[发明专利]大节段钢箱梁制造中温度效应引起的变形误差控制方法

说明书

本发明提出了大节段钢箱梁制造中温度效应引起的变形误差控制方法，属于钢箱梁制造技术领域，分别根据顶部、底部板材各点的纵向变化量，对顶部板材和底部板材进行切割；根据实际拼接温度和基准拼接温度的变化量和板材的线膨胀系数，确定各板材在实际拼接温度下的板材端部的坐标，根据实际拼接温度下的板材端部的坐标进行板材的拼接；根据小节段钢箱梁接触端顶部夹缝变化量和底部夹缝变化量，确定二者的差值，对相邻两个小节段钢箱梁接触端的顶部板材尺寸进行修正；通过上述对大节段钢箱梁制造过程中的每一步骤存在的变形误差分别进行合理控制，降低了大节段钢箱梁制造过程中的环境温度和焊接温度造成的影响，保障了大节段钢箱梁的精准快速制造。

技术领域

本发明涉及钢箱梁制造技术领域，特别是涉及大节段钢箱梁制造中温度效应引起的变形误差控制方法。

背景技术

钢箱梁因具有自重轻、承载力高、施工便捷等众多优点而广泛应用于大跨度钢桥中。钢箱梁桥有多种施工方法，而其中大节段吊装法具有施工速度快、施工质量及安全性高等优点，特别适用于跨江、跨海特大桥。大节段吊装施工法是指钢箱梁小节段预制完成后直接在厂内组拼成整跨大节段，通过运输车辆或运输船运至桥址位置后，利用浮吊等大型吊具，直接将钢箱梁整体起吊至设计位置。

大节段钢箱梁在制造过程中，因环境温度及焊接温度效应引起的变形难以准确计算，这将引起制造误差，目前亦未有准确的计算与控制方法。此外，一旦大节段钢箱梁吊装后完成梁段之间的环缝焊接，最终的成桥状态就已确定，之后将很难有效进行内力与线形的调整。因此，对大节段钢箱梁制造过程中的温度效应引起的变形误差进行合理有效地控制是保证成桥线形与内力状态合理的主要措施。

发明内容

本发明的目的是提供大节段钢箱梁制造中温度效应引起的变形误差控制方法，降低了大节段钢箱梁制造过程中的环境温度和焊接温度造成的影响，保障了大节段钢箱梁的精准快速制造。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

大节段钢箱梁制造中温度效应引起的变形误差控制方法，所述大节段钢箱梁由若干节小节段钢箱梁焊接组成，所述小节段钢箱梁由若干板材拼接组成，在所述若干板材中包括顶部板材和底部板材；顶部板材的表面和所述底部板材的表面均需焊接若干条U型肋；所述变形误差控制方法包括以下步骤：

分别对所述顶部板材的模型和所述底部板材的模型进行U型肋焊接状态下的有限元分析，确定U型肋焊接状态下所述顶部板材横向各点的模拟纵向变化量以及U型肋焊接状态下所述底部板材横向各点的模拟纵向变化量；所述模拟纵向变化量为板材在所述U型肋延伸方向上的变化量；所述横向为垂直于所述U型肋延伸方向的方向；

根据U型肋焊接状态下所述顶部板材横向各点的模拟纵向变化量和U型肋焊接状态下所述底部板材横向各点的模拟纵向变化量，确定所述顶部板材的纵向尺寸和所述底部板材的纵向尺寸，得到所述顶部板材的模拟纵向尺寸和所述底部板材的模拟纵向尺寸；所述顶部板材的模拟纵向尺寸和所述底部板材的模拟纵向尺寸分别用于指导实际中对顶部板材和底部板材的切割，以使在完成U型肋焊接后所述顶部板材或所述底部板材的纵向尺寸达到预设尺寸；

针对任一板材，根据基准拼接温度下所述板材的尺寸、所述板材的线膨胀系数和实际拼接温度与所述基准拼接温度的变化量，确定实际拼接温度下所述板材的尺寸变化量，得到所述板材的模拟尺寸变化量；

根据所述板材的模拟尺寸变化量，确定在实际拼接温度下所述板材端部的坐标，得到所述板材端部的模拟坐标；所述板材端部的模拟坐标用于在对所述板材进行拼接时指导所述板材端部的位置，以使所述板材的端部与下一个板材的起点精准拼接；

建立相邻两个小节段钢箱梁焊接状态下的有限元模型，根据实际焊接工序，进行有限元分析，确定两个所述小节段钢箱梁之间的顶部夹缝变化量和底部夹缝变化量，得到两个所述小节段钢箱梁之间的模拟顶部夹缝变化量和模拟底部夹缝变化量；