专利名称：一种三曲箱形钢连桥及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种大型钢桥，具体是一种扭曲大、内部空间小，构造复杂的三曲箱形钢连桥及其制作方法。
背景技术：
凤凰国际传媒中心位于北京朝阳公园，是全新概念的媒体体验舱，它超越了以往媒体与观众隔着屏幕交流的关系，将观众引入开放的莫比乌斯环形空间当中感受凤凰传媒的魅力。凤凰国际传媒中心钢结构属超大跨度空间结构，长约130m，宽约12細。钢结构罩棚由双向交叉双全梁结构及竖向支撑系统组成，表面积约为27500平方米，重量达5200吨左右，分内外两层。凤凰国际传媒中心钢连桥造型奇特、结构新颖、线型流畅、轻巧美观，既作为东西大门的弧形门框，同时与南北两座大楼的上部通道相连，与整个屋面罩棚融为一体，浑然天成。钢连桥结构最大的特点是“三曲”箱形结构形式。一是横截面为渐变的月牙形，宽度由6nTllm变化、截面中部高度为0. 9m ；二是沿长度方向为抛物线拱形，中部拱高约7m ； 三是桥面内外边投影分别为不规则的弧形。近年来随着我国钢结构行业的飞速发展，各种造形奇特、新颖的工程是屡见不鲜。 在各种结构、造形中尤以弯扭为制作加工及吊装定位的难点，其中以弯扭造形为代表的工程有国家体育场、昆明新机场等。将凤凰国际传媒中心的钢连桥与公路桥、高架桥以及弯扭构件的对比，可以看出，钢连桥的制作难度远远大于其他工程中的钢桥及弯扭构件。普通公路桥、高架桥，横截面成梯形，沿长度方向弧线较平缓，两侧悬挑可后装，主体一般沿宽度方向分拆成两个分段即可，如运输条件许可则不需分段，箱体内部空间大，便于施工。构件特征横截面成矩形，上下面板弯扭趋势相同，左右侧板弯扭趋势相近。横截面高度适中，宽度较大，施工方便，着重控制两端口尺寸。凤凰国际传媒中心钢连桥横截面成月牙形且宽度不断变化，沿长度方向弧线较急剧，拱高达7米，截面没有悬挑，底板形成整块，宽度方向需划分成两至三个分段。箱体内部空间狭小，施工不便。横截面成月牙形，顶板成类似于螺旋面，底板为三曲面，内部空间小、构造复杂，施工不方便，分拆成的小分段， 两侧或四周均为接口，精度要求高，施工难度大。本工程的难度还在于
1、吊装分段的划分
单座钢连桥重量近300吨，分段的大小以及形式直接影响工厂的加工制作以及现场的吊装，进而影响整个工程的质量与计划。因此，如何进行合理的分段至关重要，这是钢连桥加工制作的第一个难点；
2、加工方案的制定
单座钢连桥进行分段划分后，工厂对各个分段如何进行加工；钢连桥内部空间狭小，结构复杂，采用哪些工艺措施来确保零部件的组装和焊接，这是钢连桥加工制作的第二个难点
3、预拼装方案的制定
钢连桥拆分成若干小分段，如采用整体预拼，则由于拱高大，拼装胎架搭设高，导致拼装的时间较长，如何保证钢连桥各分段达到整体预拼装的效果而又不影响现场安装的工期，预拼装方案是第三个难点。
发明内容
发明目的为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种扭曲大、内部空间小， 构造复杂的三曲箱形钢连桥及其制作方法。技术方案为了实现以上目的，本发明所述的一种三曲箱形钢连桥，由顶板、底板、 纵向腹板、纵向加劲板、横向隔板、端部包板和桥墩支座构成；纵向腹板固定于底板上，纵向加劲板与纵向腹板平行且安装于纵向腹板之间；横向隔板安装于纵向腹板之间；桥墩支座安装于底板两端；顶板盖在纵向腹板和纵向加劲板上；端部包板包裹在钢连桥的两端；所述钢连桥的横断面为月牙形。本发明还公开了上述三曲箱形钢连桥的制作方法，该制作方法的具体步骤如下
