專利名稱：鋼制的工字形板樁墻型材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一鋼制的工字形板樁墻型材(Spundwandprofil)。
例如已知作為派納(Peiner)鋼板樁墻的工字形板樁墻型材(見多特蒙德HSP Hoesch板樁墻和型材有限公司(HSP HoeschSpundwand und Profil GmbH)的“Hoesch鋼板樁墻”1/03或“派納鋼板樁墻”3/02供貨目錄摘錄)。
在這些公司樣本中表示了熱軋板樁墻型材，此型材包括兩個翼緣部分，這兩個翼緣部分在中間通過一腹板連接。在翼緣部分上連接著做成杵頭形的(keulenfrmig)連接尾段，它們用來安裝連接鎖止件。翼緣部分至少在外側(cè)基本上水平延伸。翼緣內(nèi)側(cè)可以從翼緣中心出發(fā)向翼緣末端楔形縮小，或者如翼緣外側(cè)那樣，具有一基本上水平的走向。
在這種通過熱軋制造的板樁墻型材中，采用扁坯、鋼錠或者是采用所謂的Beam Blanks(軋制工字梁用的異形坯)作為原材料，其中后者已經(jīng)具有接近最終尺寸和澆鑄橫截面。
在采用加熱的扁坯或鋼錠時，通過一預(yù)軋機(jī)將基本上矩形的橫截面加工到接近于工字形型材最終尺寸的形狀，接著在一由至少一個萬能(軋機(jī))機(jī)架和鐓鍛機(jī)組成的精軋機(jī)中軋制到所要求的最終尺寸。在采用Beam Blanks(軋制工字梁用的異形坯)時，預(yù)軋可以僅僅限于少數(shù)幾個軋制道次，因為已經(jīng)存在澆鑄到接近最終尺寸的橫截面。
精軋機(jī)分別由一用于粗制型材的外部以及內(nèi)部加工的軋輥組組成。
此外這種工字形板樁墻型材用來支承地勢躍變和用來固定施工基坑和碼頭設(shè)施。這里它們必須能夠承受大的水平力，這種力導(dǎo)致板樁墻垂直于其壁面受到相應(yīng)的彎曲載荷。通常對于尺寸選擇決定性的是由板樁墻型材通過阻力矩(抗彎截面系數(shù))所能承受的來自側(cè)面的土和/或水壓力的彎曲載荷。
根據(jù)需承受的載荷，這些板樁墻型材可以通過連接鎖止件或者是自身相連接，以制成由單個具有高的阻力矩(抗彎截面系數(shù))的支承元件組成的封閉壁，或者也可以用于混合的板樁墻，其中通過連接鎖止件，例如U形或z形填充元件連接在工字形型材上。在后一種情況下，基本上只是工字形型材用作支承元件，而填充元件主要起密封作用。
根據(jù)所需要的工字形板樁墻型材的阻力矩(抗彎截面系數(shù))，它們主要是在翼緣部分內(nèi)采取不同結(jié)構(gòu)高度及不同壁厚。
翼緣的做成杵頭形的連接尾段通常其幾何形狀按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計成這樣，即，可以僅僅用一種連接鎖止件彼此或相互組合地連接所有標(biāo)準(zhǔn)型材。
但是根據(jù)靜力學(xué)所要求的阻力矩(抗彎截面系數(shù))常常不能被按標(biāo)準(zhǔn)可以供給的板樁墻型材所涵蓋。這里例如可能出現(xiàn)這樣的情況，即需要具有這樣一種阻力矩(抗彎截面系數(shù))的板樁墻型材，它超出標(biāo)準(zhǔn)的供貨目錄或者介于兩種可供貨的標(biāo)準(zhǔn)鋼板樁之間。
如果所要求的阻力矩(抗彎截面系數(shù))介于兩種可供貨的標(biāo)準(zhǔn)板樁墻型材之間，那么常常不經(jīng)濟(jì)地選用最靠近的較大的、因此貴得多的型材。如果所要求的阻力矩(抗彎截面系數(shù))超過標(biāo)準(zhǔn)供貨目錄，則可能必須制造全新的板樁墻型材。
