新型钢箱梁顶板单元结构及制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种在大型钢构桥梁制作中，能够有效保证顶板单元制作质量及精度的新型钢箱梁顶板单元结构及制作方法，由顶板、多块接板及多条U形肋组成，接板将U形肋断开，接板与顶板、U形肋之间均采用熔透焊接。焊接变形对板单元制作精度及质量影响较大。优点：一是通过对顶板单元预变形设置，减少熔透角焊缝的焊接变形；二是本发明所采用的预变形措施简单易行，不需要制作专用工装，实施效果明显。在保证制作质量的前提下，既缩短了制造周期，又取得了很好的经济效果；三是本发明取得了大量的试验数据，积累了熔透焊缝焊接变形的控制方法。
【专利说明】新型钢箱梁顶板单元结构及制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在大型钢构桥梁制作中，能够有效保证顶板单元制作质量及精度的新型钢箱梁顶板单元结构及制作方法，属于钢桥梁部件制造领域。
【背景技术】
[0002]近年来钢桥制造技术日趋成熟，大跨度钢箱梁板单元制作大多采用面板组装U形肋后在反变形胎架上焊接，然后加工周边坡口的制作工艺。板单元的制作质量及制造精度很容易得到控制。但是，根据结构设计需要，近年来出现一种特殊结构的板单元，此类板单元多用于索塔、锚墩及辅助墩处。梁段顶底板纵向加劲在横隔板处断开。横隔板与顶板、U形肋均采用熔透焊接。由于焊接收缩比较大，板单元制作时，隔板与面板连接部位易产生变形。面板应力不能及时释放导致平面度超差，使得焊后矫正工作量大，局部死弯矫正效果甚微。板单元制作质量相对较差，对节段制作带来很大影响。
【发明内容】
[0003]设计目的:避免【背景技术】中的不足之处，设计一种能够有效保证顶板单元制作质量及精度的新型钢箱梁顶板单元结构及制作方法，从而实现板单元制作，使其结构尺寸、平面度等工艺项点满足标准要求。
[0004]设计方案:由于顶板单元焊接变形主要体现在两个方面:1、接板焊接采用双面坡口，焊接完毕后易产生局部角变形，致使单元平面度超差。2、U形肋与接板熔透焊缝焊接完毕后内部应力不易释放，致使板单元产生局部变形，平面度超差。根据制作过程中的变形量检测及数据分析发现:板单元的变形主要是由于熔透焊缝的焊接引起的，而U形肋与顶板单元坡口角焊缝的变形相对要小的多。因此本发明需要解决的技术问题有以下几项:1)顶板单元焊接完毕后面板局部变形大，接板及U形肋焊接前需分别设置预变形，变形量的确定是此类顶板单元制作的关键。2 )顶板单元接板组焊完毕后，板单元焊接主要包括U形肋与顶板坡口角焊缝、U形肋与接板熔透焊缝，制作的关键在于采用合理的焊接顺序及焊接工艺以保证板单元制作质量。为此，为保证隔板与顶板熔透缝焊接作业，本发明在结构设计上，顶板单元主要由顶板、接板及U形肋等部分组成。顶板单元结构示意见图1。
[0005]根据结构特点，U形肋必须采用整体后装或增设嵌补段。由于横隔板间距较小，两侧设立嵌补段后中间段小于500mm，而且设置嵌补段还将增加横向对接缝。为此采用U形肋整体后装的制作工艺，板单元的变形主要通过一系列的反变形措施实现。顶板单元制作方案:钢板滚平预处理后，在平台上划出基准线、接板组装位置线及U形肋组装位置线，然后对顶板单元接板部位进行预弯，接板与顶板熔透焊缝焊接完毕后，组装U形肋钢衬垫并配装U形肋，再后在反变形胎架上船位焊接，焊接完毕后对面板进行修整，最后划线焰切周边坡口。顶板单元制作工艺流程:见图2。
[0006]技术方案1:一种新型钢箱梁顶板单元，由顶板、多块接板及U形肋组成，U形肋采用接板断开为多条U形肋，两条U形肋相对处与接板焊接、与顶板之间采用熔透焊接。[0007]技术方案2:—种新型钢箱梁顶板单元结构制作方法，钢板滚平预处理后，在平台上划出纵、横基准线，并以其为基准划接板组装位置线及纵肋组装位置线，相邻两接板位置线之间增加2-2.5mm工艺量，将面板平铺于板单元组装平台上，采用火焰矫正的方式将接板部位预弯25-30mm，然后按线组焊接板，并对变形进行矫正，保证U形肋组装前接板部位预弯8-10mm，然后组装钢衬垫，并配装U形肋，U形肋组装后先在平台上焊接接板与U形肋的熔透角焊缝，然后在反变形胎架上船位施焊U形肋与顶板坡口角焊缝，焊缝施焊时由两侧向中间对称施焊(板单元焊接顺序见图3)，焊接完毕后对板单元变形进行矫正，修正基线后，划线切割周边坡口。
