专利名称：钢桁梁整体节点杆件样模制孔的方法
技术领域：
本发明涉及一种钢桁梁整体节点杆件样模制孔的方法，适用于桥梁钢结构其它类型杆件的制孔，也适用于建筑钢结构杆件的制孔。
背景技术：
钢桁梁整体节点杆件(简称杆件)是近十来年才得到应用，国内最早应用于芜湖长江大桥，应用于已建和在建的桥梁还有重庆朝天门大桥、武汉天兴洲大桥和南京大胜关大桥等，因其外形轮廓为非规则形状，故上述项目在宝鸡桥梁厂和山海关桥梁厂的制孔方法均采用进口的三维数控钻床钻孔，这种制孔的方法不足之处在于一方面进口的三维数控钻床价格昂贵，另一方面，三维数控钻床也不能完全满足现有钢桁梁较大整体节点杆件的制孔要求，通常还需结合整体覆盖式样板使用，外形尺寸较大的整体覆盖式样板的制作难度较大，周期较长，成本较高。国内还有采用先孔法制作钢桁梁整体节点杆件，从原理上讲是可行的，但在实际制造过程中由于制造误差，再加上多工序上的误差积累及焊接变形的影响，实际栓孔精度很难满足规范及钢梁架设要求。样箱又称整体固定式样板，常用于规则外形的H形或箱形杆件的制孔，直接用于非规则外形的整体节点杆件的制孔到现在为此还没有制造单位使用。
发明内容
本发明的目的是解决现有钢桁梁整体节点杆件的制孔技术中存在的不足，而提供一种既不必采用三维数控钻床，又能满足规范及钢梁架设要求的钢桁梁整体节点杆件样模制孔的方法，以提高施工进度，确保制孔精度，节省施工成本。本发明为了达到上述目的采取的技术措施是提供一种钢桁梁整体节点杆件样模制孔的方法，按如下步骤制孔
(1)、划线将组装、焊接、矫正完工并检测合格的钢桁梁整体节点杆件放置在划线平台上，上下盖板调整在各自所在的水平面上，杆件两侧腹板均处在铅垂位置，采用激光经纬仪分别划制杆件腹板纵向基准线、杆件腹板横向基准线、弦杆腹板连接孔群横向基准线、竖腹杆连接孔群纵向基准线、斜腹杆连接孔群横向基准线、斜腹杆连接孔群纵向基准线、杆件上盖板纵向基准线、弦杆上盖板连接孔群横向基准线；
⑵、在腹板上钻制定位孔将划好线并检测合格的杆件放置在样箱内，调整杆件，使其腹板上的纵、横基准线与样箱整体样板上对应的基准线对合，再采用锁紧装置将样箱与杆件锁紧，然后采用磁力钻钻制定位孔；
⑶、在腹板上制孔将定位孔钻制完工的杆件吊出样箱，先检查定位孔与基准线的对合情况，满足精度要求后，按侧位放置，即使杆件腹板处于水平放置，然后采用定位冲钉、工装螺栓及C型夹具将弦杆连接孔群钻孔样板、竖腹杆连接孔群钻孔样板、斜腹杆连接孔群钻孔样板与上侧腹板装夹，并复查所述三类钻孔样板上的基准线与杆件上的基准线对合情况，满足精度要求后，采用摇臂钻床接钻；钻完此侧腹板的栓孔后，将杆件翻转180°，采用同样的方法钻制另一侧腹板的栓孔；
⑷、上盖板定位孔将杆件翻转90°，使杆件上盖板处于水平放置，采用定位冲钉及C 型夹具将槽形转换钻孔样板安装在杆件上盖板，并对合样板和杆件的对应基准线，满足精度要求后，再使用磁力钻接钻上盖板定位孔；
(5)、上盖板制孔孔群栓孔接钻前必须先将弦杆上盖板连接孔群钻孔样板的定位基准线跟杆件上盖板纵向基准线、弦杆上盖板连接孔群横向基准线对合，然后采用定位冲钉、工装螺栓及C型夹具将钻孔样板与杆件上盖板固定，再采用摇臂钻床制孔；
