[发明专利]超大截面钢桥异形塔柱及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢结构制作技术领域，具体是涉及一种超大截面桥梁异形塔柱及其制作方法。

背景技术

超大截面桥梁异形塔柱节段为上海市云翔大型社区配套蕴藻浜大桥针形独塔斜拉桥下塔柱。其主体横断面为三块超厚板组成的等边三角形，截面尺寸由上端向下渐缩，截面最大尺寸3682*3682（mm），最小尺寸为1900*1900（mm）。塔柱主要材质为Q345qD，主体板厚均在100mm以上，最厚处达到150mm。底座为铸钢件，材质为ZG275-485H。节点部位结构复杂，焊缝密集。

此复杂结构塔柱在桥梁行业罕见，且制作过程涉及到诸多核心技术：

（1）超大截面桥梁异性塔柱坡口设计；

（2）超厚桥梁钢板（150mm）数控切割机下料技术；

（3）超大深度坡口（＞200mm）半自动开设技术；

（4）铸钢件ZG275-485H与Q345qD焊接技术；

（5）大范围仰焊技术应用；

（6）超大截面桥梁异性塔柱焊接顺序；

（7）节点、环焊缝电加热消应力技术。

采用目前的塔柱结构制作方法很难进行完整的实现。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种超大截面钢桥异形塔柱及其制作方法，采用该方法制成的塔柱结构可以很好的应用于超大截面的钢桥上。

本发明的目的是这样实现的：一种超大截面钢桥异形塔柱的制作方法，所述异形塔柱包括三个单元件：顶部圆管结构段、主体横断面为三块超厚板组成的等边三角形柱体和铸钢件底座，等边三角形柱体的三块壁板分别由多块自上而下逐渐增厚的钢板组成，所述方法包括以下步骤：

步骤一、计算机零件放样

计算机零件放样过程中，考虑焊接变形、焊接填充量的因素，优化焊接坡口，同时根据塔柱的三角形柱体特征，制定焊接防撕裂坡口，将防撕裂坡口均开设在板厚方向上；

步骤二、下料切割

制作过程中，采用数控切割机下料，确定割嘴型号为5号，钢板预留割缝补偿为3mm，切割氧压力为0.7~0.8Mpa，丙烷压力0.05MPa以上，气割速度150mm/min，气体流量180m3/h，切割后对钢板切割面进行检查，同时复核零件尺寸，检查气割面硬度，确保切割质量；

步骤三、单元件坡口开设

采用多角度多次火焰切割坡口的方式，保证气割面硬度符合规范要求；

步骤四、单元件划线、装配、焊接、矫正

单元件验收完成后，再进行整体装配拼装，并在等边三角形柱体内部进行加劲单元的焊接，最后矫正以符合设计要求；

步骤五、制作胎架，设置牙板，绘制地样

制作塔柱节段整体拼装专用胎架，并设置牙板标高，控制整体线性，绘制地样线；

步骤六、塔柱整体焊接

1）铸钢件、中部三角形柱体和顶部圆管结构段三者焊接

采用电加热对焊缝区域进行均匀加热，焊后采用电加热进行包裹，后热处理，焊接前预热温度为200~250℃，层间温度控制在230~250℃，后热温度300~350℃，后热时间3h，后热完成，石棉布保温缓冷至环境温度；

2）三角形柱体壁板之间的坡口焊接

对位于上方的两块壁板上的坡口进行常规立焊，对位于下方两侧的坡口进行仰焊，焊前预热150±10℃，然后采用电加热对焊缝区域进行均匀加热，对于仰焊坡口首先对坡口进行焊接区域的划分，并标记好焊接的优先级，采用由坡口一侧逐渐向另一侧焊接的方式进行划分，然后对于划分好的焊接区域采用多道次进行焊接；

步骤七、电加热消应

对步骤六完成焊接后的塔柱节段环口焊缝以及中部三角形柱体拼接区域进行电加热消应。

优选地，步骤一种坡口开设位置位于角接接头钢板的板厚方向。

优选地，步骤四中整个单元件的装配、焊接过程主要包括：三角形柱体壁板拼接，柱内加劲单元制作，壁板单元制作，圆管结构段制作四个部分。

优选地，步骤六中焊接所用的焊丝为药芯焊丝。

优选地，步骤六中采用红外线测温仪在距离焊缝75mm处进行测温，确保层间温度符合要求。

优选地，步骤七进行电加热消应时在塔柱下方每间隔3米放置一个支座，在每个支座下放置滚动装置，确保热处理过程中塔柱的自由伸缩。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：