一種新的通過熱軋制造的板樁墻型材意味著需要購置至少用于精軋機(jī)的昂貴的軋輥組，需要加大庫存和直至可提供質(zhì)量可靠的、可出廠的產(chǎn)品為止的高的試軋費(fèi)用。
按照現(xiàn)有技術(shù)，存在提高標(biāo)準(zhǔn)型材的阻力矩(抗彎截面系數(shù))的不同方案，不用選擇不經(jīng)濟(jì)的型材或者生產(chǎn)全新的相應(yīng)地改變幾何形狀(主要是結(jié)構(gòu)高度和翼緣厚度)的且只有用高的成本才能制造的型材。
為了避免這些缺點(diǎn)，試圖在保持標(biāo)準(zhǔn)型材幾何形狀的情況下按用戶要求提高阻力矩(抗彎截面系數(shù))。
一種在實(shí)際中長久以來已知和已驗證的可能性是，在板樁墻型材的一個或兩個翼緣外側(cè)上焊上薄鋼板(參見“派納鋼板樁墻”3/02的供貨目錄摘錄)。這些薄鋼板最好設(shè)置在出現(xiàn)最大彎曲力矩的區(qū)域內(nèi)。
焊接薄板成本高，并且由于出現(xiàn)了焊應(yīng)力而需要對板樁墻型材進(jìn)行后繼校準(zhǔn)加工，由此帶來額外的費(fèi)用。
提高標(biāo)準(zhǔn)型材阻力矩(抗彎截面系數(shù))的另一種已知可能性是，通過在軋制過程中加大精軋輥的距離在翼緣內(nèi)產(chǎn)生較大的平均壁厚(參見“Hoesch鋼板樁墻1/03”或“派納鋼板樁墻”3/02供貨目錄摘錄)。
在翼緣部分做成楔形時，規(guī)定由翼緣橫截面面積除以型材總寬度得到的平均值作為翼緣厚度尺寸。對于平行翼緣的型材，平均壁厚相當(dāng)于翼緣部分內(nèi)的名義壁厚。
這里，精軋機(jī)外軋輥的確定平均翼緣厚度的開口尺寸在毫米范圍內(nèi)加大，通過由此而造成的較大的型材結(jié)構(gòu)高度使得在翼緣內(nèi)的平均壁厚相應(yīng)地加大。
但是缺點(diǎn)是，通過將外軋輥上移，除了較大的平均翼緣厚度外，還肯定要加大連接尾段的杵頭幾何尺寸。
為了保證符合要求的在板樁壁受力時杵頭(Keule)和標(biāo)準(zhǔn)連接鎖止件之間的充分緊固，在連接區(qū)內(nèi)應(yīng)保持公差比較小。在平均壁厚過大地提高時，杵頭尺寸便大得使標(biāo)準(zhǔn)連接鎖止件不再能通過杵頭拉起。
這種工藝方法帶來的結(jié)果是，必須重新以相當(dāng)高的成本制造連接鎖止件。
因此本發(fā)明的目的是，提供一種板樁墻型材，用它可以避免現(xiàn)有技術(shù)的所述缺點(diǎn)。
這個目的用權(quán)利要求1或2實(shí)現(xiàn)。優(yōu)良的改進(jìn)結(jié)構(gòu)以及實(shí)施此工藝的工具是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。
按照本發(fā)明的構(gòu)思，為了實(shí)現(xiàn)這個目的采用這樣一種工字形板樁墻型材，其中，對于一規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)型材，在連接尾段杵頭尺寸保持不變的情況下，加大翼緣區(qū)內(nèi)的平均壁厚，其中平均壁厚的加大在通過熱軋制造板樁墻型材的過程中產(chǎn)生。
本發(fā)明還在通過熱軋制造的工字形板樁墻型材中設(shè)兩個在中間通過一腹板連接的翼緣部分，翼緣部分帶有與其連接著的做成杵頭形的用來安裝連接鎖止件的連接尾段，其中，在做成杵頭形的連接尾段之間，一個或兩個翼緣部分-在橫截面內(nèi)看-中凸式地隆起。