(6)、下盖板制孔与上盖板的钻孔方法相同。本发明所述的杆件，同类的杆件采用同一样箱制孔。所述的样箱根据杆件的外形状态及其轮廓尺寸制作，对腹板不规则的整体节点部分，可将样箱的整体样板设计成与其同形，对下盖板不规则的整体节点部分，只需利用样箱钻制定位孔，样箱整体样板的高度设计低于下盖板的内表面。本发明的方法采用了对线的思路来复查定位孔孔位和钻孔样板装夹的准确性；杆件制孔前一般必须在杆件上做好基准线和检查线，作为杆件检测的基准，也是杆件工序间报检验收的基准；本发明利用杆件上的基准线和检查线，作为杆件在样箱的定位基准，也是检查定位孔孔位精度的基准，同时也是钻孔样板装夹时的复查基准。本发明的方法也采用了样箱制孔的思路钻制杆件两侧腹板各孔群的定位孔，由于整体节点杆件孔位分布变化较多，且外形不规则，按常规的样箱制孔思路难以设计样箱。尽管整体节点杆件孔位分布变化较多，但一般还是有一定的分布规律的。因只利用样箱制作定位孔，即只需找到少数相同的孔即可实现，从而解决了孔位分布变化较多造成不能采用样箱制孔的难题。另外按常规样箱的设计概念是需将整个杆件放在样箱内面，故只适用于外形规则的杆件，如只利用样箱制作定位孔，就不必要将整个杆件放在样箱内。样箱可根据杆件的外形状态及其轮廓尺寸制作而成，对腹板不规则的整体节点部分，可将样箱的整体样板设计成与其同形，对下盖板不规则的整体节点部分，因只利用样箱钻制定位孔，故可将样箱整体样板的高度设计成低于下盖板的内表面，即将下盖板不放置在样箱内。这样就解决了整体节点杆件外形不规则不能进样箱的问题。本发明还采用了样板接钻的制孔思路制孔，对于整体节点杆件，直接采用样板制孔难以解决的问题是杆件不同结构面的孔位相对位置精度。本发明利用样箱将杆件两侧腹板所有孔群的定位孔按精度要求完成，在定位孔处采用定位冲钉定位，并确认钻孔样板的基准线和杆件上的基准线对合，然后装夹钻孔样板，再采用摇臂钻接钻，这样就完全可以满足制孔孔位相对位置精度要求了。本发明的方法与现有技术相比，具有如下优点
①本发明的方法打破常规样箱的设计思路，以往是需将整个杆件放在样箱内，故只适用于外形规则杆件。本发明采用制作异形的专用样箱，且本发明只利用样箱制作定位孔， 故就不需将整个杆件放在样箱内，可将下盖板不规则整体节点部分留在样箱外面，这样就解决了整体节点杆件外形不规则不能进样箱的问题。②使用本发明的方法，解决了外形尺寸较大的整体覆盖式样板的制作难度大的问题，缩短了杆件样模制孔的周期，加快了施工进度。
③本发明提供了一种不必使用价格昂贵的三维数控钻床制孔的方法，完全能满足规范及钢梁架设要求的钢桁梁整体节点杆件样模制孔法，并确保了制孔精度，节省了施工成本。本发明的方法适用于桥梁钢结构其它类型杆件的制孔，也适用于建筑钢结构杆件的制孔。