(a)首先根据三曲箱形钢连桥的设计图，创建三曲箱形钢连桥的CAD三维立体模型，然后将CAD立体模型转换成线模，再将线模分解成顶板、底板、纵向腹板、纵向加劲板、横向隔板、端部包板和桥墩支座零件；
(b)按照要求尺寸制作顶板、底板、纵向腹板、纵向加劲板、横向隔板、端部包板和桥墩支座零件；并将桥墩支座零件进行合拢装焊，完成箱型的桥墩支座；
(c)在地面划出定位基准线，并制作组装胎架；
(d)将顶板吊装上组装胎架定位；
(e)在顶板上划出横向隔板，纵向腹板、纵向加劲板的安装位置线；
(f)将纵向腹板、纵向加劲板吊上组装胎架定位焊接；具体方法为将纵向腹板吊上组装胎架进行定位，定位时将纵向腹板中心与顶板表面的安装位置线对齐，同时纵向腹板的端部与地面定位基准线吻合；纵向腹板、纵向加劲板每个零件均为弯扭板件，其安装精度直接影响横向隔板、底板的安装，因此定位时必须保证纵向腹板、纵向加劲板线型的光顺，无拐点、犟档的出现，保证腹板与顶板密贴，密贴度小于Imm ；纵向腹板、纵向加劲板垂直方向的定位采用线锤及卷尺测量；定位后焊接时采用“分散、对称、均勻、减小拘束度”的原则进行施焊，焊接采用C02气体保护；然后在纵向腹板上划出隔板构架线；
(g)将横向隔板吊装上顶板定位装焊；将切割边打磨光亮，去除割渣、毛刺等物的横向隔板，吊上组装胎架进行定位；定位时将横向隔板板厚中心与顶板表面的安装位置线及纵向腹板上的隔板构架线对齐；
(h)将底板吊装上组装胎架定位装焊；
(i)将桥墩支座吊装上组装胎架定位装焊；
(j)将端部包板吊装上组装胎架定位装焊，完成钢连桥的制作。本发明中由于考虑到钢连桥外形尺寸大，重量重，根据现场吊装设备的起吊能力， 同时兼顾工厂加工以及运输等因素，综合考虑后将单座钢连桥沿长度方向划分成多段进行分段制作。又由于钢连桥的现场安装是由两端向中间进行，如若采用整体预拼装，则无法满足现场的吊装计划，延误工程的工期，鉴于此，钢连桥制造时采用分区段整体拼装的方法进行，分段制作完成后，相邻的三个分段依次进行整体重叠预拼装校验。以此循环拼装的方法替代整体拼装，既保证了制造的质量，也确保了现场的顺利安装，同时也可满足现场的安装进度要求。由于装焊内部空间狭小，不易操作，所述分段制作时，又将分段沿宽度方向分成三各小分段，每个小分段制作完成后，整体校验。本发明中，所述步骤(d)中顶板的定位方法为顶板制作时沿宽度方向分为三份， 将三份分段的顶板吊装上组装胎架定位，顶板的定位以板中心为基准，依次向外侧进行定位；定位时将顶板外边线对齐地面定位基准线，顶板端部与地面定位基准线对应位置吻合。 定位时分段顶板间的焊缝间隙不需扣除，零间隙状态连接，此焊缝间隙作为焊接、矫正收缩的调整补偿量；顶板定位后要求线型的光顺以及与胎架面密贴，密贴度小于1mm。本发明中所述步骤(h)中底板的定位焊接方法如下底板沿宽度方向分为两侧底板和中间底板，将两侧底板吊装上组装胎架定位，定位后，进行横向隔板与两侧底板的焊接，因内部空间较小，在横向隔板与两侧底板焊接时，在纵向腹板上开设手孔，通过手孔进行横向隔板与两侧底板的焊接，焊接后将手孔进行封堵，两侧底板、横向隔板、纵向腹板焊接在一起构成两个小分段；然后将中间底板吊装上组装胎架定位，中间底板定位后，将两侧的小分段吊离胎架，在将中间底板与纵向腹板、横向隔板进行焊接，焊接完成后构成中间小分段，最后将两侧小分段再次吊装上组装胎架定位，将两侧小分段和中间小分段整体校验。本发明中沿长度方向的分段的中间分段，其连接端均加放150mm余量，另外，所有分段长度方均加放1%。焊接收缩余量。各分段的顶板横向两侧各加放30 mm余量，底板的两侧底板与中间底板的连接处均加放50 mm余量，并且顶板、底板的宽度方向，每档纵向腹板加放Imm收缩余量。有益效果本发明的优点是
