具有镂空式横联的上弦块体制造方法与流程

1.本发明属于固定建筑物钢桁梁桥制造技术领域，具体涉及一种具有镂空式横联的上弦块体制造方法。


背景技术：

2.目前，国内钢桁梁桥上弦及横联等结构多设计为栓接构造，且上弦及横联以矩形桁架形式最为常见，其制造工艺相对较为容易。而以如图1所示的澳氹第四条跨海大桥项目为例，其上弦杆1与横联2结构设计采用中间为椭圆型的镂空横联2造型，镂空横联2周圈包围圆弧封堵板24，并为全焊箱型结构，造型优美，但是制造难度较大。
3.按照现有技术下的常规方案，需要先分别制作上弦杆1和镂空横联2；现场安装时，先将两侧上弦杆1吊装到位，再吊装中间镂空的横联2构件，最后在高空完成上弦杆1和横联2之间的对接缝的焊接。
4.现有技术方案存在的问题在于：(1)高空焊接作业，横联2中隔板23密集，空间狭窄，施工难度大，现场施工人员安全无法有效保证。(2)横联2镂空部分长度细长，宽度较小，最窄部分宽度仅有200～400mm，焊接时会产生较大变形，工艺质量不好保证。对此，现提出如下改进技术方案。


技术实现要素：

5.本发明解决的技术问题：提供一种具有镂空式横联的上弦块体制造方法，采用横联分块制造，圆弧板后装工艺，以及利用地面专用胎架采用倒装法在地面预先将上弦杆与横联连为一个整体，最后整体翻身并与钢箱梁、下弦杆总体进行组装的方法，解决具有镂空式横联的上弦杆钢桁梁桥施工难度大、施工安全性无法保证、焊接质量变形严重的一系列技术问题。
6.本发明采用的技术方案：具有镂空式横联的上弦块体制造方法，采用倒装法，预先在地面专用胎架上将上弦杆与横联倒放组装成一个完整的上弦块体，并对上弦块体整体翻身后，将上弦块体与下弦杆及钢箱梁总体安装从而完成上弦块体制造；上弦块体倒装前，预先将横联分为横联单元一和横联单元二两块；其中横联单元一为易变形块体；横联单元二为不易变形块体；将易变形的横联单元一预先与上弦杆一起组焊成整体后再与横联单元二组装；最后在组装完成的横联单元一和横联单元二上最后安装横联周圈圆弧装饰板。
7.上述技术方案中，进一步地：包括如下步骤：
8.s1、将横联的横联单元一与上弦杆组焊连为一体后倒置于专用胎架；
9.s2、将横联的横联单元二倒置于专用胎架上并与上弦杆组焊连为一体；
10.s3、将对称侧的另一个上弦杆倒置于专用胎架上并与横联单元二组焊连为一体；
11.s4、焊连并检测横联单元一和横联单元二对接焊缝从而得到上弦块体；
12.s5、对制作得到的上弦块体和待组装的横联的圆弧装饰板分别进行打砂涂装操作；
13.s6、在上弦块体安装横联的圆弧装饰板，并对圆弧装饰板与上弦块体的焊缝进行补涂装操作；
14.s7、在上弦块体一侧安装单耳主吊钩，在上弦块体另一侧安装双耳副吊钩；通过门式起重机对单耳主吊钩和双耳副吊钩的上升和下降协同配合操作，完成上弦块体的翻身工作；
15.s8、将翻身后的上弦块体与下弦杆及钢箱梁总体安装从而完成上弦块体制造。
16.上述技术方案中，进一步地：专用胎架由若干支撑墩和对拉螺杆组成；支撑墩在地面垂直固定支撑安装并具有不同高度；不同高度的支撑墩顶端分别具有不同的垫块支撑线形；垫块支撑线形的线形以及尺寸与倒置的上弦块体表面起伏线形尺寸相匹配。
17.上述技术方案中，进一步地：对拉螺杆由内螺纹套筒、调节螺杆、挂钩组成；调节螺杆在内螺纹套筒筒体两端同轴旋合适配安装，且调节螺杆用于调节其伸出长度；调节螺杆伸出端外侧同轴固连挂钩柄部；对拉螺杆通过其一端的挂钩钩体挂接横联单元二；对拉螺杆通过其另一端的挂钩钩体挂接上弦杆。
18.上述技术方案中，进一步地：横联由横联顶板、横联底板、中间隔板、圆弧装饰板拼焊组成；横联所分为的横联单元一和横联单元二；其中横联单元一为细长结构；横联单元一最窄部分宽度为200～400mm。