這里所選擇的說法“中凸式”理解成這樣的結(jié)構(gòu)，其中例如隆起弧形地延伸或弧形地升高和重新下降在中間區(qū)域內(nèi)直線地延伸或直線地升高和重新下降并在中間區(qū)域內(nèi)同樣直線地延伸。
這樣產(chǎn)生的僅僅在翼緣部分內(nèi)加大壁厚的優(yōu)點(diǎn)是，可以經(jīng)濟(jì)地通過熱軋在不改變必須保持的杵頭尺寸的情況下產(chǎn)生大的壁厚加大。由此避免了以往由于焊接薄板或由于可能會需要新的連接鎖止件而造成的高的成本。
在熱軋時按本發(fā)明的壁厚加大最好在精軋機(jī)內(nèi)產(chǎn)生，其中，用于至少一個翼緣外表面外部加工的精軋輥具有產(chǎn)生壁厚加大所需要的表面輪廓。
按照本發(fā)明的另一個優(yōu)良特征，壁厚加大可以在翼緣外側(cè)和/或翼緣內(nèi)側(cè)在一個或兩個翼緣部分上產(chǎn)生。
由此可以更加靈活地滿足用戶需要，這些需要可以是基于美學(xué)或工藝方面的。
當(dāng)另一種優(yōu)良結(jié)構(gòu)中，壁厚加大可以在市場上可提供的平行和不平行翼緣的板樁墻型材中產(chǎn)生。
按照另一個特征，在熱軋時按本發(fā)明產(chǎn)生的僅僅翼緣區(qū)的壁厚加大以一無臺階的過渡區(qū)過渡到做成杵頭形的連接尾段。
由此有利地避免了從應(yīng)力和銹蝕的觀點(diǎn)看有問題的、棱邊比較銳利的過渡，這種過渡例如在焊上矩形橫截面的薄板時形成。
在一種優(yōu)良的改進(jìn)結(jié)構(gòu)中，無臺階過渡區(qū)由一錐形縮小段和一連接著連接尾段的弧形段組成。
壁厚加大部的表面輪廓可以用任意的造型與用戶要求相匹配。例如可以考慮基本上矩形或中凹或中凸的表面輪廓曲線。
本發(fā)明其他的特征、優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)由對唯一一個附圖
的以下說明得到。
因為工字形板樁墻型材是雙重對稱的，在圖l中僅僅用局部橫截面表示按本發(fā)明制造的板樁墻型材。
板樁墻型材1由兩個在中間通過一腹板8連接的翼緣部分3組成。在翼緣部分3上連接著做成杵頭形的、用來安裝這里未畫出的連接鎖止件的連接尾段4。
一熱軋的標(biāo)準(zhǔn)板樁墻型材的翼緣部分的外形輪廓用虛線輪廓線9表示，它基本上為水平走向。
在這個例子中，翼緣部分3的內(nèi)側(cè)向外楔形縮小。但是也可以制造平行延伸的翼緣部分3，它上面連接著連接尾段4。
從按輪廓線9的標(biāo)準(zhǔn)板樁墻型材的外形尺寸出發(fā)，通過在熱軋過程中相應(yīng)地校準(zhǔn)精軋輥得到一限定在翼緣部分3上的加大的壁厚2。按照本發(fā)明，它可以設(shè)置在翼緣部分3的一個或兩個外側(cè)上和/或一個或兩個內(nèi)側(cè)上。
如圖可見，杵頭形連接尾段4具有標(biāo)準(zhǔn)型材的原先幾何形狀，因此可繼續(xù)使用標(biāo)準(zhǔn)連接鎖止件。
加大的壁厚2最好僅僅這么大，即，由杵頭尖垂直距離表征的標(biāo)準(zhǔn)型材的最大輪廓高度不被對置的半翼緣超過。但是壁厚2的加大也可以按相應(yīng)的用戶要求選擇得大一些。
由附圖的圖示還可以看到，從加大的壁厚2到杵頭形的連接尾段4的過渡區(qū)5做得無臺階。
在所示例子中，加大的壁厚2的表面輪廓基本上做成水平的，它以一錐形走向的段6和一連接在它上面的弧形段7過渡到連接尾段4。
