大跨度弧形h型钢桁梁制作工艺.doc

大跨度弧形 H 型钢桁梁制作工艺 期刊门户-中国期刊网 2009-11-20 来源:《中小企业管理与科技》2009年 5 月下旬刊供稿文/王巨峰[导读]本文介绍大跨度弧形 H 型钢桁梁的制作工艺，为大跨度弧形 H 型钢桁梁制作加工提供参考期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆王巨峰 （中铁七局集团武汉工程有限公司）摘要：本文介绍大跨度弧形 H 型钢桁梁的制作工艺，为大跨度弧形 H 型钢桁梁制作加工提供参考，并以工程实例说明液压冷弯技术、AutoCAD 技术在解决钢构制作加工中的疑难问题的重要性，以及如何将钢构制作加工疑难点简单化，进而提高工效、降低成本关键词：大跨度 弧形 H 型钢 桁架梁 制作工艺0 引言随着我国铁路跨越式发展的需要，加大新建高铁、客专的建设力度势在必行, 高速列车的检修设备成为关系列车运行安全至关重要的环节，为了满足检修设备的要求，目前在国内主要大城市如北京、上海、广州、武汉相继建设了动车检修基地，随之会出现越来越多的大跨度弧形 H 型钢桁架梁结构形式的动车检修、整备库等大型钢结构厂房，本文通过对武汉动车段检查库屋架的制作工艺进行研究与探讨，为同类型的大型钢结构厂房的制作提供经验。

1 工程概况武汉动车段检查库工程中的钢柱为焊接 H 型钢柱，钢梁为 H 型钢桁架梁，钢梁的上、下弦杆及腹杆均采用热轧 H 型钢厂房横向分为 4 轴三跨，第一跨（AB 跨）为 17.5 米，二、三跨（BC 、CD 跨）均为 31.5 米左右本文仅介绍 31.5m 大跨度弧形 H 型钢桁梁制作工艺本工程难点在于如何解决如下问题：1.1 重点控制上下弦杆的弯制以保证上下弦弯弧后的线形1.2 因桁架梁的各直、斜腹杆不对称，所以各个圆弧过渡节点也不相同，而且节点腹板规格多、数量大，需采取措施实现同种规格节点腹板的互换性1.3 圆弧过渡节点与各直、斜腹杆对接时需平滑过渡，防止出现折线状影响美观1.4 因桁架梁与钢柱连接接头为现场螺栓连接，需保证桁架梁上下弦螺栓孔群与钢柱柱头上下牛腿上螺栓孔群的位置偏差2 为解决上述工程难点，通过技术攻关，制定如下工艺来进行加工2.1 审查设计图，按 1：1 绘制实体模型，找出设计不合理以及工艺上无法实现的问题，积极与设计单位沟通2.2 解决图纸疑问后，进行深化设计（包括构造设计和构造连接节点设计），根据放样图绘制各构件、节点的加工分解图，为保证焊接成型后各构件长度，上、下弦杆下料时应考虑焊缝收缩量。

2.3 深化设计完成后，编制工艺规程，包括焊接工艺评定和进行焊接时的加工设备及用以保证构件外观尺寸和焊接变形的工艺装备2.4 工艺规程编制后，各个工序均需严格按照工艺规程进行，并按下述工艺流程实施：预处理——下料——零部件加工——拼装——焊接——涂装——编号——出厂2.4.1 预处理:为保证工程质量，全部采用喷砂除锈①各弦杆先喷砂除锈、涂刷底漆，然后再进行组焊；②各弦杆交汇处圆弧过渡节点先进行组焊，然后再进行喷砂除锈、涂刷底漆2.4.2 下料：①H 型钢下料：由于各根杆件长度均不相同，将各种长度、数量汇总后统一排料，用此种方法材料综合利用率可达到 97%以上，可节省大量材料，降低成本 ②圆弧过渡节点下料：a 为实现圆弧过渡节点与各直、斜腹杆对接时的平滑过渡，制作圆弧过渡节点时将过渡节点与各直、斜腹杆对接处延长 50mm，即弧形翼缘板两端各有 50mm 直线段，可以保证平滑过渡，达到美观效果b 圆弧过渡节点下料成翼缘板（弧形板先下料成矩形板再采用电动液压千斤顶顶弯成弧形）和腹板（异型板），然后将翼缘板和腹板组焊即可c 异型腹板制作：因各个圆弧过渡节点均不相同，节点腹板规格多且数量大，为满足下料精度和生产能力要求，采用 AutoCAD 对所有种类节点腹板精确放样后，再将放样图导入数控下料机的专业配套软件进行统一排版下料，既保证了节点腹板的精度和生产需求，又节省了大量材料。