图1为本发明钢桁梁整体节点杆件样模制孔的方法中的杆件划线示意图。图2为本发明中的杆件在样箱内钻制腹板定位孔示意图。图3为本发明中的杆件腹板钻孔样板钻孔示意图。图4为本发明中采用槽形转换钻孔样板钻制上盖板定位孔示意图。图5为本发明中上盖板钻孔样板钻孔示意图。图6为本发明中杆件钻孔完成后示意图。上述图中1-杆件，2-样箱，3-样箱整体样板，4-杆件支墩，5-样箱基准线，6_杆件腹板纵向基准线(也是弦杆腹板连接孔群纵向基准线)，7-杆件腹板横向基准线(也是弦杆腹板连接孔群横向基准线)，8_弦杆腹板连接孔群横向基准线，9-竖腹杆连接孔群纵向基准线，10-斜腹杆连接孔群横向基准线，11-斜腹杆连接孔群纵向基准线，12-杆件上盖板纵向基准线(也是弦杆上盖板连接孔群横向基准线)，13-弦杆上盖板连接孔群横向基准线， 14-杆件划线平台，15-弦杆腹板连接孔群钻孔样板，16-竖腹杆连接孔群钻孔样板，17-斜腹杆连接孔群钻孔样板，18-槽形转换钻孔样板，19-冲钉，20-弦杆上盖板连接孔群钻孔样板。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。实施例1 本发明的一种钢桁梁整体节点杆件样模制孔的方法，按如下步骤制孔 (1)、划线将组装、焊接、矫正完工并检测合格的钢桁梁整体节点杆件1放置在杆件划
线平台14上，上下盖板调整在各自所在的水平面上，两侧腹板均处在铅垂位置，采用激光经纬仪分别划制杆件腹板纵向基准线6、杆件腹板横向基准线7、弦杆腹板连接孔群横向基准线8、竖腹杆连接孔群纵向基准线9、斜腹杆连接孔群横向基准线10、斜腹杆连接孔群纵向基准线11、杆件上盖板纵向基准线12、弦杆上盖板连接孔群横向基准线13，如图1所示； ⑵、在腹板上钻制定位孔将划好线并检测合格的钢桁梁整体节点杆件1放置在样箱2 内，如图2所示，但图2中杆件1的下盖板不规则整体节点部分较大，样箱设计时就考虑到将其放置在样箱外，杆件1的下方采用杆件支墩4支撑；调整杆件使其弦杆腹板连接孔群纵向基准线6、杆件腹板横向基准线7与样箱整体样板3上对应的样箱基准线5对合，再采用锁紧装置将样箱与杆件锁紧，然后采用磁力钻钻制定位孔；
⑶、在腹板上制孔将定位孔钻制完工的杆件1吊出样箱2后，先检查定位孔与基准线的对合情况，满足精度要求后，按侧位放置，即使杆件腹板处于水平放置，然后采用定位冲钉、工装螺栓及C型夹具将弦杆腹板连接孔群钻孔样板15、竖腹杆连接孔群钻孔样板16、斜腹杆连接孔群钻孔样板17与上侧腹板装夹，并复查所述三类钻孔样板上的基准线与杆件1 上的基准线对合情况，满足精度要求后，采用摇臂钻床接钻，如图3所示；钻完此侧腹板的栓孔后，将杆件翻转180°，采用同样的方法钻制另一侧腹板的栓孔；
⑷、上盖板定位孔将杆件翻转90°，使杆件1上盖板处于水平放置，采用定位冲钉19 及C型夹具将槽形转换钻孔样板18安装在杆件上盖板，并对合样板和杆件的对应基准线， 满足精度要求后，再使用磁力钻接钻上盖板定位孔，如图4所示。(5)、上盖板制孔孔群栓孔接钻前先必须将弦杆上盖板连接孔群钻孔样板20的定位基准线跟杆件上盖板纵向基准线12、弦杆上盖板连接孔群横向基准线13对合，然后采用定位冲钉、工装螺栓及C型夹具将钻孔样板与杆件上盖板固定，再采用摇臂钻床制孔；如图 5所示。(6)、下盖板制孔与上盖板的钻孔方法相同。钻孔完成后的杆件如图6所示。本发明的一种钢桁梁整体节点杆件样模制孔的方法，适用于桥梁钢结构其它类型杆件的制孔，也适用于建筑钢结构杆件的制孔。
权利要求
