2的加大也可以按相應的用戶要求選擇得大一些。
由附圖的圖示還可以看到，從加大的壁厚2到杵頭形的連接尾段4的過渡區5做得無臺階。
在所示例子中，加大的壁厚2的表面輪廓基本上做成水平的，它以一錐形走向的段6和一連接在它上面的弧形段7過渡到連接尾段4。
加大的壁厚2的表面輪廓也可以有選擇地按照用戶要求具有正弦形、中凹或中凸形的曲線。
附圖標記表1工字形板樁牆型材2加大的壁厚3翼緣部分4連接尾段5無臺階過渡區6錐形段7弧形段8腹板9標準型材輪廓線
權利要求
1.鋼製的工字形板樁牆型材，具有兩個在中間通過一腹板(8)連接的翼緣部分(3)，翼緣部分帶有與其連接著的做成杵頭形的連接尾段(4)，用以安裝連接鎖止件，其中，對於一規定的標準型材，在連接尾段的杵頭尺寸保持不變的情況下，使翼緣部分內的平均壁厚加大，並且平均壁厚(2)的加大在通過熱軋製造板樁牆型材(1)的過程中產生。
2.通過熱軋製造的鋼製的工字形板樁牆型材，具有兩個在中間通過一腹板(8)連接的翼緣部分(3)，翼緣部分帶有與其連接著的做成杵頭形的連接尾段(4)，用以安裝連接鎖止件，其中，在做成杵頭形的連接尾段(4)之間，一個或兩個翼緣部分-在橫截面內看-中凸式地隆起。
3.按上述權利要求之一的板樁牆型材，其特徵為加大的壁厚(2)在精軋時產生。
4.按上述權利要求之任一項的板樁牆型材，其特徵為加大的壁厚(2)在翼緣(3)的外側和/或內側上產生。
5.按上述權利要求之任一項的板樁牆型材，其特徵為在平行和不平行翼緣的板樁牆型材中產生加大的壁厚(2)。
6.按上述權利要求之任一項的板樁牆型材，其特徵為加大的壁厚(2)與連接尾段(4)應保持的杵頭幾何形狀無關地產生。
7.按上述權利要求之任一項的板樁牆型材，其特徵為翼緣(3)外側和/或內側的加大的壁厚(2)以一無臺階的過渡區過渡到杵頭形連接尾段(4)。
8.按上述權利要求之任一項的板樁牆型材，其特徵為無臺階的過渡區(5)包括一錐形縮小的段(6)和一與其連接的弧形段(7)。
9.按上述權利要求之任一項的板樁牆型材，其特徵為加大的壁厚(2)的表面輪廓具有一正弦形曲線。
10.按上述權利要求之任一項的板樁牆型材，其特徵為加大的壁厚(2)的表面輪廓具有一基本上矩形的曲線。
11.按上述權利要求之任一項的板樁牆型材，其特徵為加大的壁厚(2)的表面輪廓具有一中凹或中凸的曲線。
12.用於製造按權利要求1的板樁牆型材的工具，所述工具包括一用於內部以及外部加工的軋輥組，用來精軋一預製的、做得接近最終尺寸的粗製型材，其特徵為用於對翼緣部分(3)的至少一個外側和/或內側進行外部和/或內部加工的精軋輥具有一種用以產生加大的壁厚(2)所需要的表面輪廓。
全文摘要
本發明涉及一種通過熱軋製造的鋼製的工字形板樁牆型材，它具有兩個在中間通過一腹板連接翼緣部分，翼緣部分帶有與其連接著的做成杵頭形的連接尾段。
文檔編號B21B1/082GK1813108SQ200480018307
公開日2006年8月2日 申請日期2004年4月20日 優先權日2003年8月25日
發明者W·德特莫, D·格羅特曼, A·哈斯勒 申請人:派納構架有限公司