本發(fā)明屬于橋梁建造，具體涉及一種雙層密集網(wǎng)格加勁壁板索塔鋼殼塊體自動化焊接方法。

背景技術(shù)：

1、打造橋梁建造全產(chǎn)業(yè)鏈綠色發(fā)展鏈條。鋼殼混凝土組合結(jié)構(gòu)形式橋塔充分發(fā)揮了鋼筋混凝土橋塔抗壓強度高、造價低和鋼殼混凝土橋塔施工方便、錨固區(qū)不易開裂、耐久性好的優(yōu)點，目前在國內(nèi)的橋梁設(shè)計上已大規(guī)模推廣應(yīng)用。

2、常規(guī)鋼殼混凝土橋塔的鋼壁板上設(shè)有豎肋和橫肋，豎肋與橫肋縱橫交錯并形成尺寸為600x600mm網(wǎng)格加勁，鋼殼壁板單元采用傳統(tǒng)工藝制作時，有兩種方法。方法1：將豎肋、橫肋一同組裝定位到鋼壁板上，并采用密集人工進(jìn)行焊接，不僅勞動強度大、施工效率低，且其焊接質(zhì)量穩(wěn)定性和板單元焊后精度較差。方法2：首先僅將豎肋組裝定位到鋼壁板上，并采用龍門式焊接專機完成豎肋的焊接，隨后再二次組裝定位橫肋，并采用密集人工進(jìn)行橫肋的焊接。但因豎肋焊接完成后，鋼壁板會產(chǎn)生明顯縱橫向焊接變形，且難以通過熱矯正完全消除，使得橫肋二次組裝時極為困難，需大量焰切橫肋槽口以完成組裝，施工效率低下、產(chǎn)品外觀質(zhì)量差，且在橫肋二次組裝后，無法通過龍門式焊接專機實現(xiàn)其自動化焊接。上述兩種傳統(tǒng)工藝均未從根本上解決鋼殼壁板單元人工焊接勞動強度大、施工效率低的難題。

3、某長江大橋作為位于世界前列的大跨徑公路斜拉橋,其索塔采用鋼殼混凝土組合結(jié)構(gòu)形式橋塔，塔柱整體采用空心薄壁箱形斷面，鋼殼壁板上的豎肋與橫肋縱橫交錯并形成尺寸為400x400mm網(wǎng)格加勁，相較于常規(guī)設(shè)計，網(wǎng)格加勁極為狹小、密集，同時每個雙層密集網(wǎng)格加勁壁板索塔鋼殼塊體設(shè)有12條棱角焊縫，使得索塔鋼殼塊體焊接工作量極大。因此提升雙層密集網(wǎng)格加勁壁板索塔鋼殼塊體焊接自動化率、控制其焊接質(zhì)量穩(wěn)定性并保證索塔鋼殼塊體焊后精度是鋼橋塔綠色建造中的關(guān)鍵技術(shù)，也成為亟需解決的重大難題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙層密集網(wǎng)格加勁壁板索塔鋼殼塊體自動化焊接方法，用于解決焊接施工效率低的問題。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種雙層密集網(wǎng)格加勁壁板索塔鋼殼塊體自動化焊接方法，其包括以下步驟：

3、s1、切割備料：鋼壁板、錨固鋼板、豎肋和橫肋；

4、s2、在鋼壁板上依次組裝豎肋、橫肋及錨固鋼板形成壁板單元后，將壁板單元固定在焊接平臺上；

5、s3、通過示教器在線編程的方式對焊接操作進(jìn)行編程錄入，具體包括：

6、s301、以鋼壁板中心區(qū)域焊縫為起始定位點，由中間向兩側(cè)逐根對豎肋進(jìn)行焊接的順序，向焊接系統(tǒng)錄入豎肋與橫肋間的立位貼角焊縫坐標(biāo)點；

7、s302、以鋼壁板中心區(qū)域焊縫為起始定位點，由中間向兩側(cè)逐根對豎肋進(jìn)行焊接的順序，向焊接系統(tǒng)錄入豎肋與鋼壁板間的平角位貼角焊縫坐標(biāo)點；

8、s303、以鋼壁板中心區(qū)域焊縫為起始定位點，由中間向兩側(cè)逐根對橫肋進(jìn)行焊接的順序，向焊接系統(tǒng)錄入橫肋與鋼壁板間的平角位貼角焊縫坐標(biāo)點；

