一种空间曲线型钢构件的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种针对空间曲线型钢箱梁、钢杆件等箱型钢构件，采取分级、多种制 造技术组合应用的方式，对制造的钢构件空间线型进行控制，使其达到设计结构要求的一 种空间曲线型钢构件的制造方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，城市钢结构、钢桥梁建设发展迅速，尤其是城市匝道钢桥梁市场日益增 大。城市匝道桥结构设计大多采用箱型、杆件结构，结构形式为小空间密加劲型，简单的桥 梁只有竖曲线，而较为复杂的具有平面曲线和竖曲线，最复杂的、制造难度大的实属平面曲 线、竖曲线、扭曲线型的组合线型结构。
[0003] 目前对于平面线型、竖向线型的钢构件制造技术已相对较为成熟，但对于平面曲 线、竖曲线、扭曲线型组合的空间曲线线型结构制造上还存在很大难度。以往采用以直代曲 方案，通过接缝处调整整体线型，但最终成桥线型往往不匀顺，虽然不影响结构的受力，但 桥梁外观很难实现美观的要求。
【发明内容】
[0004] 设计目的:避免【背景技术】中的不足之处，设计一种针对空间曲线型(空间曲线包括 平面线型、竖向线型、扭曲线型等多种线型的叠加）钢箱梁、钢杆件等箱型钢构件，采取分 级、多种制造技术组合应用的方式，对制造的钢构件空间线型进行控制，使其达到设计结构 要求的一种空间曲线型钢构件的制造方法。
[0005] 设计方案:为了实现上述设计目的，本发明以城市匝道桥空间曲线型钢构件制造 项目为依托，采取分级、分步骤的控制思路(先控制平面线型，再控制竖向线型、最后整体控 制扭曲线型)和多种技术组合(三维展开、数控焰割、辊板技术、胎型约束、多点顶压等技术） 的应用，实现空间曲线型钢构件的制造。
[0006] 空间曲线型钢构件制造方案:通过三维分析软件对曲线结构进行放样，并在放样 基础上增设加工工艺量，采用高精度数控设备下制零件，经过辊板、多点顶压技术实现板块 的曲线线型，再在板单元制作胎型上进行曲线板单元的组拼与线型控制，最后在钢构件组 拼胎型上完成钢构件整体制作。
[0007] 技术方案:一种空间曲线型钢构件的制造方法，⑴零件制作:采用三维CATIA分析 软件对曲线结构进行放样，求取空间曲线板的展开形状，并增设焰割补偿量、变形工艺量、 焊接工艺量等，通过高精度数控焰割设备下制零件;⑵曲面成型要求:对空间曲线板分析 计算板长方向最小曲率，通过辊板设备进行纵向预弯;在空间曲线板的特征点处，采用数控 顶压设备控制该点高程，使其各特征控制点满足设计要求的空间曲线线型;⑶板单元制作 要求:在板单元制作胎型上，将板单元的面板与胎型对位定位并卡固，依次组装加劲肋，控 制加劲的组装间隙及角度，焊接时，应采用线能量小的工艺施焊;⑷钢构件制作要求:根据 钢构件特征点制作组拼胎型，保证钢构件底板特征点与胎型支撑密切，并依次组装隔板和 其他板件，保证所有件的密切度，从而实现钢构件的整体线型。
[0008] 本发明与【背景技术】相比，一是能够解决空间曲线型钢构件制造线型精度控制问 题，对于提高钢结构产品质量有着极其重要意义;二是所用设备均为工程常见机械，在施工 实施中额外增加费用不高，具有普遍适用性;三是使用过程中，需根据板单元、钢构件尺寸 及线型设计专用胎型，有效控制结构的制造尺寸及线型；四是该施工工装费用与传统制作 工艺所用工装费用相差不大，对制造成本无明显增加;五是本工艺方法易操作、成本低，对 产品线型控制效果明显，能够在同类项目中大面积推广;六是本申请从零件制作、曲线板成 型、曲线板单元制作、钢构件制作等关键工序进行控制，保证每个步骤的制作质量符合相关 国家、行业标准的要求，能够确保最终产品的质量。
【附图说明】
[0009] 图1是板单元制作线型控制示意图，图1中的顶板特征点标高参数表(mm)如下：
图2是钢构件制作线型控制示意图中钢构件顶面示意图，各特征点标高参数表(mm)如 下：
图3是钢构件制作线型控制示意图中钢构件底面示意图，各特征点标高参数表(mm)如 下：
[0010] 图4是图2中B-B向的结构示意图。
[0011] 图5是图2中C一 C向的结构示意图。
[0012] 图6是钢构件组拼胎型示意图。
【具体实施方式】
[0013] 实施例1:参照附图1-5。一种空间曲线型钢构件的制造方法，⑴零件制作要求:钢 板须进行预处理，消除钢板中的乳制应力、运输残余应力，采用三维分析软件对曲线结构进 行放样，求取空间曲线板的展开形状，并结合制造工艺增设焰割补偿量、变形工艺量、焊接 工艺量等，通过高精度数控焰割设备下制零件;对空间曲线钢构件的隔板，因其为钢构件组 拼的内胎，应对尺寸进行严格控制，采用机械加工予以实现;⑵曲面成型要求:针对空间曲 线板线型，分析计算出空间曲线板沿板长方向的最小曲率，通过辊板设备进行预弯处理;结 合空间曲线板线型，计算特征点坐标数据，并以此为依据制作曲线板成型胎型，采用数控顶 压方式使其特征点达到线型要求;⑶板单元制作要求:将制作符合要求的曲线板在专用胎 型上卡固，根据基准线依次组装加劲肋，控制加劲的组装间隙及角度，焊接时，采用线能量 小的工艺施焊，对制作的板单元尺寸、线型进行整体检测，对局部偏差可采取热矫正措施进 行修整;⑷钢构件制作要求:根据钢构件线型要求，制作可调式组拼胎型(胎型采用型钢制 作成纵横梁、立柱及限位支撑体系），组拼时，保证钢构件的底板与胎型完全密切，对不密切 部位进行冷矫，使其符合组拼要求;按组装位置线依次组装隔板和其他板件，保证隔板与其 他板件的密切度，从而实现结构的整体线型，对钢构件线型局部超差部位，采用热矫正措 施。