19.上述技术方案中，进一步地：横联单元二与上弦杆组焊前；横联单元二在其具有的横联隔板制作无障碍对接缝；无障碍对接缝端部无隔板凸起；且无障碍对接缝用于将横联单元二无卡滞平推插入上弦杆内侧并与上弦杆焊接连为一体。
20.上述技术方案中，进一步地：步骤s7中：单耳主吊钩在倒置且水平设置的上弦块体左外侧固定安装；双耳副吊钩由副吊钩一和副吊钩二组成；副吊钩一在倒置的上弦块体右外侧固定安装；副吊钩二在倒置的上弦块体右下侧固定安装；副吊钩一、副吊钩二分别由吊耳和副钩组成；
21.步骤s7翻身时，包括如下步骤：
22.s701、门式起重机一方面带动单耳主吊钩上升，另一方面带动副吊钩一下降，从而带动倒置且水平设置的上弦块体顺时针转动；
23.s702、待原先倒置且水平的上弦块体顺时针翻转变换为竖直状态后，门式起重机停止动作，将副钩从副吊钩一的吊耳取下，将副钩换装在副吊钩二的吊耳上；
24.s703、门式起重机再次启动，门式起重机一方面带动单耳主吊钩下降，另一方面带动副吊钩二提升，从而带动竖直的上弦块体继续顺时针转动，直至上弦块体翻转至水平正放状态后门式起重机停止动作；
25.s704、将水平正放的上弦块体与下弦杆及钢箱梁总体安装完成后，拆卸单耳主吊钩、双耳副吊钩即可。
26.本发明与现有技术相比的优点：
27.1、本发明采用“倒装法”在地面专用胎架上将上弦杆与横联进行组装成完整的上弦块体；并对上弦块体整体翻身后，再与钢箱梁及下弦杆进行总体安装；通过对复杂的横联结构进行分段，将分段后的横联单元一预先与上弦杆整体制造，之后组装横联单元二，防止横联单元一的变形问题；最后采用后安装圆弧装饰板的制作工艺，保证产品质量，提高生产效率。
28.2、本发明在地面专用胎架上拼装上弦杆与横联，将本应在高空完成的上弦杆与横联的连接施工作业转变为在地面专用胎架上进行，不仅给实际生产带来较大便利，同时提高了施工过程中人员的安全性；降低了施工难度，有利于提高产品质量；经验证实际效果良好，可以作为经验进行推广。
29.3、本发明在专用胎架上组装上弦块体，不需要吊机配合，靠运梁平车就能完成大型杆件的就位和转运，对场地要求较低，节约资源投入，从而降低成本；如遇工期紧张，可具备开设多个工作面同时生产的条件，有利于缩短制造周期。
30.4、本发明上弦块体的翻转操作借助门式起重机的单耳主吊钩，双耳副吊钩的升降配合以及适时换位操作完成，翻转安全，施工高效。
31.5、本发明通过对复杂的横联进行分段，并根据横联细长的横联单元一易变形的结构特点，采取先将易变形的横联单元一与上弦杆组合为一体，然后再组装横联单元二的组装工序，实现上弦块体的制造，避免横联单元一焊接易变形问题的出现，降低了矫正难度，提高了生产效率；保证工艺质量，保持曲线美观性；不仅如此，横联分段后，施工人员可避免在过长的狭窄有限空间内长距离爬行，在横联内部进行焊接或油漆涂装施工的作业环境得到了明显改善，最大程度的保障了施工人员的安全。
32.6、本发明避免在横联单元二的隔板凸起位置与上弦杆组装，而是在横联单元二的横联隔板新制作无障碍对接缝，用于将横联单元二无障碍无卡滞平推送入上弦杆内侧，以将上弦杆与横联单元二拼焊连为一体，保证拼接质量，提高拼接效率。
33.7、本发明由于上弦杆及横联结构复杂且内部空间狭小，因此采用后装圆弧装饰板的工艺顺序，即圆弧装饰板在横联单元制作阶段暂不安装，在整个上弦块体制作完成后再进行安装，可有效改善有限空间内焊接和涂装施工人员的作业环境，有利于焊接时烟尘以及涂料中有害气体的排散，提高焊缝合格率和箱内涂装质量，提高生产效率。
34.8、本发明在并无其他过多资金投入的情况下生产出质量更优的产品，该技术具有较高的可行性并可作为经验进行推广。
附图说明
35.图1为本发明澳氹第四条跨海大桥项目中具有镂空式横联的上弦块体模拟实景效果图；
36.图2为本发明具有镂空式横联的上弦块体与下弦杆及钢箱梁总体安装后的结构示意图；
37.图3为本发明镂空式横联结构示意图；