1、本发明所述的三曲箱形钢连桥结构设计巧妙，造型奇特、结构新颖、线型流畅、轻巧美观；
2、本发明所述的三曲箱形钢连桥的制作方法中，制作时采用分区段整体拼装的方法进行，通过循环拼装的方法替代整体拼装，既保证了制造的质量，也确保了现场的顺利安装， 同时也可满足现场的安装进度要求；
3、本发明所述的三曲箱形钢连桥的制作方法采用合理的加工组装焊接顺序，使整个三曲箱形钢连桥加工过程中变形小，结构坚固，质量高。
图1为本发明的整体造型示意图。图2为本发明实施例中的分段示意图。图3为本发明中纵向腹板、纵向加劲板、横向隔板位于顶板上的示意图。图4为本发明中的中间结构示意图。图5为本发明中的端部结构示意图。
具体实施例方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
实施例如图1所述的一种三曲箱形钢连桥它由顶板1、底板2、纵向腹板3、纵向加劲板4、 横向隔板5、端部包板6和桥墩支座7构成；纵向腹板3固定于底板2上，纵向加劲板4与纵向腹板平行且安装于纵向腹板3之间；横向隔板5安装于纵向腹板3之间；桥墩支座7安装于底板2两端；顶板1盖在纵向腹板3和纵向加劲板4上；端部包板6包裹在钢连桥的两端；所述钢连桥的横断面为月牙形。本实施例中制作时将三曲箱形钢连桥沿长度方向分成七个分段，第一分段11、第二分段12、第三分段13、第四分段14、第五分段15、第六分段16、第七分段17 ；然后将每个分段沿宽度方向分成三个小分段。本实施例中还公开了上述分段的三曲箱形钢连桥的制作方法，具体步骤如下
(1)首先根据三曲箱形钢连桥的设计图，创建三曲箱形钢连桥的CAD三维立体模型，然后将CAD立体模型转换成线模，再将线模分解成顶板、底板、纵向腹板、纵向加劲板、横向隔板、端部包板和桥墩支座零件；
(2)按照要求尺寸制作顶板、底板、纵向腹板、纵向加劲板、横向隔板、端部包板和桥墩支座零件；并将桥墩支座零件进行合拢装焊，完成箱型的桥墩支座；
(3)制作第二分段，第三分段、第四分段、第五分段和第六分段的制作方法同第二分
段；
(4)制作第一分段，第七分段的制作方法同第一分段；
(5)将第一分段、第二分段、第三分段预拼装；第五分段、第六分段和第七分段预拼装； 第三分段、第四分段和第五分段预拼装；
(6 )预拼装合格后，将第一分段至第七分段发往现场安装焊接。
本实施例中第二分段的制作方法如下
(A)在地面划出定位基准线，并制作组装胎架；
(B)将顶板吊装上组装胎架定位；
(C)在顶板上划出横向隔板，纵向腹板、纵向加劲板的安装位置线；
(D)将纵向腹板、纵向加劲板吊上组装胎架定位焊接；焊接时采用“分散、对称、均勻、减小拘束度”的原则进行施焊，焊接采用C02气体保护；
(E)将横向隔板吊装上顶板定位装焊；
(F)将底板吊装上组装胎架定位装焊。
本实施例中第一分段的制作方法及在第二分段制作方法的基础上装焊桥墩支座和端部包板，具体步骤为
(A)在地面划出定位基准线，并制作组装胎架；
(B)将顶板吊装上组装胎架定位；
(C)在顶板上划出横向隔板，纵向腹板、纵向加劲板的安装位置线；(D)将纵向腹板、纵向加劲板吊上组装胎架定位焊接；焊接时采用“分散、对称、均勻、减小拘束度”的原则进行施焊，焊接采用C02气体保护；
(E)将横向隔板吊装上顶板定位装焊；
(F)将底板吊装上组装胎架定位装焊；
(G)将桥墩支座吊装上组装胎架定位装焊；所述桥墩支座为由四块板围成的柱状箱型钢构件；
(H)将端部包板吊装上组装胎架定位装焊，完成钢连桥的制作。
权利要求