[0014] 为了保证各项技术的实施效果，采取以下措施予以控制： ⑴对项目实施过程中所用机械设备的完好性进行检查，保证各设备处于良好运转状 ??τ 〇
[0015] ⑵根据钢构件线型设计制作组拼胎型，在胎型使用前应对控制尺寸、特征点等处 数据进行检测，符合组拼精度要求时方可投入使用。
[0016] ⑶在空间曲线型钢构件组拼过程中，采用顶压、限位等工装进行钢构件的尺寸、 线型的刚性约束，确保线型在公差要求范围内。
[0017] ⑷实施过程中，应采用高精度水准仪、全站仪(或经炜仪)等测量设备进行钢构件 制作精度的跟踪检测，保证产品过程质量达标。
[0018] 需要理解到的是:上述实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。
【主权项】
1. 一种空间曲线型钢构件的制造方法，其特征是： ⑴零件制作:采用三维CATIA分析软件对曲线结构进行放样，求取空间曲线板的展开 形状，并增设焰割补偿量、变形工艺量、焊接工艺量，通过高精度数控焰割设备下制零件； ⑵曲面成型要求:对空间曲线板分析计算板长方向最小曲率，通过辊板设备进行纵向 预弯;在空间曲线板的特征点处，采用数控顶压设备控制该点高程，使其各特征控制点满足 设计要求的空间曲线线型； (3)板单元制作要求:在板单元制作胎型上，将板单元的面板与胎型对位定位并卡固， 依次组装加劲肋，控制加劲的组装间隙及角度，焊接时，应采用线能量小的工艺施焊； ⑷钢构件制作要求:根据钢构件设计线型，制作能够约束钢构件轮廓尺寸、制造线型 的可调式胎型，保证钢构件底板特征点与胎型对应支撑的密切，并依次顶紧组装隔板和其 他板件，保证所有件的密切度，从而实现钢构件的整体线型。2. 根据权利要求1所述的空间曲线型钢构件的制造方法，其特征是： ⑴零件制作工艺:钢板须进行预处理，消除钢板中的乳制应力、运输残余应力，采用三 维CATIA分析软件对曲线结构进行放样，求取空间曲线板的展开形状，并结合制造工艺增设 焰割补偿量、变形工艺量、焊接工艺量等，通过高精度数控焰割设备下制零件;对空间曲线 钢构件的隔板，因其为钢构件组拼的内胎，应对隔板进行机加工处理，保证隔板尺寸偏差小 于1mm，对角线偏差小于2mm; ⑵曲面成型工艺:针对空间曲线板线型，分析计算出空间曲线板沿板长方向的最小曲 率，通过辊板设备进行纵向预弯处理;结合空间曲线板线型，计算曲线板板面特征点坐标数 据，并以此为依据制作曲面成型控制胎型，采用数控顶压设备控制特征点高程，使各特征控 制点符合设计要求的空间曲线线型； (3)板单元制作工艺:将制作符合要求的曲线板与板单元制作胎型对位摆放并卡固；根 据曲线板上基准线或基准点依次组装加劲肋，控制加劲肋的组装间隙及角度;焊接时，采用 线能量小的工艺施焊，施焊应分中、对称作业，尽量减少焊接变形;对制作的板单元尺寸、线 型进行整体检测，对局部偏差可采取热矫正措施进行修整； ⑷钢构件制作工艺:根据钢构件线型要求，制作能够约束钢构件轮廓尺寸、制造线型 的可调式专用胎型用于组拼;组拼时，保证钢构件底板特征点与胎型支撑完全密切，对不密 切部位进行冷矫处理，使其符合组拼要求;按组装位置线依次组装隔板和其他板件，保证隔 板与其他板件的密切度，从而实现钢构件整体制造线型;对制作的钢构件线型局部超差部 位，可采用热矫正措施予以修整。
【专利摘要】本发明涉及一种空间曲线型钢构件的制造方法，⑴零件制作：采用三维分析软件对曲线结构进行放样，求取空间曲线板的展开形状，并增设工艺量，通过高精度数控焰割设备下制零件；⑵曲面成型要求：针对空间曲线板分析计算板长方向最小曲率，通过辊板设备预弯，并对特征点采用数控顶压方式使其达到设计线型要求；⑶板单元制作要求：在专用胎型上卡固，依次组装加劲肋，控制加劲肋的组装间隙及角度，焊接时，应采用线能量小的工艺施焊；⑷钢构件制作要求：根据特征点制作专用胎型，保证钢构件底板与胎型密切，依次组装隔板和其他板件，保证所有件的密切度，从而实现结构的整体线型。
【IPC分类】B23P15/00
【公开号】CN105499927
【申请号】CN201510989994
【发明人】王晓辉, 康玉梅, 张亚娟, 李拴林, 雷云, 曹伟
【申请人】中铁宝桥集团有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月24日