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具有曲线线形的桥梁钢塔柱曲线控制方法实施方式

2022/07/16342 作者:佚名
导读:《具有曲线线形的桥梁钢塔柱曲线控制方法》所述的一种具有曲线线形的桥梁钢塔柱,其钢塔柱由若干呈曲线的钢塔节段连接而成,且该节段曲线线形与其在钢塔柱整体所处位置的曲线线形相对应。 所述的钢塔节段中,板厚方向内外壁板单元(13、9)和内外腹板单元(11,10)呈弧形曲线;板宽方向两侧的侧壁板单元(8)呈弧形曲线,且与内外壁板、内外腹板的曲线相匹配;同时该弧形曲线与其在钢塔柱整体所处位置的曲线线形相对应。

《具有曲线线形的桥梁钢塔柱曲线控制方法》所述的一种具有曲线线形的桥梁钢塔柱,其钢塔柱由若干呈曲线的钢塔节段连接而成,且该节段曲线线形与其在钢塔柱整体所处位置的曲线线形相对应。

所述的钢塔节段中,板厚方向内外壁板单元(13、9)和内外腹板单元(11,10)呈弧形曲线;板宽方向两侧的侧壁板单元(8)呈弧形曲线,且与内外壁板、内外腹板的曲线相匹配;同时该弧形曲线与其在钢塔柱整体所处位置的曲线线形相对应。

所述的钢塔节段由内壁板单元(13)、内腹板单元(11)、外壁板单元(9)、外腹板单元(10)和两侧的侧壁板单元(8)、横隔板单元(12)构成;内壁板单元(13)与内腹板单元(11)之间以及外壁板单元(9)与外腹板单元(10)之间用横隔板单元(6)和四个角壁板单元(7)连接,内、外腹板单元之间用横隔板单元(12)连接,侧壁板单元(8)与内壁板单元(13)、内腹板单元(11)、外壁板单元(9)、外腹板单元(10)焊接后形成箱体。

上述除角壁板单元外,其余的板单元均由钢板上焊接加劲肋(构成板块)后对接构成(形成单元)。

一种具有曲线线形的桥梁钢塔柱的曲线控制方法,其板单元制作时采取以下措施保证曲线线形:

(1)对板厚方向带曲线的内外壁板、内外腹板,采取了门切机下料工艺,在组装板块时,利用带曲线的胎型及自重确保曲线线形要求;(2)对内外壁板、内外腹板上的纵肋,采用门切机下料且用顶弯机顶出所需的弧形曲线;(3)对板宽方向带圆弧的侧壁板,利用数控切割机直接切割出弧线形,对其上的纵肋,在组装时直接按线装出弧线。

该发明曲线控制方法,其在组装时采取以下措施保证曲线线形:

(1)塔柱节段箱体的壁板和腹板单元的板块,在纵向加劲肋组装、焊接时设计制作了组装及焊接变形控制胎架,该胎架设置了纵向曲线和横向反变形,并且周边施以刚性固定;(2)在板块对接成板单元、板单元组装成块体、块体组装成箱体的整个过程中,所用的组装、焊接胎架全部按照塔柱曲线线形设计制做,使整个生产过程中的曲线线形都在控制之中。

该发明被使用在南京长江三桥钢塔柱制造中。由于钢塔结构复杂,组成零件多,壁板和腹板厚度较大,且焊缝密集(共有32条坡口角焊缝及多条隔板角焊缝)、几何精度要求极高,对曲线钢塔的制造,国内外又无经验可循,经反复研究分析,除了采取该发明措施外,还采用了如下控制技术:

1、研究确定了较为合理的钢塔节段防止和减小焊接变形的总体制造工艺方案。

如附图1和2所示,分别给出了组成钢塔节段的箱体中板单元和块体划分示意。箱体由内外块体、侧壁板板单元(8)、中间横隔板(12)和锚箱构成,而块体则是由壁板单元(9、13)、腹板单元(10、11)、角壁板和(7)边侧横板单元(6)构成。而内、外壁板单元由两个板块对接构成;内、外腹板由三块板块焊接成;由内、外块体、两个侧壁板、中间横隔板、锚箱构成箱体。

2、根据曲线塔段结构形式,对组成塔段的壁板、腹板及纵肋,采取了合理可行的曲线成型和控制技术:

a. 对板厚方向带曲线的内外壁板、内外腹板,采取了门切机下料工艺,在由板(1)组装板块(2)时,利用带曲线的胎架及自重确保曲线要求;而对其上的纵肋,采取了门切机下料、用顶弯机顶出曲线的工艺。

b. 对板宽方向带圆弧的侧壁板,采用了数控切割机下料工艺,直接下出弧线形;对其上的纵肋,在组装时直接按线装出弧线。

3、研究设计了带有曲线线形的板块组焊、板单元组焊、块体组焊、箱体组焊专用胎架,使整个生产过程中的曲线线形能得以控制。图3所示,组装时的工装包括保持角部直角角度的马板(14)、控制竖向和横向变形的竖向支撑(15)和横向支撑(16),外部有专用胎型(17)。

钢塔柱节段的壁板、腹板板块,在纵向加劲肋组装、焊接时,设计制作了组装及焊接变形控制胎架,该胎架设置了纵向曲线和横向反变形,并且周边施以刚性固定;在板块对接成板块单元(3)、板单元组装成块体(4)、块体组装成箱体(5)的整个过程中,所用的组装、焊接胎架全部按照塔柱曲线线形设计制做,使整个生产过程中的曲线线形都在控制之中。

4、采用合理、可行的焊接工艺、焊接顺序等,减小甚至消除焊接变形对曲线线形的影响。图4给出了箱体节段的制作示意图。

根据塔柱线形、结构特点及焊缝焊接要求,对焊缝坡口形式、坡口大小等进行了设计,并根据综合分析研究,确定了块体、箱体的焊接顺序和每道焊缝的填充量,对曲线线形的控制起到了重要作用。

合理优化钢塔节段在制造过程中板块、板单元、块体、箱体的焊接工艺,对焊接变形控制起到了较好效果。如:对板块纵肋焊接,通过试验,最终选择平角位的双嘴头C02气体保护焊对称施焊纵肋工艺,既可提高生产效率,又有利于保证纵肋的垂直度要求;考虑到壁板、腹板厚度较大,为了减小对接产生的角变形,其板单元对接时采用了埋弧自动焊双面焊工艺,坡口设计为不对称坡口,施焊时,先焊大坡口面、后焊小坡口面;对块体、箱体焊缝均采用在内外约束状态下的C02气体保护焊对称、同方向、同步焊接工艺,只是在块体时,焊缝金属填充量只完成1/2,以避免过大的焊接变形使得块体难以修整而影响箱体组装。

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