1.一种钢桁梁整体节点杆件样模制孔的方法，其特征在于按如下步骤制孔(1)、划线将组装、焊接、矫正完工并检测合格的钢桁梁整体节点杆件放置在划线平台上，上下盖板调整在各自所在的水平面上，杆件两侧腹板均处在铅垂位置，采用激光经纬仪分别划制杆件腹板纵向基准线、杆件腹板横向基准线、弦杆腹板连接孔群横向基准线、竖腹杆连接孔群纵向基准线、斜腹杆连接孔群横向基准线、斜腹杆连接孔群纵向基准线、杆件上盖板纵向基准线、弦杆上盖板连接孔群横向基准线；⑵、在腹板上钻制定位孔将划好线并检测合格的杆件放置在样箱内，调整杆件，使其腹板上的纵、横基准线与样箱整体样板上对应的基准线对合，再采用锁紧装置将样箱与杆件锁紧，然后采用磁力钻钻制定位孔；⑶、在腹板上制孔将定位孔钻制完工的杆件吊出样箱，先检查定位孔与基准线的对合情况，满足精度要求后，按侧位放置，即使杆件腹板处于水平放置，然后采用定位冲钉、工装螺栓及C型夹具将弦杆连接孔群钻孔样板、竖腹杆连接孔群钻孔样板、斜腹杆连接孔群钻孔样板与上侧腹板装夹，并复查所述三类钻孔样板上的基准线与杆件上的基准线对合情况，满足精度要求后，采用摇臂钻床接钻；钻完此侧腹板的栓孔后，将杆件翻转180°，采用同样的方法钻制另一侧腹板的栓孔；⑷、上盖板定位孔将杆件翻转90°，使杆件上盖板处于水平放置，采用定位冲钉及C 型夹具将槽形转换钻孔样板安装在杆件上盖板，并对合样板和杆件的对应基准线，满足精度要求后，再使用磁力钻接钻上盖板定位孔；(5)、上盖板制孔孔群栓孔接钻前必须先将弦杆上盖板连接孔群钻孔样板的定位基准线跟杆件上盖板纵向基准线、弦杆上盖板连接孔群横向基准线对合，然后采用定位冲钉、工装螺栓及C型夹具将钻孔样板与杆件上盖板固定，再采用摇臂钻床制孔；(6)、下盖板制孔与上盖板的钻孔方法相同。
2.根据权利1所述的钢桁梁整体节点杆件样模制孔的方法，其特征在于所述的杆件， 同类的杆件采用同一样箱制孔。
3.根据权利1所述的钢桁梁整体节点杆件样模制孔的方法，其特征在于所述的样箱根据杆件的外形状态及其轮廓尺寸制作，对腹板不规则的整体节点部分，可将样箱的整体样板设计成与其同形，对下盖板不规则的整体节点部分，只需利用样箱钻制定位孔，样箱整体样板的高度设计低于下盖板的内表面。
全文摘要
本发明涉及一种钢桁梁整体节点杆件样模制孔的方法，制孔施工要点是钻孔前在杆件上制作好相关的基准线，然后将杆件放置在样箱内，采用磁力钻钻制杆件两侧腹板的所有孔群定位孔，杆件移出样箱后将定位孔跟基准线复查，统一无偏差了再装夹钻孔样板，接钻前需检查钻孔样板的基准线与杆件相应的基准线是否对合，确认对合后采用摇臂钻进行接钻。本方法可针对杆件的不同形式设计制造专用样箱，故不受加工范围的限制，同类杆件采用同一样箱制孔，可确保其统一性。钻孔样板定位采用定位冲钉和对合基准线两套定位体系相结合方式，从而保证了杆件接钻孔位的精度。采用本发明可替代三维数控钻床制孔，大大降低了施工成本。
文档编号B23B41/02GK102179540SQ20111010208
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月22日 优先权日2011年4月22日
发明者张海波, 朱本芳 申请人:海波重型工程科技股份有限公司