9、s304、以錨固鋼板短焦點為起始定位點、由短焦點向長焦點進(jìn)行對稱焊接的順序，向焊接系統(tǒng)錄入錨固鋼板與鋼壁板間的平角位貼角焊縫坐標(biāo)點。

10、s4、根據(jù)步驟s3中保存的數(shù)據(jù)，對同尺寸的壁板單元進(jìn)行自動化焊接；

11、s5、在橫肋豎肋形成的網(wǎng)格加勁中心焊接剪力釘；

12、s6、切割壁板單元周邊余量及焊接坡口，在橫肋豎肋中綁扎形成鋼筋網(wǎng)；

13、s7、利用壁板單元順序組拼形成內(nèi)層壁板單元和外層壁板單元，在內(nèi)層壁板單元與外層壁板單元之間組裝支撐角鋼，利用約束工裝，依序焊接內(nèi)層壁板單元和外層壁板單元的立位熔透棱角焊縫。

14、相較于現(xiàn)有技術(shù)，以上技術(shù)方案具有如下有益效果：

15、通過特定的焊接順序，顯著提升雙層密集網(wǎng)格加勁壁板索塔鋼殼塊體焊接施工效率、大幅縮短制作工期，更有效地保證其焊接質(zhì)量穩(wěn)定性和整體焊后精度，有力推動自動化焊接工藝在鋼橋梁制造中的應(yīng)用，加速橋梁建造技術(shù)向綠色低碳轉(zhuǎn)型。

16、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本申請實施例還可以做如下改進(jìn)：

17、在一實施方式中，所述步驟s2中所述壁板單元的組裝形成具體為：

18、將鋼壁板平放在平位胎架上，以壁板縱橫基線為基準(zhǔn)，劃出豎肋、橫肋組裝位置線，以豎肋組裝位置線為基準(zhǔn)定位組裝豎肋，調(diào)整控制豎肋位置在合適范圍內(nèi)；

19、以橫肋組裝位置線為基準(zhǔn)定位組裝橫肋，控制橫肋處于合適位置，并檢測控制橫肋、豎肋上同一列的鋼筋孔對應(yīng)在一條直線上；

20、以鋼壁板錨孔中心線為基準(zhǔn)，定位組裝錨固鋼板。

21、在一實施方式中，所述步驟s5中所述剪力釘?shù)暮附泳唧w為：

22、首先解除網(wǎng)格加勁焊接完成后的壁板單元與胎架間的剛性約束，采用熱矯正修整壁板單元的平面度，將壁板單元有肋側(cè)朝上平放至焊接平臺上，保證鋼壁板長邊方向與焊機行走方向平行，采用約束工裝與胎架間四周剛性固定；

23、以鋼壁板中心區(qū)域焊縫為起始定位點，由中間向兩側(cè)逐行進(jìn)行焊接的順序，在橫肋豎肋形成網(wǎng)格中采用螺柱焊接系統(tǒng)完成剪力釘?shù)暮附印?/p>

24、在一實施方式中，在步驟s3之前，所述豎肋、橫肋、錨固鋼板進(jìn)行平角位定位焊接時，定位焊的焊腳尺寸小于3mm，定位焊的長度為35-50mm,定位焊的間距為300-350mm。

25、在一實施方式中，在步驟s3中所述豎肋、橫肋與鋼壁板間的平角位貼角焊縫的兩端頭預(yù)留至少100mm的不焊區(qū)，豎肋與鋼壁板間預(yù)留的端部不焊區(qū)待鋼殼節(jié)段預(yù)拼裝時焊接，橫肋與鋼壁板間預(yù)留的不焊區(qū)待鋼殼塊體進(jìn)行總拼制作時焊接。

26、在一實施方式中，所述步驟s7中利用壁板單元順序組拼形成內(nèi)層壁板單元和外層壁板單元，在內(nèi)層壁板單元與外層壁板單元之間組裝支撐角鋼，具體為：

27、將檢測合格的壁板單元順序組拼形成內(nèi)層壁板單元，內(nèi)層立板單元立放在節(jié)段組拼胎架上，以地樣線為基準(zhǔn)定位，控制內(nèi)層壁板單元的頂?shù)卓诔叽?，檢測合格后與胎架碼固；

28、將檢測合格的壁板單元順序組拼形成外側(cè)壁板單元，外層壁板單元立放在節(jié)段組拼胎架上，以地樣線和已定位的內(nèi)層壁板單元為基準(zhǔn)定位，控制外層壁板單元的頂?shù)卓诔叽?、?nèi)外層壁板的間距，檢測合格后與胎架及內(nèi)層壁板碼固；

