[发明专利]一种重型双曲面弧形钢箱梁制作工艺

说明书

技术领域

本发明涉及重型不规则钢结构制作领域，具体是一种重型双曲面弧形钢箱梁制作工艺。

背景技术

钢结构所具备的强度高，塑性和韧性好、良好延展性等特性，决定了自身具备优秀的抗震性能，也使得钢结构在高层建筑、大跨度空间结构和桥梁等方面得到广泛的应用。

随着建筑业的快速发展，除具备优秀的抗震性能外，大型建筑对视觉美观的要求也越来越高，为满足大型建筑（特别是高层建筑）视觉美观的要求，越来越多的大型复杂异形钢结构需要被建造，这种大型复杂异形常常表现为形状不规则、多曲面扭转等特征，给建造工作带来巨大的挑战。

传统钢结构制作工艺主要包括开坡口、组装、焊接和校正等步骤，以重型双曲面圆弧梁钢结构为例，传统工艺则难以满足制作要求，主要表现在：

在开坡口步骤中，传统工艺大多采用手工或弧形轨道进行开坡口作业，由于双曲面圆弧梁曲面的不规则性，会导致所开的坡口产生大量缺口、坡口斜面内凹不平、坡口角度切割不规范、制作工效慢、辅材消耗大、需补焊打磨，同时也会造成焊缝检测不合格等一系列的问题；

在圆弧梁主部件组装步骤中，传统及普通组装胎架的方法难以达到双曲面的要求，组装后极易出现曲面不规则，端口校正不准导致安装时相邻的圆弧梁之间无法配对组装致使返工，浪费了大量生产成本，同时也降低了生产效率；

在圆弧梁主部件焊接步骤中，对于大型钢结构传统方法是将焊机放置在龙门焊胎架上焊接，但这种焊接方式难以满足圆弧梁中弧线形主焊缝的焊接要求，此外，传统的气保焊施工效率低下，焊接缺陷也较多，焊缝成形不美观，焊接要求也难以达到标准要求；

在变形校对步骤中，传统方式大多采用翼缘校正机冷校，这种校正方式同样无法应用于双曲面的弧形边缘，同时，冷校的方式在校正的同时还会影响附近曲面的曲度。

发明内容

为解决传统钢结构焊接工艺难以制作重型双曲面弧形钢箱梁的问题，本发明提供一种重型双曲面弧形钢箱梁制作工艺，可有效解决传统焊接工艺在制作重型双曲面弧形钢箱梁过程中出现的坡口切割不规范、焊缝检测不合格返修等一系列问题。

本发明的具体方案为：一种重型双曲面弧形钢箱梁制作工艺，所述双曲面弧形钢箱梁为包括两块双曲面圆弧型腹板和两块双曲面圆弧型翼板的框形钢结构，所述双曲面弧形钢箱梁的制作工艺至少包括下料、扭曲成型、双曲面弧形钢箱梁组装、组装变形校对、双曲面弧形钢箱梁焊接和焊接变形校正步骤：

（1）下料，建立双曲面弧形钢箱梁三维模型，采用数控火焰切割机，制作所设定长度和宽度的腹板初料与翼板初料；

（2）扭曲成型，根据双曲面弧形钢箱梁三维模型，采用数控扭面机，将腹板初料和翼板初料制作成所设定双曲面的腹板和翼板；采用小车式半自动弧形坡口切割机在腹板和翼板的两侧边缘沿双曲面方向制作坡口；

（3）双曲面弧形钢箱梁组装，根据双曲面弧形钢箱梁三维模型，将双曲面弧形钢箱梁的中心轴线放样至找平的钢平台上，并沿着放样后的中心轴线均匀布置若干个间距小于或等于500mm的具有V型托口的胎架单元，拼装弧形胎架，所述每一个胎架单元的V型托口与双曲面弧形钢箱梁中相应部位的腹板和翼板匹配安装；将其中一块翼板吊装放置在弧形胎架中V型托口的一个托口边上，并使用定位焊固定，再将其中一块腹板吊装放置在弧形胎架中V型托口的另一个托口边上；在弧形胎架上的翼板与腹板之间定位拼装若干块与双曲面弧形钢箱梁截面相匹配的工艺隔板，定位焊工艺隔板，所述每块工艺隔板的四个顶角均开有弯曲半径为35mm的弧形凹口；将另一块腹板和翼板先后依次拼装在工艺隔板上方，并分别采用定位焊固定；

（4）组装变形校对，双曲面弧形钢箱梁组装完成后，利用全站仪对双曲面弧形钢箱梁的四条外棱线两端端点、以及每一条外棱线与若干个胎架单元平面相交的转折点的三维坐标值进行跟踪测量，确保组装后的双曲面弧形钢箱梁符合设计要求；

（5）双曲面弧形钢箱梁焊接，采用小车式半自动弧形焊机对双曲面弧形钢箱梁中腹板与翼板角接处的坡口依次进行打底、数道填充和盖面焊接；

（6）焊接变形校正，采用预制的双曲面弧形钢箱梁的端口标准角度样板对焊接后的双曲面弧形钢箱梁端口进行跟踪测量，确保焊接后的双曲面弧形钢箱梁符合设计要求。