一种钢箱梁模块化制造方法与流程 专利技术说明

道路,铁路或桥梁建设机械的制造及建造技术1.本发明涉及钢箱梁拼装技术领域，具体而言，涉及一种钢箱梁模块化制造方法。背景技术：2.在大跨径桥梁的施工中，多使用钢箱梁作为主体结构，钢箱梁又称钢板箱形梁，一般跨度比较大，由顶板、底板、腹板、横隔板以及纵隔板焊接而成。3.目前，钢箱梁主体结构一般使用板单元在胎架上进行拼装，作业点较为集中，使得总拼装时间较长，且在拼装焊接的变形较大，易对钢箱梁的尺寸和线型的精准度造成不利影响。技术实现要素：4.本发明解决的问题是如何保证钢箱梁制造质量的同时，提升制造效率。5.为解决上述问题，本发明提供一种钢箱梁模块化制造方法，包括：6.对钢箱梁节段进行模块划分，所述模块包括边箱室和中间箱室；7.制备所述模块的板单元；8.将所述板单元拼装为所述模块；9.将所述模块调运至总拼胎架，拼装为所述钢箱梁节段；10.在所述钢箱梁节段之间进行箱口匹配，完成匹配总拼。11.相对于现有技术，本发明的有益效果包括：通过对钢箱梁节段的模块划分，在制备完成需要的板单元后，可在胎架上同时进行多个模块的同时拼装，最后将拼装完成的各个模块调运至总拼胎架上进行拼装，有效缩短了板单元拼装得到钢箱梁节段的时间，提升钢箱梁制造效率；同时，在进行各个模块的拼装时，各个模块的体积相对于整个钢箱梁节段较小，可方便在拼装过程中对拼装焊接产生的变形进行初步控制，降低焊接变形的累积对钢箱梁节段的拼装质量的不利影响，有效提升钢箱梁制造质量。12.可选地，所述模块还包括风嘴，所述钢箱梁模块化制造方法还包括：13.将所述风嘴划分为多个拼装块；14.制备所述风嘴的所述板单元；15.将所述板单元拼装为所述拼装块；16.将所述拼装块拼装为所述风嘴；17.在所述风嘴上设置固定支撑架和翻身吊装吊耳，进行翻身吊装；18.将所述风嘴调运至所述总拼胎架，与所述边箱室进行拼装。19.可选地，所述将所述拼装块拼装为所述风嘴，具体包括：20.将所述风嘴的一部分所述拼装块进行匹配，完成一轮拼装；21.将所述一轮拼装的最后一个所述拼装块与所述风嘴的另一部分所述拼装块进行匹配，调节所述一轮拼装的误差，完成二轮拼装；22.继续进行与所述二轮拼装相同的步骤，直至完成所述风嘴的拼装。23.可选地，所述将所述板单元拼装为所述模块，具体包括：24.使用所述板单元拼装所述边箱室，其中，在拼装时调节所述边箱室的箱口尺寸、焊接变形以及焊缝的角变形。25.可选地，所述使用所述板单元拼装所述边箱室，还包括：26.使用所述板单元拼装锚箱；27.将所述锚箱与所述边箱室进行拼装。28.可选地，所述将所述板单元拼装为所述模块，具体包括：29.使用所述板单元拼装所述中间箱室，其中，在拼装时，对所述中间箱室的隔板板件先进行平面度矫正，再进行切割，最后设置预拱度。30.可选地，所述总拼胎架上搭设有纵横线型，所述边箱室上设有拉索锚固结构，所述将所述模块调运至所述总拼胎架，拼装为所述钢箱梁节段，具体包括：31.将所述边箱室调运至所述总拼胎架，通过所述纵横线型和所述拉索锚固结构进行定位；32.以所述边箱室为基准，拼装所述中间箱室。33.可选地，所述将所述边箱室调运至所述总拼胎架，通过所述纵横线型和所述拉索锚固结构进行定位，具体包括：34.使用运梁台车调运所述边箱室至所述总拼胎架，通过所述纵横线型进行所述边箱室的粗定位，35.在所述总拼胎架上设有驱动装置，驱动所述边箱室移动，对所述边箱室进行细定位；36.使用所述拉索锚固结构将所述边箱室与所述总拼胎架连接，完成定位。37.可选地，所述钢箱梁上还设置有桥面，所述桥面为复合钢板，所述钢箱梁模块化制造方法还包括：38.