2.4.3 关键部位制作：①上下弦杆制作：a 弦杆弯弧：上下弦杆在拼装前均需弯弧，先利用 AutoCAD 放样，再利用液压冷弯技术对热轧 H 型钢进行顶弯，保证顶弯后 H 型钢的弧线度和平面度b 热轧 H 型钢顶弯后，根据设计要求将定尺型钢（12m）对焊成整跨上下弦杆长度后，再根据设计长度分段，可以有效避免某个节段接头过多而消弱构件承载力②圆弧过渡节点制作：a 各块钢板在进行组装时，先在平台上对每块钢板都设置定位工装、马板用以保证同种规格节点组焊后完全相同（在误差范围内），即可实现各个节点的互换性：b 因圆弧过渡节点种类、数量较多，为避免出错，节点板组焊完毕后，必须做好编号标记③屋架梁组装、焊接：a 制作桁架梁的样板平台：搭设平台，使得各个节点与平台的接触点在同一水平面上，抄平后在平台上绘出设计轴线及各弦、腹杆的边线b 复核弦杆的曲率半径是否合乎设计要求，校正时仍采用液压顶弯，严禁火焰校正c 上、下弦杆对接后进行制孔，先精确划线定位，然后制作钻模，钻孔时每块钻模使用次数不得超过 5 次，防止钻模使用过多产生扩孔引起孔群偏位d 将各节点板点焊在桁架梁的上、下弦杆上，再连接各腹杆并进行定位焊。

e 设置各腹杆定位工装f 按照设计要求制作梁柱连接节点模型，并点焊梁梁、梁柱连接板g 将梁柱连接节点模型与梁段匹配，用节点连接模型上点焊的梁柱连接板做钻模，在梁柱、梁梁连接接头处钻孔，钻孔后拆下连接板，用铁丝与其相匹配的屋架梁绑在一起，以免在运输过程中发生混乱h 梁柱连接匹配及梁段各零配件定位无误后，在焊缝两侧焊马板，防止焊缝焊接时构件变形，然后将屋架梁进行全面焊接，焊接顺序如下：先焊各节点板与上、下弦杆的焊缝，焊接时需由多名电焊工同时、多点施焊避免局部温度过高而引起屋架梁变形一面全部焊完后翻转焊接另一面 i 焊接完毕后，对各屋架梁进行涂装、编号、出厂3 结语武汉动车段检查库工程大跨度 H 型钢桁架梁采用上述方法制作，加工过程中重点控制弦杆弧度、节点外形、焊接顺序及质量，同时加大了焊缝超声波检测力度，成品外形和焊缝质量均完全达到设计要求，且各个节段外形尺寸偏差均控制在误差范围内，可实现互换性，为现场安装提供了便利条件；各个构件、节点均可批量生产，为保证施工工期打下了坚实的基础；提高了工效，同时节省了大量材料；为今后同类型工程提供了经验参考文献：[1]中国钢结构协会.建筑钢结构施工手册第 200 页.中国计划出版社.2002.[2]图集编绘组.工程建设分项设计施工系列图集-钢结构工程. 中国建材工业出版社.[3]中国建筑标准设计研究所.多、高层民用建筑钢结构节点构造详图（01SG519）.[4]中华人民共和国建设部 .钢结构工程施工质量验收规范(GB50205-2001).[5]中华人民共和国建设部 .建筑钢结构焊接技术规程(JGJ81-2002).H 型钢桁架制作通用工艺（一） 摘要：1． 主体内容和适用范围 本工艺规则规定了 H 型钢桁架钢制产品一般制作流程和检验要求。

