钢箱梁整体横隔板加劲反面加热结构.pdf

本实用新型涉及一种钢箱梁整体横隔板加劲反面加热结构，主要用于悬索桥及斜拉桥中梁段。所述结构包括钢平台(1)、横隔板(2)和烘枪(4)，所述横隔板(2)面朝下并水平搁置在钢平台(1)上，烘枪(4)有二把，二把烘枪(4)一左一右对称布置于横隔板(2)的反面。本实用新型的有益效果是：采用本实用新型加热结构能达到初步释放焊接残余应力的效果，局部消除加劲焊后的角变形。

1.  一种钢箱梁整体横隔板加劲反面加热结构，其特征在于所述结构包括钢平台(1)、横隔板(2)和烘枪(4)，所述横隔板(2)面朝下并水平搁置在钢平台(1)上，烘枪(4)有二把，二把烘枪(4)一左一右对称布置于横隔板(2)的反面。

钢箱梁整体横隔板加劲反面加热结构
(一)技术领域
本实用新型涉及一种钢箱梁整体横隔板加劲反面加热结构。主要用于悬索桥及斜拉桥中梁段。属于钢结构件技术领域。
(二)背景技术
整体横隔板特点及制造精度要求：
横隔板为水平加劲、竖向加劲及钢板组成的板式结构。悬索桥及斜拉桥中一般每个标准梁段共设置四道横隔板。横隔板板厚较薄，板厚通常有：8mm、10mm、12mm等规格。横隔板不仅是钢箱梁的骨架，而且在梁段组装时起到内胎的作用，其制造精度直接影响到梁段的几何尺寸和相邻梁段箱口间的匹配精度。整体式横隔板上下直接插入顶底板U形肋，对其几何尺寸和U形肋槽口尺寸提出了很高的要求，如何保证制造精度，是对制造技术的一个挑战。
生产过程中一般将每道横隔板划分为3块(见图1)板单元制作。
横隔板在制造过程中，根据其结构特点及以往的制造经验，会产生如下问题：
①板厚薄(多数横隔板板厚为：8mm、10mm、12mm)，焊接引起的变形大。
②横隔板高度尺寸大(4m)，横隔板存在高度方向上的接料，接料所产生的焊接变形对其板面平整度带来较大影响。
③板边自由边大。典型横隔板上下横向加劲距板边500mm～600mm，其边缘经焊接后会产生较大的角变形及边缘波浪变形。
④横隔板因结构少、刚度弱，横竖向加劲形成的大格构状区域经焊接后形成很大的“锅底”状变形，如图2。
以往生产技术概况：
以往生产技术一般采取横隔板板数控精确下料后组焊纵横向加劲肋，最后火焰修整。根据以往制造后检验的数据统计结果看：经火焰修整后横隔板长度方向达到7～8mm，宽度方向达到4mm左右的收缩量。当横隔板上胎后顶底板U肋无法自由落入横隔板U肋槽口时往往采取修割横隔板U槽的方法，这样势必造成横隔板与顶底板U肋存在较大间隙，而横隔板与顶底板U肋大间隙是造成以往大桥顶板U肋与横隔板角焊缝产生裂纹重要原因之一。
(三)发明内容
本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种能达到初步释放焊接残余应力的效果，局部消除加劲焊后的角变形的钢箱梁整体横隔板加劲反面加热结构。
本实用新型的目的是这样实现的：一种钢箱梁整体横隔板加劲反面加热结构，包括钢平台、横隔板和烘枪，所述横隔板面朝下并水平搁置在钢平台上，烘枪有二把，二把烘枪一左一右对称布置于横隔板的反面。
本实用新型的有益效果是：
采用本实用新型加热结构能达到初步释放焊接残余应力的效果，局部消除加劲焊后的角变形。
(四)附图说明
图1为横隔板单元划分图。
图2为横隔板变形图。
图3为图2的A-A剖示图。
图4为图2的B-B剖示图。
图5为本实用新型涉及的喷粉划线及二次程切图。
图6为本实用新型涉及的组焊竖横向加劲图。
图7图6的C-C剖示图。
图8图6的D-D剖示图。
图9为图8的I放大图。
图10为本实用新型涉及的横隔板加劲焊接顺序图。
图11为本实用新型涉及的横隔板加劲反面加热顺序图。
图12为图11的E-E剖示图。
图13为本实用新型涉及的顶起装置示意图。
图14为图13的F-F剖示图。
图15为图14的II放大图。
图16为本实用新型涉及的加热圆点位置示意图。
图17为本实用新型涉及的三角形加热点示意图。
图18为图17的G-G剖示图。
图19为图18的H-H剖示图。
图20为本实用新型涉及的板边缘修整专用卡具示意图。
图21为图20的I-I剖示图。
图中附图标记：
钢平台1、横隔板2、边隔板2.1、中隔板2.2、U形卡具3、烘枪4、千斤顶5、锲铁6、卡具本体7、对接焊缝8、下劲板组装线9、二次切割横向基准线10、上劲板安装线11、二次程切外轮郭线12、二次切割纵向基准线13、角钢14、槽钢15、加热线16、加热点17、起顶点18；f1变形量、f2变形量。
(五)具体实施方式
针对整体式横隔板的结构特点并总结以往制造经验，确定采取的技术方案为：横隔板板一次切割毛料并喷粉划线→组焊横向及竖向加劲→修整→二次精确切割U形槽口；横隔板加劲组装线使用数控火焰切割机喷粉划线，全部横隔板二次精切U形槽口均在水下等离子切割机上完成。制造技术如下：