进行所述桥面的基层、过渡层和复层之间的焊接，其中，所述焊接为多点同时预热焊接。39.可选地，所述钢箱梁上还设有钢混接头，所述钢混接头为无格室顶底板承压板式钢混接头，所述钢箱梁模块化制造方法还包括：使用气体保护焊的方式，焊接所述承压板和所述顶底板，依次由焊缝应力大的部分向焊缝应力小的部分进行焊接。附图说明40.图1为本发明一实施例中钢箱梁模块化制造方法的流程图；41.图2为图1中钢箱梁模块化制造方法的子流程图；42.图3为图2中钢箱梁模块化制造方法的子流程图；43.图4为本发明另一实施例中钢箱梁模块化制造方法的流程图；44.图5为图4中钢箱梁模块化制造方法的子流程图。具体实施方式45.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。46.为了解决上述问题，本发明一实施例提供一种钢箱梁模块化制造方法，包括：47.对钢箱梁节段进行模块划分，模块包括边箱室和中间箱室；48.制备模块的板单元；49.将板单元拼装为模块；50.将模块调运至总拼胎架，拼装为钢箱梁节段；51.在钢箱梁节段之间进行箱口匹配，完成匹配总拼。52.需要说明的是，在本实施例中，板单元之间的拼装、模块之间的拼装和钢箱梁节段之间的拼装均为焊接。53.在钢箱梁制造施工过程中，针对一个钢箱梁，可将其分为若干个钢箱梁节段，如图1中s1至s5所示，在本实施例中，先将一个钢箱梁节段进行模块化划分，具体地，可将其划分为两个边箱室和一个中间箱室；随后，制备模块的板单元，具体地，根据划分的边箱室和中间箱室，分别制备可拼装为边箱室和中间箱室的板单元；接着，将板单元拼装为模块，具体地，使用板单元，在胎架上同时进行边箱室和中间箱室的拼装；然后，将拼装完成的模块调运至总拼胎架，拼装为钢箱梁节段，具体地，将拼装完成的边箱室和中间箱室调运至总拼胎架上进行拼装，成为一个钢箱梁节段；接着，接入设备管线，进行钢箱梁节段内的焊接；最后，在钢箱梁节段之间进行箱口匹配，箱口匹配完成后，可将匹配总拼完成后的钢箱梁节段调运至施工现场进行施工作业。54.这样，通过对钢箱梁节段的模块划分，在制备完成需要的板单元后，可在胎架上同时进行多个模块的同时拼装，最后将拼装完成的各个模块调运至总拼胎架上进行拼装，有效缩短了板单元拼装得到钢箱梁节段的时间，提升钢箱梁制造效率；同时，在进行各个模块的拼装时，各个模块的体积相对于整个钢箱梁节段较小，可方便在拼装过程中对拼装焊接产生的变形进行初步控制，降低焊接变形的累积对钢箱梁节段的拼装质量的不利影响，有效提升钢箱梁制造质量。55.需要说明的是，在本实施例中，在钢箱梁节段之间进行间隔匹配，节段间箱口拉开一段距离，方便设备管线进入钢箱梁节段进行施工，可通风通气有效改善施工的环境，且方便对板单元长度方向的余量进行配切，在匹配完成进行钢箱梁节段的箱口匹配时，可使用三向千斤顶驱动钢箱梁节段移动，完成钢箱梁节段之间的零距离匹配，并安装匹配件进行连接，使脱开的梁段恢复到实桥位置，达到完全匹配状态。56.需要说明的是，在钢箱梁节段进行拼装连接时，在总拼胎架上进行，先进行一个轮次的多个钢箱梁节段的拼装，再以最后拼装的一个钢箱梁节段为母梁，进行下一轮次的拼装，在下一轮次拼装的过程中，以母梁为基准，调节相应的钢箱梁节段，抵消上一轮次拼装产生的误差，保证拼装的精准度。57.区别于上述实施例，模块还包括风嘴，钢箱梁模块化制造方法还包括：58.将风嘴划分为多个拼装块；59.制备风嘴的板单元；60.将板单元拼装为拼装块；61.将拼装块拼装为风嘴；62.在风嘴上设置固定支撑架和翻身吊装吊耳，进行翻身吊装；63.