[0008]本发明与【背景技术】相比，一是通过对顶板单元预变形设置，减少熔透角焊缝的焊接变形；二是本发明所采用的预变形措施简单易行，不需要制作专用工装，实施效果明显。在保证制作质量的前提下，既缩短了制造周期，又取得了很好的经济效果；三是本发明取得了大量的试验数据，积累了熔透焊缝焊接变形的控制方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是钢箱梁顶板单元结构示意图。
[0010]图2是顶板单元制作工艺流程示意图。
[0011]图3是顶板单元焊接顺序示意图。
【具体实施方式】
[0012]实施例1:参照附图1。一种新型钢箱梁顶板单元，由顶板1、多块接板2及U形肋3组成，U形肋3采用接板2断开为多条U形肋，两条U形肋3相对处与接板2熔透焊接、与顶板之间采用熔透焊接。U形肋3在接板2处断开，且与接板采用熔透焊接。熔透焊缝、坡口焊缝多，焊接变形大，矫正困难。
[0013]实施例2:—种新型钢箱梁顶板单元结构制作方法，钢板滚平预处理后，在平台上划出纵、横基准线，并以其为基准划接板组装位置线及纵肋组装位置线，相邻两接板位置线之间增加2-2.5mm工艺量，将面板平铺于板单元组装平台上，采用火焰矫正的方式将接板部位预弯25-30mm，然后按线组焊接板，并对变形进行矫正，保证U形肋组装前接板部位预弯8-10mm，然后组装钢衬垫，并配装U形肋，U形肋组装后先在平台上焊接接板与U形肋的熔透角焊缝，然后在反变形胎架上船位施焊U形肋与顶板坡口角焊缝，焊缝施焊时由两侧向中间对称施焊，焊接完毕后对板单元变形进行矫正，修正基线后，划线切割周边坡口。为减少变形，U形肋焊缝施焊前分别在顶板外表面及U形肋与隔板之间设置马板和型钢加劲，减少焊接过程中的变形。
[0014]下面以大榭第二大桥索塔区钢箱梁顶板单元制作为例，介绍本技术发明的【具体实施方式】:
板单元划线完毕后，先在组装胎架上进行预弯，重点控制接板间距及垂直度。然后安装反变形板条加劲，采用C02气体保护焊对称施焊接板熔透焊缝。焊缝无损检测完毕后，对变形进行矫正，并对板单元进行二次预弯。配装钢衬垫及U形肋。在反变形胎架上进行施焊，无损检测合格后，划线切割周边及坡口，完成板单元制作。
[0015]需要理解到的是:上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种新型钢箱梁顶板单元，其特征是由顶板(I)、多块接板(2)及U形肋(3)组成，U形肋(3)采用接板(2)断开为多条U形肋，两条U形肋(3)相对处与接板(2)焊接、与顶板之间采用熔透焊接。
2.根据权利要求1所述的新型钢箱梁顶板单元结构，其特征是:U形肋(3)在接板(2)处断开，且与接板采用熔透焊接。
3.根据权利要求1所述的新型钢箱梁顶板单元结构，其特征是:熔透焊缝、坡口焊缝多，焊接变形大，矫正困难。
4.一种新型钢箱梁顶板单元结构制作方法，其特征是:钢板滚平预处理后，在平台上划出纵、横基准线，并以其为基准划接板组装位置线及纵肋组装位置线，相邻两接板位置线之间增加2-2.5mm工艺量，将面板平铺于板单元组装平台上，采用火焰矫正的方式将接板部位预弯25-30mm，然后按线组焊接板，并对变形进行矫正，保证U形肋组装前接板部位预弯8-10mm，然后组装钢衬垫，并配装U形肋，U形肋组装后先在平台上焊接接板与U形肋的熔透角焊缝，然后在反变形胎架上船位施焊U形肋与顶板坡口角焊缝，焊缝施焊时由两侧向中间对称施焊，焊接完毕后对板单元变形进行矫正，修正基线后，划线切割周边坡口。
5.根据权利要求4所述的新型钢箱梁顶板单元结构制作方法，其特征是:为减少变形，U形肋焊缝施焊前分别在顶板外表面及U形肋与隔板之间设置马板和型钢加劲，减少焊接过程中的变形。
【文档编号】E01D101/30GK103711066SQ201310639866
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】薛宏强, 王岁利, 朱新华, 丁秀丽, 薛长利, 田刚毅 申请人:中铁宝桥集团有限公司