29、在內(nèi)層壁板單元和外層壁板單元之間自上而下依次組裝支撐角鋼。

30、在一實施方式中，所述步驟s7中利用約束工裝，依序焊接內(nèi)層壁板單元和外層壁板單元的立位熔透棱角焊縫，具體為：

31、利用約束工裝控制內(nèi)層壁板單元和外層壁板單元，采用單面焊雙面成型焊接工藝，先依序?qū)?nèi)層壁板單元的壁板間的立位熔透棱角焊縫進(jìn)行焊接，再依序?qū)ν鈱颖诎鍐卧谋诎彘g的立位熔透棱角焊縫進(jìn)行焊接。

32、在一實施方式中，所述步驟s7中對所述內(nèi)層壁板單元和外層壁板單元進(jìn)行立位熔透棱角焊接時，首先焊接頂部至少15%長度的棱角焊縫，再自下而上完成剩余焊縫的焊接。

技術(shù)特征：

1.一種雙層密集網(wǎng)格加勁壁板索塔鋼殼塊體自動化焊接方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層密集網(wǎng)格加勁壁板索塔鋼殼塊體自動化焊接方法，其特征在于，步驟s2中所述壁板單元的組裝形成具體為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層密集網(wǎng)格加勁壁板索塔鋼殼塊體自動化焊接方法，其特征在于，步驟s5中所述剪力釘?shù)暮附泳唧w為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層密集網(wǎng)格加勁壁板索塔鋼殼塊體自動化焊接方法，其特征在于，在步驟s3之前，所述豎肋、橫肋、錨固鋼板進(jìn)行平角位定位焊接時，定位焊的焊腳尺寸小于3mm，定位焊的長度為35-50mm,定位焊的間距為300-350mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層密集網(wǎng)格加勁壁板索塔鋼殼塊體自動化焊接方法，其特征在于，在步驟s3中所述豎肋、橫肋與鋼壁板間的平角位貼角焊縫的兩端頭預(yù)留至少100mm的不焊區(qū)，豎肋與鋼壁板間預(yù)留的端部不焊區(qū)待鋼殼節(jié)段預(yù)拼裝時焊接，橫肋與鋼壁板間預(yù)留的不焊區(qū)待鋼殼塊體進(jìn)行總拼制作時焊接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層密集網(wǎng)格加勁壁板索塔鋼殼塊體自動化焊接方法，其特征在于，步驟s7中利用壁板單元順序組拼形成內(nèi)層壁板單元和外層壁板單元，在內(nèi)層壁板單元與外層壁板單元之間組裝支撐角鋼，具體為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層密集網(wǎng)格加勁壁板索塔鋼殼塊體自動化焊接方法，其特征在于，步驟s7中利用約束工裝，依序焊接內(nèi)層壁板單元和外層壁板單元的立位熔透棱角焊縫，具體為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙層密集網(wǎng)格加勁壁板索塔鋼殼塊體自動化焊接方法，其特征在于，所述步驟s7中對所述內(nèi)層壁板單元和外層壁板單元進(jìn)行立位熔透棱角焊接時，首先焊接頂部至少15%長度的棱角焊縫，再自下而上完成剩余焊縫的焊接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于橋梁建造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙層密集網(wǎng)格加勁壁板索塔鋼殼塊體自動化焊接方法。包括以下步驟切割備料；在鋼壁板上依次組裝豎肋、橫肋及錨固鋼板形成壁板單元，將壁板單元固定在焊接平臺上；對焊接操作進(jìn)行編程錄入；采用雙臂機器人焊接系統(tǒng)聯(lián)合熔化極氣保焊設(shè)備對同尺寸的壁板單元進(jìn)行焊接；在橫肋豎肋形成的網(wǎng)格加勁中心焊接剪力釘；采用拖動機器人聯(lián)合保焊設(shè)備配合約束工裝依序?qū)Ρ诎鍐卧g立位熔透棱角焊縫進(jìn)行焊接。本發(fā)明解決雙層密集網(wǎng)格加勁壁板索塔鋼殼塊體的人工焊接勞動強度大、施工效率低的難題，顯著提升焊接施工效率、大幅縮短制作工期，保證其焊接質(zhì)量穩(wěn)定性和整體焊后精度,加速橋梁建造技術(shù)向綠色低碳轉(zhuǎn)型。

技術(shù)研發(fā)人員：許子凡,李碩,孫蕾蕾,楊鴻濤,李彥國,金龍君,薛喆彥,孫天,景巖,趙俊濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中鐵寶橋(揚州)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10