将风嘴调运至总拼胎架，与边箱室进行拼装。64.为了进一步提升钢箱梁节段的拼装质量和效率，如图4中t1至t6所示，在本实施例中，将一个钢箱梁节段划分为两个风嘴、两个边箱室和一个中间箱室。65.具体地，将风嘴划分为多个拼装块，根据划分的拼装块制备风嘴的板单元，将板单元拼装为拼装块，将拼装块拼装为风嘴，这样，在进行风嘴拼接时，根据划分的拼装块，可同时进行多个拼装块的拼装，再将拼装完成的拼装块拼装成风嘴，有效降低由板单元拼装成风嘴的时间，提升整个钢箱梁的制造效率；接着，风嘴一般是在平面胎架上进行反向拼装，拼装完成后，使用固定支撑架支撑拼装完成的风嘴，并连接翻身吊装吊耳，通过起吊装置与翻身吊装吊耳的连接，完成风嘴的翻身吊装，固定支撑架能够有效避免风嘴在翻身过程中发生变形，最后，将风嘴调运至总拼胎架，将其与边箱室进行拼装。66.可选地，将拼装块拼装为风嘴，具体包括：67.将风嘴的一部分拼装块进行匹配，完成一轮拼装；68.将一轮拼装的最后一个拼装块与风嘴的另一部分拼装块进行匹配，调节一轮拼装的误差，完成二轮拼装；69.继续进行与二轮拼装相同的步骤，直至完成风嘴的拼装。70.为了进一步提升风嘴的拼装质量，如图4中t4和图5中t41至t43所示，在本实施例中，将风嘴的拼装块分为多组，进行多轮的拼装，在第一轮拼装时，先将一组拼装块进行拼装，拼装完成后，进行第二轮拼装，其中，第一轮拼装中最后一个拼装块参与第二轮拼装，第二轮拼装的拼装块以第一轮拼装的最后一个拼装块为基准，进行拼装，在拼装过程中进行调节，抵消第一轮拼装产生的误差，有效提升拼装的精准度，提升风嘴的拼装质量，当然，重复与第二轮拼装相同的步骤，进行剩余轮次的拼装，直至完成风嘴的拼装，有效降低拼装焊接过程中产生的变形误差和拼装误差。71.可选地，将板单元拼装为模块，具体包括：72.使用板单元拼装边箱室，其中，在拼装时调节边箱室的箱口尺寸、焊接变形以及焊缝的角变形。73.为了进一步提升边箱室的拼装焊接精准度，降低拼装误差，在本实施例中，在使用板单元进行边箱室的拼装过程中，还对边箱室的箱口尺寸、拼装焊接时产生的变形以及焊缝产生的角变形进行控制。74.示例性地，在使用板单元进行边箱室的拼装焊接时，边箱室端隔板距离端头较长，隔板作为边箱室的内胎对端头箱口尺寸的约束较弱，容易造成箱口尺寸超差，总拼时产生箱口错台，可使用一种可重复利用的箱型杆件箱口尺寸控制装置对边箱室的箱口尺寸进行调节，具体地，该可重复利用的箱型杆件箱口尺寸控制装置包括隔板、多个座板、多个螺栓、角钢座。其中，隔板呈方形板件，其端面装有多个座板，座板板身之上设有螺纹孔，螺栓安装于螺纹孔中；多个座板与隔板的二个相邻侧边的间距相等，并在其二个相邻侧边夹角所对应的对角处装有角钢座，角钢座呈直角折边结构，其二条直角边贴合于隔板的另外二个相邻侧边。在杆件组拼焊接时，通过螺栓扭紧与角钢座贴合后使隔板与箱型杆件形成整体，提高焊接操作的整体刚度，起到抵抗焊接收缩变形、控制箱口尺寸的作用，同时方便隔板拆卸并重复利用，有效提高了箱型杆件焊接的施工工效，降低材料损耗。75.示例性地，在使用板单元进行边箱室的拼装焊接时，还可使用反变形胎架对边箱室的焊接变形进行控制，有效降低焊接变形对边箱室的拼装质量的影响。76.示例性地，在使用板单元进行边箱室的拼装焊接时，边箱顶板为不锈钢板，顶板板边伸出腹板距离较短，容易产生焊后变形大且难以控制，且焊后不能进行火调，还可以使用种箱型杆件主焊缝角变形调校装置对边箱室的焊接焊缝的角变形进行调节，将边箱室的顶板平面度控制在合理范围内，具体地，该箱型杆件主焊缝角变形调校装置包括上横梁，上横梁上端设有吊环，上横梁左右两端均设有钩状夹板，上横梁下端设有液压顶，液压顶的两侧均设有与上横梁固定连接的导向装置，钩状夹板的内侧设有调平块，调平块的两端均设有走行装置。