大跨度弧形Ｈ型鋼桁梁制作工藝

摘要:本文介紹大跨度弧形H型鋼桁梁的制作工藝，為大跨度弧形H型鋼桁梁制作加工提供參考，并以工程實例說明液壓冷彎技術、AutoCAD技術在解決鋼構制作加工中的疑難問題的重要性，以及如何將鋼構制作加工疑難點簡單化，進而提高工效、降低成本。

關鍵詞:大跨度 弧形H型鋼 桁架梁 制作工藝

0 引言

隨著我國鐵路跨越式發展的需要，加大新建高鐵、客專的建設力度勢在必行，高速列車的檢修、整備成為關系列車運行安全至關重要的環節，為了滿足檢修整備的要求，目前在國內主要大城市如北京、上海、廣州、武漢相繼建設了動車檢修基地，隨之會出現越來越多的大跨度弧形H型鋼桁架梁結構形式的動車檢修、整備庫等大型鋼結構廠房，本文通過對武漢動車段檢查庫屋架的制作工藝進行研究與探討，為同類型的大型鋼結構廠房的制作提供經驗。

1 工程概況

武漢動車段檢查庫工程中的鋼柱為焊接H型鋼柱，鋼梁為H型鋼桁架梁，鋼梁的上、下弦桿及腹桿均采用熱軋H型鋼。廠房橫向分為4軸三跨，第一跨(AB跨)為17.5米，二、三跨(BC、CD跨)均為31.5米左右。本文僅介紹31.5m大跨度弧形H型鋼桁梁制作工藝。

本工程難點在于如何解決如下問題:

1.1 重點控制上下弦桿的彎制以保證上下弦彎弧后的線形。

1.2 因桁架梁的各直、斜腹桿不對稱，所以各個圓弧過渡節點也不相同，而且節點腹板規格多、數量大，需采取措施實現同種規格節點腹板的互換性。

1.3 圓弧過渡節點與各直、斜腹桿對接時需平滑過渡，防止出現折線狀影響美觀。

1.4 因桁架梁與鋼柱連接接頭為現場螺栓連接，需保證桁架梁上下弦螺栓孔群與鋼柱柱頭上下牛腿上螺栓孔群的位置偏差。

2 為解決上述工程難點，通過技術攻關，制定如下工藝來進行加工

2.1 審查設計圖，按1:1繪制實體模型，找出設計不合理以及工藝上無法實現的問題，積極與設計單位溝通。

2.2 解決圖紙疑問后，進行深化設計(包括構造設計和構造連接節點設計)，根據放樣圖繪制各構件、節點的加工分解圖，為保證焊接成型后各構件長度，上、下弦桿下料時應考慮焊縫收縮量。

2.3 深化設計完成后，編制工藝規程，包括焊接工藝評定和進行焊接時的加工設備及用以保證構件外觀尺寸和焊接變形的工藝裝備。

2.4 工藝規程編制后，各個工序均需嚴格按照工藝規程進行，并按下述工藝流程實施:預處理——下料——零部件加工——拼裝——焊接——涂裝——編號——出廠

2.4.1 預處理:為保證工程質量，全部采用噴砂除銹。①各弦桿先噴砂除銹、涂刷底漆，然后再進行組焊;②各弦桿交匯處圓弧過渡節點先進行組焊，然后再進行噴砂除銹、涂刷底漆。

2.4.2 下料:①H型鋼下料:由于各根桿件長度均不相同，將各種長度、數量匯總后統一排料，用此種方法材料綜合利用率可達到97%以上，可節省大量材料，降低成本。②圓弧過渡節點下料:a為實現圓弧過渡節點與各直、斜腹桿對接時的平滑過渡，制作圓弧過渡節點時將過渡節點與各直、斜腹桿對接處延長50mm，即弧形翼緣板兩端各有50mm直線段，可以保證平滑過渡，達到美觀效果。b圓弧過渡節點下料成翼緣板(弧形板先下料成矩形板再采用電動液壓千斤頂頂彎成弧形)和腹板(異型板)，然后將翼緣板和腹板組焊即可。c異型腹板制作:因各個圓弧過渡節點均不相同，節點腹板規格多且數量大，為滿足下料精度和生產能力要求，采用AutoCAD對所有種類節點腹板精確放樣后，再將放樣圖導入數控下料機的專業配套軟件進行統一排版下料，既保證了節點腹板的精度和生產需求，又節省了大量材料。

2.4.3 關鍵部位制作:①上下弦桿制作:a弦桿彎弧:上下弦桿在拼裝前均需彎弧，先利用AutoCAD放樣，再利用液壓冷彎技術對熱軋H型鋼進行頂彎，保證頂彎后H型鋼的弧線度和平面度。b熱軋H型鋼頂彎后，根據設計要求將定尺型鋼(12m)對焊成整跨上下弦桿長度后，再根據設計長度分段，可以有效避免某個節段接頭過多而消弱構件承載力。②圓弧過渡節點制作:a各塊鋼板在進行組裝時，先在平臺上對每塊鋼板都設置定位工裝、馬板用以保證同種規格節點組焊后完全相同(在誤差范圍內)，即可實現各個節點的互換性:b因圓弧過渡節點種類、數量較多，為避免出錯，節點板組焊完畢后，必須做好編號標記。③屋架梁組裝、焊接:a制作桁架梁的樣板平臺:搭設平臺，使得各個節點與平臺的接觸點在同一水平面上，抄平后在平臺上繪出設計軸線及各弦、腹桿的邊線。b復核弦桿的曲率半徑是否合乎設計要求，校正時仍采用液壓頂彎，嚴禁火焰校正。c上、下弦桿對接后進行制孔，先精確劃線定位，然后制作鉆模，鉆孔時每塊鉆模使用次數不得超過5次，防止鉆模使用過多產生擴孔引起孔群偏位。d將各節點板點焊在桁架梁的上、下弦桿上，再連接各腹桿并進行定位焊。e設置各腹桿定位工裝。f按照設計要求制作梁柱連接節點模型，并點焊梁梁、梁柱連接板。g將梁柱連接節點模型與梁段匹配，用節點連接模型上點焊的梁柱連接板做鉆模，在梁柱、梁梁連接接頭處鉆孔，鉆孔后拆下連接板，用鐵絲與其相匹配的屋架梁綁在一起，以免在運輸過程中發生混亂。h梁柱連接匹配及梁段各零配件定位無誤后，在焊縫兩側焊馬板，防止焊縫焊接時構件變形，然后將屋架梁進行全面焊接，焊接順序如下:先焊各節點板與上、下弦桿的焊縫，焊接時需由多名電焊工同時、多點施焊避免局部溫度過高而引起屋架梁變形。一面全部焊完后翻轉焊接另一面。i焊接完畢后，對各屋架梁進行涂裝、編號、出廠。

3 結語

武漢動車段檢查庫工程大跨度H型鋼桁架梁采用上述方法制作，加工過程中重點控制弦桿弧度、節點外形、焊接順序及質量，同時加大了焊縫超聲波檢測力度，成品外形和焊縫質量均完全達到設計要求，且各個節段外形尺寸偏差均控制在誤差范圍內，可實現互換性，為現場安裝提供了便利條件;各個構件、節點均可批量生產，為保證施工工期打下了堅實的基礎;提高了工效，同時節省了大量材料;為今后同類型工程提供了經驗。

參考文獻:

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