1)下料及零件矫正。隔板一次下料，其外边缘预留50mm二次切割余量(见图2-4)；加劲板多头直条机下料后调直。
2)隔板接料。接料完成后对焊缝区域进行修整，此时结构未安装修整较容易且效果好。
3)一次切割及喷粉划线。毛料上数控切割机喷粉划线及切割人孔、管线孔。横隔板二次精切U形槽口是在纵横向加劲安装完成后进行，此时如何保证U形槽口与横向加劲的相对尺寸是控制重点，为此设置纵横向基准线(如图5)，两条基准线将作为横隔板二次精切U形槽口时的定位线，并在横隔板喷粉划线时一并喷出。数控切割机喷粉划线比较手工划线具有：划线精度好、速度快的优点。喷粉划线及切割人孔及管线孔应按如下程序进行：先喷二次精切定位用纵横向基准线，再喷加劲组装线(加劲组装线加放焊接及火焰修整补偿量)，最后完成人孔及管线孔的程切，此三步均在一个数控程序内完成。
4)组焊竖横向加劲。竖横加劲组装在横隔板胎架上完成，先以横基线为基准划线组装竖向加劲，横向加劲对喷粉线安装。焊接时，为保证板面平整度及减少火焰修整量，为此采取三项措施：焊接采用CO₂气保焊；焊前设卡码对焊接变形进行约束(见图6-9)；自中心向四周完成加劲间立角焊后，依照图10所示的顺序完成其余焊缝焊接，焊接时规范参数选取下限。图6-9中，钢平台1、横隔板2和U形卡具3，横隔板2水平搁置在钢平台1上，U形卡具3有二件，二件U形卡具3转动卡接于钢平台1的左右两侧。
5)修整。焊后的横隔板因板薄、结构稀及封闭式竖横向加劲区域内应力无法释放等原因造成该区域内的“锅底”状变形及隔板四周边缘的波浪变形，修整主要就是消除这两种变形。修整在专用钢制平台上采用火焰修整的办法进行，具体如下：
①将焊后的横隔板翻身，使其结构面朝下并水平搁置在钢平台上。采用两把烘枪在加劲的反面遵循同步、对称原则，按照前道焊接工序时所采取的顺序进行加热(图11-12)。在加劲结构对应的反面进行一次加热，能达到初步释放焊接残余应力的效果，局部消除加劲焊后的角变形。图11-12中，钢平台1、横隔板2、烘枪4、加热线16、加热点17。横隔板2面朝下并水平搁置在钢平台1上，烘枪4有二把，二把烘枪4一左一右对称布置于横隔板2的反面。
②将横隔板与钢平台固接后，使用千斤顶自中心向两端将每个加劲区域内朝下的凹状变形向上顶，使之成为凸状变形(图13-15)后松开千斤顶并移开千斤顶。图13-15中，钢平台1、横隔板2、千斤顶5、起顶点18。横隔板2面朝下并水平搁置在钢平台1上，千斤顶5顶置于横隔板2正同。
③“锅底”状变形修整。首先画出加热点位置。加热点于每个加劲格构状区域自中心向四周呈放射状布置，加热点直径大约50mm～60mm，间距约：300mm～400mm(图16)，间距值可根据变形量的大小适当调节。四名修整工分为两组，按照同步、对称的原则自横隔板中心向两端使用烘枪加热；每对称的两个格构区域加热点温度降至接近室温时使用铁锤自中心向四周敲击板面，敲击时在板面与铁锤间搁置垫板，铁锤的震动能有效释放焊接残余应力。
④四周边缘波浪变形修整。在变形区域画出加热点位置，加热点形状为三角形(见图17-19)。烘枪加热后钢板温度降至300℃～400℃时使用专用卡具结合锲铁码平变形区域(见图20-21)。图20-21中，横隔板2、锲铁6、卡具本体7。卡具本体7中心横向设置有一通道，横隔板2放置于该通道内，锲铁6有若干块，若干块锲铁6沿所述通道长度方向间隔嵌置于横隔板2正面与通道顶壁以及横隔板2反面与通道底壁之间。
采取有效的技术措施，使横隔板修整后的平面度达到技术要求。在火焰加热过程中为避免损伤钢材，使用红外线电子测温计监测温度，控制修整火焰温度在：600℃～800℃；加热所用气体使用：乙炔+氧气混合气体，乙炔气火焰温度集中、加热速度快，实际使用中效率高。
6)二次切割
①切割设备、工装准备。水下等离子切割具有：精度好、效率高及切割热变形小的特点。为此在正式切割前对水下等离子切割机进行大检修并备足配件；使用经纬仪及水平仪重新检测、调整轨道直线度及平面度；加大等离子切割机水床深度，保证横隔板切割时完全处于水下切割状态；制作横隔板切割平台并使用水平仪控制平台的水平度。
②二次切割。
修整完成并检验合格后的横隔板上等离子切割平台，此时要求板面朝上并处于水平状态(使用水平尺检测)。操纵切割机割嘴对纵横向基准线，对线偏差应小于0.5mm。对线完成后方能放水淹没工件进入切割状态。
要求纵横基线对位后操纵切割机沿二次切割外轮廓线空走一周，空走时操作员应仔细检查割嘴对线偏差，确保无误后正式切割。
7)预拼。同一位置左中右三块横隔板进行试拼装，重点检查三块横隔板相邻U形槽口间距尺寸、横向加劲直线度、整体宽度及对角线差。