38.图4为本发明待制作具有镂空式横联的上弦块体结构示意图；
39.图5为现有技术中上弦杆与横联的组装分解结构示意图；
40.图6为本发明上弦杆与横联改进后无障碍无卡滞组装分解结构示意图；
41.图7为本发明图6可以无障碍无卡滞组装的原理示意图；
42.图8为本发明上弦杆与横联无障碍无卡滞组装后的结构示意图；
43.图9为本发明横联分块后的分解结构示意图；
44.图10为本发明步骤s1将横联单元一与上弦杆组焊为一体后的结构示意图；
45.图11为本发明步骤s1横联单元一与上弦杆组焊后在专用胎架上定位后的状态图；
46.图12为图11中横联单元一与上弦杆的俯视图；
47.图13为本发明步骤s2最终状态图；
48.图14为图13横联单元二与上弦杆组合后的俯视图；
49.图15为本发明步骤s3最终状态图；
50.图16为图15中另一侧上弦杆与横联单元二组合后的俯视图；
51.图17为步骤s4最终状态图；
52.图18为步骤s5待组装横联圆弧装饰板的结构示意图；
53.图19为步骤s6组装横联圆弧装饰板后的上弦块体结构示意图；
54.图20为步骤s7上弦块体安装单耳主吊钩和双耳副吊钩后的状态图；
55.图21为步骤s702最终状态图；
56.图22为步骤s703最终状态图；
57.图23为本发明专用胎架中支撑墩的分布图；
58.图24为图23的a-a剖视图；
59.图25为图24的b部放大细节结构示意图；
60.图26为专用胎架中对拉螺杆的结构示意图；
61.图中：1-上弦杆；2-横联，2-1横联单元一，2-2横联单元二；21-横联顶板，22-横联底板，23-中间隔板，24-圆弧装饰板；201-横联隔板，202-无障碍对接缝，2011-隔板凸起；3-下弦杆；4-钢箱梁；5-专用胎架，51-支撑墩，511-垫块支撑线形，52-对拉螺杆，521-内螺纹套筒，522-调节螺杆，523-挂钩；6-单耳主吊钩，7-双耳副吊钩；71-副吊钩一，72-副吊钩二。
具体实施方式
62.下面将结合本发明实施例中的附图1-26，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
63.具有镂空式横联的上弦块体制造方法，采用倒装法，预先在地面专用胎架5上将上弦杆1与横联2倒放组装成一个完整的上弦块体(如图17所示)，并对上弦块体整体翻身后(如图20至图22)，将上弦块体与下弦杆3及钢箱梁4总体安装从而完成上弦块体制造(如图2所示)；上弦块体倒装前，预先将横联2分为横联单元一2-1和横联单元二2-2两块(如图9所示)；其中横联单元一2-1为易变形块体；横联单元二2-2为不易变形块体；将易变形的横联单元一2-1预先与上弦杆1一起组焊成整体后再与横联单元二2-2组装(如图10、图14所示)；最后在组装完成的横联单元一2-1和横联单元二2-2上最后安装所述横联2周圈圆弧装饰板24(如图17至图19所示)。
64.本发明将澳氹第四条跨海大桥主桥的上弦杆1与镂空横联2作为一个整体进行制造，将原本应在高空完成的上弦杆1与横联2的连接施工作业转变为在地面专用胎架5上进行，不仅给实际生产带来较大便利，同时提高了施工过程中的安全性，经验证实际效果良好，可以作为经验进行推广。
65.上述实施例中，进一步地：包括如下步骤：
66.(如图11、图12所示)步骤s1、将横联2的横联单元一2-1与上弦杆1组焊连为一体后
倒置于专用胎架5。
67.需要说明的是：由于横联2构造内部隔板密集且空间狭窄，如果在高空进行连接，不仅施工难度极大，现场施工人员的安全也无法得到有效保证；因此改进为在地面专用胎架5上进行拼焊，提高施工安全性。
68.同时，由于横联单元2-1长度超长，宽度较小，焊接时会产生较大变形，单独制作整体式横联2的话，焊接变形较难控制。因此为了保证该镂空结构造型曲线美观性，纵向采用靠近椭圆部位位置将横联2断开成两个单元即横联单元一2-1和横联单元二2-2，采用分段分开制造的方案，从而避免变形。
