王巨峰

摘要:本文介紹大跨度弧形H型鋼桁梁的制作工藝,為大跨度弧形H型鋼桁梁制作加工提供參考,并以工程實(shí)例說(shuō)明液壓冷彎技術(shù)、AutoCAD技術(shù)在解決鋼構(gòu)制作加工中的疑難問(wèn)題的重要性,以及如何將鋼構(gòu)制作加工疑難點(diǎn)簡(jiǎn)單化,進(jìn)而提高工效、降低成本。

關(guān)鍵詞:大跨度 弧形H型鋼 桁架梁 制作工藝

0 引言

隨著我國(guó)鐵路跨越式發(fā)展的需要,加大新建高鐵、客專(zhuān)的建設(shè)力度勢(shì)在必行,高速列車(chē)的檢修、整備成為關(guān)系列車(chē)運(yùn)行安全至關(guān)重要的環(huán)節(jié),為了滿(mǎn)足檢修整備的要求,目前在國(guó)內(nèi)主要大城市如北京、上海、廣州、武漢相繼建設(shè)了動(dòng)車(chē)檢修基地,隨之會(huì)出現(xiàn)越來(lái)越多的大跨度弧形H型鋼桁架梁結(jié)構(gòu)形式的動(dòng)車(chē)檢修、整備庫(kù)等大型鋼結(jié)構(gòu)廠房,本文通過(guò)對(duì)武漢動(dòng)車(chē)段檢查庫(kù)屋架的制作工藝進(jìn)行研究與探討,為同類(lèi)型的大型鋼結(jié)構(gòu)廠房的制作提供經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

武漢動(dòng)車(chē)段檢查庫(kù)工程中的鋼柱為焊接H型鋼柱,鋼梁為H型鋼桁架梁,鋼梁的上、下弦桿及腹桿均采用熱軋H型鋼。廠房橫向分為4軸三跨,第一跨(AB跨)為17.5米,二、三跨(BC、CD跨)均為31.5米左右。本文僅介紹31.5m大跨度弧形H型鋼桁梁制作工藝。

本工程難點(diǎn)在于如何解決如下問(wèn)題:

1.1 重點(diǎn)控制上下弦桿的彎制以保證上下弦彎弧后的線形。

1.2 因桁架梁的各直、斜腹桿不對(duì)稱(chēng),所以各個(gè)圓弧過(guò)渡節(jié)點(diǎn)也不相同,而且節(jié)點(diǎn)腹板規(guī)格多、數(shù)量大,需采取措施實(shí)現(xiàn)同種規(guī)格節(jié)點(diǎn)腹板的互換性。

1.3 圓弧過(guò)渡節(jié)點(diǎn)與各直、斜腹桿對(duì)接時(shí)需平滑過(guò)渡,防止出現(xiàn)折線狀影響美觀。

1.4 因桁架梁與鋼柱連接接頭為現(xiàn)場(chǎng)螺栓連接,需保證桁架梁上下弦螺栓孔群與鋼柱柱頭上下牛腿上螺栓孔群的位置偏差。

2 為解決上述工程難點(diǎn),通過(guò)技術(shù)攻關(guān),制定如下工藝來(lái)進(jìn)行加工

2.1 審查設(shè)計(jì)圖,按1:1繪制實(shí)體模型,找出設(shè)計(jì)不合理以及工藝上無(wú)法實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題,積極與設(shè)計(jì)單位溝通。

2.2 解決圖紙疑問(wèn)后,進(jìn)行深化設(shè)計(jì)(包括構(gòu)造設(shè)計(jì)和構(gòu)造連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)),根據(jù)放樣圖繪制各構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)的加工分解圖,為保證焊接成型后各構(gòu)件長(zhǎng)度,上、下弦桿下料時(shí)應(yīng)考慮焊縫收縮量。

2.3 深化設(shè)計(jì)完成后,編制工藝規(guī)程,包括焊接工藝評(píng)定和進(jìn)行焊接時(shí)的加工設(shè)備及用以保證構(gòu)件外觀尺寸和焊接變形的工藝裝備。

2.4 工藝規(guī)程編制后,各個(gè)工序均需嚴(yán)格按照工藝規(guī)程進(jìn)行,并按下述工藝流程實(shí)施:預(yù)處理——下料——零部件加工——拼裝——焊接——涂裝——編號(hào)——出廠

2.4.1 預(yù)處理:為保證工程質(zhì)量,全部采用噴砂除銹。①各弦桿先噴砂除銹、涂刷底漆,然后再進(jìn)行組焊;②各弦桿交匯處圓弧過(guò)渡節(jié)點(diǎn)先進(jìn)行組焊,然后再進(jìn)行噴砂除銹、涂刷底漆。