加大的壁厚2的表面輪廓也可以有選擇地按照用戶要求具有正弦形、中凹或中凸形的曲線。
附圖標(biāo)記表1工字形板樁墻型材2加大的壁厚3翼緣部分4連接尾段5無臺階過渡區(qū)6錐形段7弧形段8腹板9標(biāo)準(zhǔn)型材輪廓線
權(quán)利要求
1.鋼制的工字形板樁墻型材，具有兩個在中間通過一腹板(8)連接的翼緣部分(3)，翼緣部分帶有與其連接著的做成杵頭形的連接尾段(4)，用以安裝連接鎖止件，其中，對于一規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)型材，在連接尾段的杵頭尺寸保持不變的情況下，使翼緣部分內(nèi)的平均壁厚加大，并且平均壁厚(2)的加大在通過熱軋制造板樁墻型材(1)的過程中產(chǎn)生。
2.通過熱軋制造的鋼制的工字形板樁墻型材，具有兩個在中間通過一腹板(8)連接的翼緣部分(3)，翼緣部分帶有與其連接著的做成杵頭形的連接尾段(4)，用以安裝連接鎖止件，其中，在做成杵頭形的連接尾段(4)之間，一個或兩個翼緣部分-在橫截面內(nèi)看-中凸式地隆起。
3.按上述權(quán)利要求之一的板樁墻型材，其特征為加大的壁厚(2)在精軋時產(chǎn)生。
4.按上述權(quán)利要求之任一項的板樁墻型材，其特征為加大的壁厚(2)在翼緣(3)的外側(cè)和/或內(nèi)側(cè)上產(chǎn)生。
5.按上述權(quán)利要求之任一項的板樁墻型材，其特征為在平行和不平行翼緣的板樁墻型材中產(chǎn)生加大的壁厚(2)。
6.按上述權(quán)利要求之任一項的板樁墻型材，其特征為加大的壁厚(2)與連接尾段(4)應(yīng)保持的杵頭幾何形狀無關(guān)地產(chǎn)生。
7.按上述權(quán)利要求之任一項的板樁墻型材，其特征為翼緣(3)外側(cè)和/或內(nèi)側(cè)的加大的壁厚(2)以一無臺階的過渡區(qū)過渡到杵頭形連接尾段(4)。
8.按上述權(quán)利要求之任一項的板樁墻型材，其特征為無臺階的過渡區(qū)(5)包括一錐形縮小的段(6)和一與其連接的弧形段(7)。
9.按上述權(quán)利要求之任一項的板樁墻型材，其特征為加大的壁厚(2)的表面輪廓具有一正弦形曲線。
10.按上述權(quán)利要求之任一項的板樁墻型材，其特征為加大的壁厚(2)的表面輪廓具有一基本上矩形的曲線。
11.按上述權(quán)利要求之任一項的板樁墻型材，其特征為加大的壁厚(2)的表面輪廓具有一中凹或中凸的曲線。
12.用于制造按權(quán)利要求1的板樁墻型材的工具，所述工具包括一用于內(nèi)部以及外部加工的軋輥組，用來精軋一預(yù)制的、做得接近最終尺寸的粗制型材，其特征為用于對翼緣部分(3)的至少一個外側(cè)和/或內(nèi)側(cè)進(jìn)行外部和/或內(nèi)部加工的精軋輥具有一種用以產(chǎn)生加大的壁厚(2)所需要的表面輪廓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過熱軋制造的鋼制的工字形板樁墻型材，它具有兩個在中間通過一腹板連接翼緣部分，翼緣部分帶有與其連接著的做成杵頭形的連接尾段。
文檔編號B21B1/082GK1813108SQ200480018307
公開日2006年8月2日 申請日期2004年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月25日
發(fā)明者W·德特莫, D·格羅特曼, A·哈斯勒 申請人:派納構(gòu)架有限公司