本工艺适用于 H 型钢制产品制作2． 引用规范与标准GB709-88 《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》GB50205-2001 《钢结构工程施工质量验收规范 》JGJ99-88 《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ81-2002《 建筑钢结构焊接技术规程 》YB3301-02《焊接 H 型钢》GB50017-2003《钢结构设计规范》GB/T11263-1998《热轧 H 型钢和部分 T 型钢》GB11345-89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》Q/ZJG-012-2004《焊接 H 型截面钢制产品质量标准》3． 人员、设备、材料的要求3.1 人员要求岗位操作人员应经过培训，并经考试合格后六角头螺栓 c 级，才能上岗操作3.2 设备的要求设备使用前应检查设备的仪器、仪表是否正常，气路是否畅通，接地是否良好，保证设备使用过程中的安全性和完好性3.3 材料的要求3.3.1 产品材质符合国家相关标准和设计要求进口钢材产品的质量符合设计和合同规定的标准要求3.3.2 钢材厚度的负偏差符合 GB709-88 的规定3.3.3 热轧 H 型钢的尺寸、外形偏差符合 GB/T11263-1998《热轧 H 型钢和部分 T 型钢》。

3.3.4 焊接材料焊接材料图纸和工艺有要求时，按照图纸和工艺要求执行，无要求时按照下表进行选用：焊接方法， 材质， 焊材牌号， 焊接位置，手工电弧焊 Q345 E5015/E5016 定位焊、对接、角接Q235 E4303/E4315埋弧自动焊 Q345 H08MnA+HJ431 或 SJ101 对接、角接Q235 H08A+HJ431 或 SJ101 CO2 气体保护焊 Q345/Q235 ER50-6 定位焊、对接、角接焊接材料烘干温度表焊材牌号 使用前烘干条件 使用前存放条件焊条 E5015 350~400℃；2h 100~150℃焊剂 HJ431 150~250℃;1h 100~150℃焊剂 SJ101 300~350℃;1h 100~150℃3.4 螺栓普通螺栓应符合现行国家标准《六角头螺栓-A 和 B》（GB5782）和《六角头螺栓-C 级》（GB5780 ）的规定。

高强螺栓应符合《钢结构高强度大六角螺栓、大六角头螺母、垫圈与技术条件》（GB/T1228~1231）和《钢结构用纽剪型高强度螺栓连接副》（GB/T3632~3633）的规定3.4.1 圆柱头焊钉（栓钉）栓钉应满足标准《电弧螺柱用圆柱头焊钉》（GB/T10433）的规定3.4.2 涂装：材料详见每个具体工程的工艺要领书4． 工序制作要领4.1 工艺制作流程H 型钢桁架制作流程见图一4.2 下料4.2.1 领取经检验合格的材料， 检查钢板的材质、规格、尺寸是同加工票资料一致，一致后才能进行切割正式切割前应试割同类钢板余料，调整切割参数及切割嘴的气路的畅通性； 4.2.2 钢板材料下料前应对钢板的不平度进行检查，一般要求；厚度≤15mm，在一米长度内的不平度不大于 1.5mm厚度＞15mm，在一米长度内的不平度不大于 1.0 mm不平度超差的应先进行调平，合格后方能正式切割下料4.2.3 吊钢板至气割平台上，将切割区域表面的铁锈、油污等杂质清除干净，调整钢板边缘与导轨的平行度在 0.5mm/米范围内4.2.4 切割前应试割同规格钢板余料，调整切割参数后，才允许正式切割4.2.5 调整割枪与板面的垂直度，并设定好切割余量。

点火进行切割，切割后清除熔渣和氧化皮，批量切割时首件进行严格检查，检查尺寸合格后方能继续割； 4.2.5 下料质量要求4.2.5.1 放样的质量要求4.2.5.1.1 按照图纸及工艺要求的尺寸进行放样，放样的时候留焊接收缩量及切割、端面铣等需要的加工余量型钢长度方向预留 30-50mm 的余量4.2.5.1.2 构件收缩余量按照工艺文件要求执行，如果没有规定按照下表执行焊件板厚 每个对接焊缝收缩余量（mm） H 型钢对接收缩余量（mm）板厚≤16 1.5 1.0板厚＞16 2.5 2.0注：对接的 H 型钢按照翼缘板的厚度选择4.2.5.1.3 构件放样及生产需要加工的样板的允许偏差如下表所示项目 平行线距离和分段尺寸 对角线差 宽度、长度 孔距 加工样板的角度允许偏差 ±0.5mm 1.0mm 。