将该装置对准所需调校的构件，使钩状夹板勾住该构件的下侧，启动液压顶，使液压顶垂直向下，直至接触到构件上表面，同时调平块向上作用，接触到角变形区域，液压顶缓慢加压，使变形部位逐渐恢复，液压顶在工作的同时，操作人员可在顶面上对变形进行测量，当恢复到规范要求时，停止液压顶作业。77.可选地，使用板单元拼装边箱室，还包括：78.使用板单元拼装锚箱；79.将锚箱与边箱室进行拼装。80.在本实施例中，边箱室为带有双锚箱的杆件，单根杆件的重量较大，因此，在边箱室的拼装时，锚箱单独预制，先制备相应的板单元，将板单元拼装为锚箱后，将锚箱与边箱室进行拼装，有效降低边箱室拼装的总时间。81.需要说明的是，在本实施例中，锚箱的承压板需要与锚垫板磨光顶紧焊接，磨光顶紧通过对承压板井字形结构端面和锚垫板顶面进行分别机加工实现，有效提升锚箱的拼装焊接质量。82.可选地，将板单元拼装为模块，具体包括：83.使用板单元拼装中间箱室，其中，在拼装时，对中间箱室的隔板板件先进行平面度矫正，再进行切割，最后设置预拱度。84.在本实施例中，为了进一步提升中间箱室的拼装焊接精准度，降低拼装误差，在本实施例中，在使用板单元进行中间箱室的拼装过程中，还对中间箱室的隔板板件进行平面度矫正以及设置预拱度，方便中间箱室在总拼胎架上与边箱室进行拼装。85.具体地，中间箱室隔板为实腹式隔板，需要分块制造再合成整体，而隔板属于超宽件，为了保证隔板的高度与上下槽口相对位置精准，需要在拼接时，先对隔板的平面度进行矫正，使其到达与槽口对应位置，再进行数控切割，保证中间箱室的拼装精准度，同时，中间箱室在拼装时，顶板和底板焊缝的焊接会造成隔板的横向收缩，隔板自重也会造成一定下挠，因此隔板单元制造时需要设置一定的预拱，以抵消焊接和自重造成的变形，此外，预拱度的设置还需要考虑总拼胎架的预拱度，以使得中间箱室与总拼胎架相匹配。86.需要说明的是，在中间箱室进行拼装时，还可在中间箱室的两个自由端设置配重，增加中间箱室隔板两端的受力，防止隔板两端在拼装焊接时发生翘曲，提升拼装的质量。87.可选地，总拼胎架上搭设有纵横线型，边箱室上设有拉索锚固结构，将模块调运至总拼胎架，拼装为钢箱梁节段，具体包括：88.将边箱室调运至总拼胎架，通过纵横线型和拉索锚固结构进行定位；89.以边箱室为基准，拼装中间箱室。90.为了保证在总拼胎架上进行拼装时的精准度，在本实施例中，如图1中s4和图2中s41和s42所示，在总拼胎架上搭设纵横线型，在调运各个模块时，将各个模块沿纵横线型调运至总拼胎架上进行定位，提升后续进行总拼时的匹配效率，同时，在拼装时，以边箱室为拼装基准，在边箱室上设置有拉绳锚固结构，在边箱室置于总拼胎架时，使用拉绳锚固结构将边箱室固定在总拼胎架上，方便后续拼装中间箱室以及风嘴。91.可选地，将边箱室调运至总拼胎架，通过纵横线型和拉索锚固结构进行定位，具体包括：92.使用运梁台车调运边箱室至总拼胎架，通过纵横线型进行边箱室的粗定位，93.在总拼胎架上设有驱动装置，驱动边箱室移动，对边箱室进行细定位；94.使用拉索锚固结构将边箱室与总拼胎架连接，完成定位。95.为了提升边箱室定位的精准度，如图2中s41和图3中s411、s412和s413所示，在本实施例中，通过运梁台车调运边箱室至总拼胎架时，先通过纵横线型对边箱室进行粗定位放置，同时，使用总拼胎架删过得驱动装置，驱动边箱室移动，对边箱室进行细定位，保证边箱室的精准定位，最后，使用拉绳锚固结构将边箱室与总拼胎架进行连接，完成边箱室的定位。