[发明专利]钢桥梁双曲抛物面薄板密肋板单元及制作方法

说明书

本发明涉及一种钢桥梁双曲抛物面薄板密肋板单元及制作方法，结构数字化建模→零件放样→数控下料→自动划线→冷压一次成型→制作工装→热矫二次成型→组装板单元加劲肋→板单元焊接→结构焊接检测→变形修整→组焊剪力钉→组装钢筋。优点：一是解决了钢桥梁双曲抛物面结构信息表达问题，实现了施工信息的有效传递；二是解决了钢桥梁双曲抛物面曲面板成型问题，其成型精度达到了设计、标准相关要求；三是实现了项目双曲抛物面板单元制造任务要求，保证了项目施工质量和进度；四是提升了钢桥梁复杂曲线结构加工制造技术水平，促进钢桥梁制造技术的不断发展。

技术领域

本发明涉及一种塔柱部分外壁板单元的断面为R1m、R3m圆弧曲线，上下圆弧不同心、半径相同、弧长不同，板单元竖向为任意曲线，形成了类似马鞍面或者双曲抛物面结构的钢桥梁双曲抛物面薄板密肋板单元及制作方法，属特大型钢混桥梁制造领域。

背景技术

国内参建的钢结构桥梁，主要以直线型结构为主，二维曲线结构（有一个方向为曲线）次之；但随着我国钢桥梁建造水平的提升，人民日益增长的物质文化需求，钢桥梁呈现多元化发展，三维曲线结构（空间曲线结构）渐渐成为钢桥梁建造的亮点；三维曲线结构中的扭曲面结构可近似展开，其加工制造技术瓶颈已攻克；而对于双曲抛物面结构，其板单元制作技术仍是技术难题。如果采用传统二维曲线板成型方法，难以准确表达零件尺寸，其冷压、滚弯成型只能进行一个方向的弯曲，无法达到双曲抛物面双向曲线线形的要求；采用扭曲线形板的多点顶压方案，由于结构曲率小，线形变化大，难以实现大行程的顶压控制，且线形精度无法保证。

发明内容

设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种塔柱部分外壁板单元的断面为R1m、R3m圆弧曲线，上下圆弧不同心、半径相同、弧长不同，板单元竖向为任意曲线，形成了类似马鞍面或者双曲抛物面结构的钢桥梁双曲抛物面薄板密肋板单元及制作方法。

设计方案：为了实现上述设计目的。本发明在方案设计上，针对钢桥梁双曲抛物面板单元结构线形加工问题，结合钢桥梁制造工艺流程，采用数字化模型进行零件放样，数控精切下料，激光自动划线，主要曲线方向冷压成型，采用工装、热矫正措施实现双曲面成型，顶紧组拼横竖肋，采用小线能量工艺焊接，组装横竖向钢筋等工艺措施制作。

上述钢桥梁双曲抛物面板单元制造方案，采用既有生产设备，研发了系列针对双曲抛物面板单元结构放样、零件加工、曲面成型、板单元组焊与预焊件安装等施工措施，从结构放样、加工到板单元制作完成，均有相应措施保证过程质量，能够有效的保证双曲抛物面板单元制造精度要求，该方法方便易行、实用性强，值得在此类结构制造中广泛推广。

结构方案：针对钢桥梁双曲抛物面板单元结构特点，拟采用以下制造工艺流程：结构数字化建模→零件放样→数控下料→自动划线→冷压一次成型→制作工装→热矫二次成型→组装板单元加劲肋→板单元焊接→结构焊接检测→变形修整→组焊剪力钉→组装钢筋。

根据设计结构进行BIM数字化建模，将双曲抛物面线形分解为两个方向的近似线形，利用软件的钣金展开功能，实现双曲抛物面零件的近似展开，得到零件轮廓尺寸；采用数控精密切割设备焰切下料，并根据冷弯成型工艺要求布设折弯线，采用激光自动划线机床布划零件各折弯线，按折弯线利用专用冷压机械进行零件一个方向的曲线预弯，再在双曲抛物面板单元专用胎型上进行热矫正成型，使其线形与胎型支撑密贴后固定；组装数控精密切割制作的曲线板肋，使其板肋与曲面板密切，采用小线能量的CO₂气体保护焊对称施焊，焊接过程中采用马固方式进行焊接变形约束，焊后进行结构线形与焊缝质量检测，对于焊接引起的局部变形采用热矫正予以修整；按要求布设剪力钉位置线，施焊板单元上剪力钉，在横竖肋中穿入已加工好的钢筋并采用定位工装临时固定。

技术方案：一种钢桥梁双曲抛物面薄板密肋板单元制作方法，结构数字化建模→零件放样→数控下料→自动划线→冷压一次成型→制作工装→热矫二次成型→组装板单元加劲肋→板单元焊接→结构焊接检测→变形修整→组焊剪力钉→组装钢筋。