69.(如图13、图14所示)步骤s2、将横联2的横联单元二2-2倒置于专用胎架5上并与上弦杆1组焊连为一体。即将最容易变形的横联单元一2-1提前与上弦杆1连为一体，再组装不易变形的横联单元二2-2。
70.(如图15、图16所示)步骤s3、将对称侧的另一个上弦杆1倒置于专用胎架5上并与横联单元二2-2组焊连为一体。
71.(如图17所示)步骤s4、焊连并检测横联单元一2-1和横联单元二2-2对接焊缝从而得到上弦块体。
72.(如图18所示)步骤s5、对制作得到的上弦块体和待组装的横联2的圆弧装饰板24分别进行打砂涂装操作。即采用后装圆弧装饰板24的工艺顺序。
73.(如图19所示)步骤s6、在上弦块体安装横联2的圆弧装饰板24，并对圆弧装饰板24与上弦块体的焊缝进行补涂装操作。
74.本发明由于上弦杆1及横联2结构复杂且内部空间狭小，因此采用后装圆弧装饰板24的工艺顺序，即圆弧装饰板24在横联单元制作阶段暂不安装，在整个上弦块体制作完成后再进行安装，可有效改善有限空间内焊接和涂装施工人员的作业环境，有利于焊接时烟尘以及涂料中有害气体的排散，提高焊缝合格率和箱内涂装质量，提高生产效率。
75.(如图20至图22所示)步骤s7、在上弦块体一侧安装单耳主吊钩6，在上弦块体另一侧安装双耳副吊钩7；通过门式起重机对单耳主吊钩6和双耳副吊钩7的上升和下降协同配合操作，完成上弦块体的翻身工作。其中，所述单耳主吊钩6最大承重400吨；所述双耳副吊钩7最大承重200吨。
76.(如图20所示)上述实施例中，进一步地：步骤s7中：所述单耳主吊钩6在倒置且水平设置的上弦块体左外侧固定安装；所述双耳副吊钩7由副吊钩一71和副吊钩二72组成；所述副吊钩一71在倒置的上弦块体右外侧固定安装；所述副吊钩二72在倒置的上弦块体右下侧固定安装；所述副吊钩一71、副吊钩二72分别由吊耳和副钩组成。
77.步骤s7翻身时，包括如下步骤：
78.(如图20所示)步骤s701、门式起重机一方面带动单耳主吊钩6上升，另一方面带动副吊钩一71下降，从而带动倒置且水平设置的上弦块体顺时针转动。
79.(如图21)步骤s702、待原先倒置且水平的上弦块体顺时针翻转变换为竖直状态后，门式起重机停止动作，将副钩从副吊钩一71的吊耳取下，将副钩换装在副吊钩二72的吊耳上。
80.(如图22所示)步骤s703、门式起重机再次启动，门式起重机一方面带动单耳主吊钩6下降，另一方面带动副吊钩二72提升，从而带动竖直的上弦块体继续顺时针转动，直至
上弦块体翻转至水平正放状态后门式起重机停止动作；
81.步骤s704、将水平正放的上弦块体与下弦杆3及钢箱梁4总体安装完成后，拆卸单耳主吊钩6、双耳副吊钩7即可。
82.可见，本发明上弦块体的翻转操作借助门式起重机的单耳主吊钩6，双耳副吊钩7的升降配合以及适时换位操作完成，翻转安全，施工高效。
83.(如图2所示)s8、将翻身后的上弦块体与下弦杆3及钢箱梁4总体安装从而完成上弦块体制造。
84.(如图23、图24所示)上述实施例中，进一步地：所述专用胎架5由若干支撑墩51和对拉螺杆52组成。
85.(如图25所示)所述支撑墩51在地面垂直固定支撑安装并具有不同高度；不同高度的所述支撑墩51顶端分别具有不同的垫块支撑线形511；所述垫块支撑线形511的线形以及尺寸与倒置的上弦块体表面起伏线形尺寸相匹配。
86.进一步地，所述支撑墩51由型材拼焊制成桁架结构；所述垫块支撑线形511顶端面通过钢板制成。
87.(如图26所示)上述实施例中，进一步地：所述对拉螺杆52由内螺纹套筒521、调节螺杆522、挂钩523组成。
88.所述调节螺杆522在内螺纹套筒521筒体两端同轴旋合适配安装，且所述调节螺杆522用于调节其伸出长度；所述调节螺杆522伸出端外侧同轴固连挂钩523柄部；所述对拉螺杆52通过其一端的挂钩523钩体挂接横联单元二2-2；所述对拉螺杆52通过其另一端的挂钩523钩体挂接上弦杆1。从而实现上弦杆1和横联2的精确定位和支撑。