96.需要说明的是，在本实施例中，驱动装置为三向千斤顶，三向千斤顶设置于总拼胎架的下方，通过顶升驱动来达到移动边箱室的目的。97.可选地，钢箱梁上还设置有桥面，桥面为复合钢板，钢箱梁模块化制造方法还包括：98.进行桥面的基层、过渡层和复层之间的焊接，其中，焊接为多点同时预热焊接。99.在本实施例中，在钢箱梁的制造过程中，还在钢箱梁上设置桥面，桥面为不锈钢复合钢板，不锈钢复合钢板由不锈钢和低碳钢复合而成，采用基层、过渡层和复层三层焊接技术进行焊接，且在焊接过程中，使用多点同时预热焊接，有效保持焊接区域的温度，降低气体消耗，提升不锈钢焊接施工质量。100.具体地，在本实施例中，多点同时预热焊接是通过一种可同时多点加热的焊前预热装置实现地，该可同时多点加热的焊前预热装置包括主管、预热器、软管、安装架、弹簧、支管、手柄。其中，主管管身上设有出口端为弧面的预热器，预热器通过软管与主管连通，并通过铰接形式安装于安装架之上，安装架固定于主管之上；预热器的连接于弹簧的一端，弹簧的另一端与安装架连接；主管的未封闭口与支管连接，支管连接于可燃气源；同时，主管侧壁之上还设有手柄。本发明利用预热器端口弧面的附壁效应引导可燃气体朝向两侧喷射，从而使一侧点火形成的爆燃波作为弹性系统的激励源，使预热器在喷射火苗的同时作往复式摆动，从而形成线性区域的均匀加热，对大型工件实施高效率、高精度、高均匀度焊前预热。101.可选地，钢箱梁上还设有钢混接头，钢混接头为无格室顶底板承压板式钢混接头，钢箱梁模块化制造方法还包括：使用气体保护焊的方式，焊接承压板和顶底板，依次由焊缝应力大的部分向焊缝应力小的部分进行焊接。102.在本实施例中，为了方便钢箱梁与混凝土箱梁的连接，在钢箱梁上还设置有钢混接头，钢混接头采用无格室顶底板承压板式钢混接头，先焊接承压板与顶底板焊缝，依次从焊缝应力大向焊缝应力小的部位进行焊接，采用气体保护焊焊接，控制焊接线能量减少焊接的热输入，减少焊接变形，提升钢箱梁的制造质量。103.需要说明的是，在本发明的实施例中，板单元之间、模块之间以及钢箱梁节段之间的焊接均为自动化焊接。104.需要说明的是，在本发明的实施例中，钢箱梁匹配总拼通过全站仪可直接的采取现场分段主要标记点相对坐标，通过坐标转换可实现物体现场局部坐标与钢构设计坐标的匹配并得到现场数据和理论数据的偏差，由此指导现场作业并实现测量、分析作业的数字化，大大减轻了作业现场工作量，提高了测量效率及测量数据的准确性和可靠性。105.示例性地，首先，针对每个总拼轮次，树立三个相向而立的测量塔，以母梁端头顶板中心为基准建立坐标系，并通过在测量塔控制母梁段顶面控制点坐标，以达到控制母梁和新制梁之间的空间相对位置；其次，断面箱口上布置14个临时测点，主要用于测出断面尺寸的坐标，为调整箱口提供依据；再次，使用三维成像激光雷达技术，即实景复制技术，对钢梁进行全方位、大面积、高密度空间三维数据的采集，通过施工过程中对箱梁线形及标高的实时监测与纠偏，为现场安装的顺利进行提供了保障；最后，测量数据电脑拟合，对箱口的测量数据包括顶板横坡、底板平面度、腹板垂直度这三个造成错台的敏感因素。坡度测量每个断面取21个点，垂直度测量每块腹板取6个点。在端隔板处、距离隔板1.4m处、箱梁最端头各自测量一组数据。对数据进行比对，模拟偏差。106.虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。









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