2.4.2 下料:①H型鋼下料:由于各根桿件長(zhǎng)度均不相同,將各種長(zhǎng)度、數(shù)量匯總后統(tǒng)一排料,用此種方法材料綜合利用率可達(dá)到97%以上,可節(jié)省大量材料,降低成本。②圓弧過(guò)渡節(jié)點(diǎn)下料:a為實(shí)現(xiàn)圓弧過(guò)渡節(jié)點(diǎn)與各直、斜腹桿對(duì)接時(shí)的平滑過(guò)渡,制作圓弧過(guò)渡節(jié)點(diǎn)時(shí)將過(guò)渡節(jié)點(diǎn)與各直、斜腹桿對(duì)接處延長(zhǎng)50mm,即弧形翼緣板兩端各有50mm直線段,可以保證平滑過(guò)渡,達(dá)到美觀效果。b圓弧過(guò)渡節(jié)點(diǎn)下料成翼緣板(弧形板先下料成矩形板再采用電動(dòng)液壓千斤頂頂彎成弧形)和腹板(異型板),然后將翼緣板和腹板組焊即可。c異型腹板制作:因各個(gè)圓弧過(guò)渡節(jié)點(diǎn)均不相同,節(jié)點(diǎn)腹板規(guī)格多且數(shù)量大,為滿(mǎn)足下料精度和生產(chǎn)能力要求,采用AutoCAD對(duì)所有種類(lèi)節(jié)點(diǎn)腹板精確放樣后,再將放樣圖導(dǎo)入數(shù)控下料機(jī)的專(zhuān)業(yè)配套軟件進(jìn)行統(tǒng)一排版下料,既保證了節(jié)點(diǎn)腹板的精度和生產(chǎn)需求,又節(jié)省了大量材料。

2.4.3 關(guān)鍵部位制作:①上下弦桿制作:a弦桿彎弧:上下弦桿在拼裝前均需彎弧,先利用AutoCAD放樣,再利用液壓冷彎技術(shù)對(duì)熱軋H型鋼進(jìn)行頂彎,保證頂彎后H型鋼的弧線度和平面度。b熱軋H型鋼頂彎后,根據(jù)設(shè)計(jì)要求將定尺型鋼(12m)對(duì)焊成整跨上下弦桿長(zhǎng)度后,再根據(jù)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度分段,可以有效避免某個(gè)節(jié)段接頭過(guò)多而消弱構(gòu)件承載力。②圓弧過(guò)渡節(jié)點(diǎn)制作:a各塊鋼板在進(jìn)行組裝時(shí),先在平臺(tái)上對(duì)每塊鋼板都設(shè)置定位工裝、馬板用以保證同種規(guī)格節(jié)點(diǎn)組焊后完全相同(在誤差范圍內(nèi)),即可實(shí)現(xiàn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的互換性:b因圓弧過(guò)渡節(jié)點(diǎn)種類(lèi)、數(shù)量較多,為避免出錯(cuò),節(jié)點(diǎn)板組焊完畢后,必須做好編號(hào)標(biāo)記。③屋架梁組裝、焊接:a制作桁架梁的樣板平臺(tái):搭設(shè)平臺(tái),使得各個(gè)節(jié)點(diǎn)與平臺(tái)的接觸點(diǎn)在同一水平面上,抄平后在平臺(tái)上繪出設(shè)計(jì)軸線及各弦、腹桿的邊線。b復(fù)核弦桿的曲率半徑是否合乎設(shè)計(jì)要求,校正時(shí)仍采用液壓頂彎,嚴(yán)禁火焰校正。c上、下弦桿對(duì)接后進(jìn)行制孔,先精確劃線定位,然后制作鉆模,鉆孔時(shí)每塊鉆模使用次數(shù)不得超過(guò)5次,防止鉆模使用過(guò)多產(chǎn)生擴(kuò)孔引起孔群偏位。d將各節(jié)點(diǎn)板點(diǎn)焊在桁架梁的上、下弦桿上,再連接各腹桿并進(jìn)行定位焊。e設(shè)置各腹桿定位工裝。f按照設(shè)計(jì)要求制作梁柱連接節(jié)點(diǎn)模型,并點(diǎn)焊梁梁、梁柱連接板。g將梁柱連接節(jié)點(diǎn)模型與梁段匹配,用節(jié)點(diǎn)連接模型上點(diǎn)焊的梁柱連接板做鉆模,在梁柱、梁梁連接接頭處鉆孔,鉆孔后拆下連接板,用鐵絲與其相匹配的屋架梁綁在一起,以免在運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生混亂。h梁柱連接匹配及梁段各零配件定位無(wú)誤后,在焊縫兩側(cè)焊馬板,防止焊縫焊接時(shí)構(gòu)件變形,然后將屋架梁進(jìn)行全面焊接,焊接順序如下:先焊各節(jié)點(diǎn)板與上、下弦桿的焊縫,焊接時(shí)需由多名電焊工同時(shí)、多點(diǎn)施焊避免局部溫度過(guò)高而引起屋架梁變形。一面全部焊完后翻轉(zhuǎn)焊接另一面。i焊接完畢后,對(duì)各屋架梁進(jìn)行涂裝、編號(hào)、出廠。

3 結(jié)語(yǔ)

武漢動(dòng)車(chē)段檢查庫(kù)工程大跨度H型鋼桁架梁采用上述方法制作,加工過(guò)程中重點(diǎn)控制弦桿弧度、節(jié)點(diǎn)外形、焊接順序及質(zhì)量,同時(shí)加大了焊縫超聲波檢測(cè)力度,成品外形和焊縫質(zhì)量均完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求,且各個(gè)節(jié)段外形尺寸偏差均控制在誤差范圍內(nèi),可實(shí)現(xiàn)互換性,為現(xiàn)場(chǎng)安裝提供了便利條件;各個(gè)構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)均可批量生產(chǎn),為保證施工工期打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ);提高了工效,同時(shí)節(jié)省了大量材料;為今后同類(lèi)型工程提供了經(jīng)驗(yàn)。

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