1.一种三曲箱形钢连桥，其特征在于它由顶板(1)、底板(2)、纵向腹板(3)、纵向加劲板(4)、横向隔板(5)、端部包板(6)和桥墩支座(7)构成；纵向腹板(3)固定于底板(2)上， 纵向加劲板(4)与纵向腹板平行且安装于纵向腹板(3)之间；横向隔板(5)安装于纵向腹板(3)之间；桥墩支座(7)安装于底板(2)两端；顶板(1)盖在纵向腹板(3)和纵向加劲板 (4)上；端部包板(6)包裹在钢连桥的两端；所述钢连桥的横断面为月牙形。
2.—种三曲箱形钢连桥的制作方法，其特征在于该制作方法的具体步骤如下(a)首先根据三曲箱形钢连桥的设计图，创建三曲箱形钢连桥的CAD三维立体模型，然后将CAD立体模型转换成线模，再将线模分解成顶板、底板、纵向腹板、纵向加劲板、横向隔板、端部包板和桥墩支座零件；(b)按照要求尺寸制作顶板、底板、纵向腹板、纵向加劲板、横向隔板、端部包板和桥墩支座零件；并将桥墩支座零件进行合拢装焊，完成箱型的桥墩支座；(c)在地面划出定位基准线，并制作组装胎架；(d)将顶板吊装上组装胎架定位；(e)在顶板上划出横向隔板，纵向腹板、纵向加劲板的安装位置线；(f)将纵向腹板、纵向加劲板吊上组装胎架定位焊接；焊接时采用“分散、对称、均勻、减小拘束度”的原则进行施焊，焊接采用C02气体保护；(g)将横向隔板吊装上顶板定位装焊；(h)将底板吊装上组装胎架定位装焊；(i)将桥墩支座吊装上组装胎架定位装焊；(j)将端部包板吊装上组装胎架定位装焊，完成钢连桥的制作。
3.根据权利要求2所述的一种三曲箱形钢连桥的制作方法，其特征在于所述三曲箱形钢连桥制作时沿长度方向分成多段进行分段制作，分段制作完成后，相邻的三个分段依次进行整体重叠预拼装校验。
4.根据权利要求3所述的一种三曲箱形钢连桥的制作方法，其特征在于所述分段制作时，沿宽度方向分成三各小分段，每个小分段制作完成后，整体校验。
5.根据权利要求2所述的一种三曲箱形钢连桥的制作方法，其特征在于所述步骤(d) 中顶板的定位方法为顶板的制作时沿宽度方向分为三份，将三份分段顶板吊装上组装胎架定位，顶板的定位以板中心为基准，依次向外侧进行定位；定位时将顶板外边线对齐地面定位基准线，顶板端部与地面定位基准线对应位置吻合。
6.根据权利要求2所述的一种三曲箱形钢连桥的制作方法，其特征在于所述步骤(h) 中底板的定位焊接方法如下底板沿宽度方向分为两侧底板和中间底板，将两侧底板吊装上组装胎架定位，定位后，进行横向隔板与两侧底板的焊接，焊接时，在纵向腹板上开设手孔(8)，通过手孔进行横向隔板与两侧底板的焊接，焊接后将手孔进行封堵，两侧底板、横向隔板、纵向腹板焊接在一起构成两个小分段；然后将中间底板吊装上组装胎架定位，中间底板定位后，将两侧的小分段吊离胎架，在将中间底板与纵向腹板、横向隔板进行焊接，焊接完成后构成中间小分段，最后将两侧小分段再次吊装上组装胎架定位，将两侧小分段和中间小分段，整体校验。
全文摘要
本发明公开了一种三曲箱形钢连桥，它由顶板、底板、纵向腹板、纵向加劲板、横向隔板、端部包板和桥墩支座构成；纵向腹板固定于底板上，纵向加劲板与纵向腹板平行且安装于纵向腹板之间；横向隔板安装于纵向腹板之间；桥墩支座安装于底板两端；顶板盖在纵向腹板和纵向加劲板上。本发明还公开了三曲箱形钢连桥的制作方法。本发明所述的三曲箱形钢连桥结构设计巧妙，造型奇特、结构新颖、线型流畅、轻巧美观。本发明所述的制作方法，制作时采用分区段整体拼装的方法进行，通过循环拼装的方法替代整体拼装，既保证了制造的质量，也确保了现场的顺利安装，同时也可满足现场的安装进度要求。
文档编号E01D101/30GK102182139SQ20111012121
公开日2011年9月14日 申请日期2011年5月11日 优先权日2011年5月11日
发明者华建民, 李林元, 甘国军, 蒋良君, 钱志忠 申请人:江苏沪宁钢机股份有限公司