89.可见，本发明在地面专用胎架5上拼装上弦杆1与横联2，将本应在高空完成的上弦杆与横联的连接施工作业转变为在地面专用胎架5上进行，不仅给实际生产带来较大便利，同时提高了施工过程中人员的安全性；降低了施工难度，有利于提高产品质量；经验证实际效果良好，可以作为经验进行推广。
90.再者，本发明在专用胎架5上组装上弦块体，不需要吊机配合，靠运梁平车就能完成大型杆件的就位和转运，对场地要求较低，节约资源投入，从而降低成本；如遇工期紧张，可具备开设多个工作面同时生产的条件，有利于缩短制造周期。
91.(如图3、图9所示)上述实施例中，进一步地：所述横联2由横联顶板21、横联底板22、中间隔板23、圆弧装饰板24拼焊组成。
92.所述横联2所分为的横联单元一2-1和横联单元二2-2；其中横联单元一2-1为细长结构；所述横联单元一2-1最窄部分宽度为200～400mm。
93.可见，本发明通过对复杂的横联2进行分段，并根据横联2细长的横联单元一2-1易变形的结构特点，采取先将易变形的横联单元一2-1与上弦杆1组合为一体，然后再组装横联单元二2-2的组装工序，实现上弦块体的制造，避免横联单元一2-1焊接易变形问题的出现，降低了矫正难度，提高了生产效率；保证工艺质量，保持曲线美观性；不仅如此，横联2分段后，施工人员可避免在过长的狭窄有限空间内长距离爬行，在横联2内部进行焊接或油漆涂装施工的作业环境得到了明显改善，最大程度的保障了施工人员的安全。
94.为对横联2横向分段：(如图5、图6、图7、图9所示)上述实施例中，进一步地：所述横联单元二2-2与上弦杆1组焊前；所述横联单元二2-2在其具有的横联隔板201制作无障碍对
接缝202；所述无障碍对接缝202端部无隔板凸起2011；且所述无障碍对接缝202用于将横联单元二2-2无卡滞平推插入上弦杆1内侧并与上弦杆1焊接连为一体。
95.需要说明的是：由于原设计结构存在部分影响组装的因素，即横联隔板201上下两端的隔板凸起2011角部外突于水平线，因此，横联单元二2-2无法平推进入上弦杆1内侧，存在卡滞问题。
96.对此，本发明为了避免在横联单元二2-2的隔板凸起2011位置与上弦杆1组装，改而在横联单元二2-2的横联隔板201新制作无障碍对接缝202，用于将横联单元二2-2无障碍无卡滞平推送入上弦杆1内侧，以将上弦杆1与横联单元二2-2拼焊连为一体，保证拼接质量，提高拼接效率。
97.本发明的工作原理为：本发明采用“倒装法”在地面专用胎架5上将上弦杆1与横联2进行组装成完整的上弦块体；并对上弦块体整体翻身后，再与钢箱梁4及下弦杆3进行总体安装；通过对复杂的横联2结构进行分段，将分段后的横联单元一2-1预先与上弦杆1整体制造，之后组装横联单元二2-2，防止横联单元一2-1的变形问题；最后采用后安装圆弧装饰板24的制作工艺，保证产品质量，提高生产效率。
98.通过以上描述可以发现：本发明在并无其他过多资金投入的情况下生产出质量更优的产品，该技术具有较高的可行性并可作为经验进行推广。
99.综上所述，本发明有效防止横联单元一的变形，保证产品质量，提高生产效率；生产便利，施工安全，施工难度低，对场地要求较低，节约资源投入，降低成本，有利缩短制造周期；翻转安全，施工高效，保证工艺质量以及曲线美观性；有效改善有限空间内作业环境，有利烟尘及有害气体快速排散，提高焊缝合格率和箱内涂装质量，综合提高生产效率。
100.本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
101.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。