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制作成型工艺：叶片及弧形梁连接片

2023-07-01 理论教育版权反馈

【摘要】：直沽桥叶片最初的设计方案是由钢叶片以及叶片骨架构成。图3-58直沽桥叶片构造树脂叶片结构包括：树脂叶片、弧形梁、精轧螺纹钢体系等，弧形梁的制作是树脂叶片结构制作的关键环节。弧形梁位于每一组拱肋（三条拱）靠两侧的拱肋之间，起到横向传力的作用，因此保证其制作安装的精度非常重要。图3-60弧形梁固定在安装胎架上4）弧形梁焊接时线形、截面扭转的控制措施在组焊胎架上放置出弧形梁的理论线形，用以检测拱肋焊后线形。

直沽桥叶片最初的设计方案是由钢叶片以及叶片骨架构成。考虑到钢叶片制作难度大、工期长等因素，最终设计方案以树脂叶片结构取而代之。在直沽桥整个结构体系中，叶片结构受力很小，但基于其形状的特殊性（三维曲面结构），在工厂内制作的过程中，既要考虑到叶片自身的曲率符合设计要求，又要考虑到其与拱肋节点的结合关系，因此加工叶片结构的难度极大。

全桥共有68 组叶片，每组叶片由2 个单叶片及中间骨架组成，单个叶片为三维曲面结构，共有34 种曲率，如图3-58 所示。

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图3-58　直沽桥叶片构造

树脂叶片结构包括：树脂叶片、弧形梁、精轧螺纹钢体系等，弧形梁的制作是树脂叶片结构制作的关键环节。弧形梁位于每一组拱肋（三条拱）靠两侧的拱肋之间，起到横向传力的作用，因此保证其制作安装的精度非常重要。弧形梁为异型曲面结构，其顶、底板均为弧形面，腹板为圆柱斜曲面，其箱形截面尺寸较小。工厂内加工制造难度极大，弧形梁工厂内制作要点如下：

1）弧形梁的制作基准

以每个弧形梁的底板平面为制作基准，给出以底板为基准的坐标系，并给出其余三块板（顶板、腹板）的三维空间定位坐标，如图3-59 所示。

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图3-59　弧形梁三维空间定位坐标

2）以弧形梁腹板为例说明弧形梁板材制作

弧形梁腹板为圆柱斜曲面，其加工顺序为：将腹板位于圆柱的位置尺寸及圆柱半径进行计算机三维放样，并通过计算机对其进行板料展开，采用数控切割机进行下料；利用四辊滚圆机按照圆柱半径进行滚圆；采用磁力切割机在成型圆柱上依据腹板的位置尺寸进行切割，将圆柱斜曲面腹板切割成型，圆柱内其余板料为损耗材料。

3）弧形梁工厂内制作焊接

依据施工图纸放出地样线；将弧形梁底板以地样线为基准固定在安装胎架上，如图3-60 所示；按照定位点坐标放出隔板的安装定位线，将隔板按定位线安装并点焊；安装弧形梁两侧腹板，并按照施工图理论坐标对其安装位置进行调整；对弧形梁进行焊接；安装焊接弧形梁顶板、点焊顶板嵌补。

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图3-60　弧形梁固定在安装胎架上

4）弧形梁焊接时线形、截面扭转的控制措施

（1）在组焊胎架上放置出弧形梁的理论线形，用以检测拱肋焊后线形。

（2）在弧形梁内部增加横向、竖向及十字形连接撑和工艺隔板，保证弧形梁焊接时对截面进行约束。

（3）焊接前对弧形梁进行预热，预热方法可采用电热板加热或火焰加热。

（4）采用CO2气体保护焊配以药芯焊丝施焊，并在对称位置同时焊接，以保证焊接变形趋势一致，严格控制焊接电流、电压、焊接速度及气流速度。

（5）控制层间温度不小于预热温度。

（6）焊接过程中采用两次消氢处理，防止应力集中产生焊接裂纹。

（7）焊接完成后再次测量校核，若局部位置出现偏差，则采用机械调整的方法加以整修，必要时辅以火工校正。

5）弧形梁制作技术及精度要求

（1）以箱形弧顶杆4 条最外边为定位线，两侧端口为控制点，中间每500 mm 增加一控制点。

（2）施工人员依据施工图对顶、底、腹板进行放样，并展开下料。以控制点坐标放置地样线，作为弧顶杆组装基准。

（3）弧顶杆底板、腹板坐标原点侧端口加工成型并开坡口，另一侧预留配切量，待拱肋组装成型后根据实际情况进行配切。

（4）为使弧顶杆与拱肋焊接方便，弧顶杆顶板在端口处预留嵌补段，以两侧端口处短边为基准，向内侧各400 mm 为嵌补段，顶板按全长理论尺寸下料，在相应位置截断，并将嵌补段点焊固定在相应的顶板上。

（5）由于弧形梁截面小、板件厚度大、焊接变形大，对总装胎架提出更高的要求，在进行每一步焊接之前都应对相应位置及时做好刚性固定，减小焊接变形造成的不良影响。

（6）焊接要求。弧顶杆所有焊缝均为Ⅰ级100%熔透焊。在焊接过程中，按阶段进行无损检测。

（7）弧顶杆组焊成型后，其外形几何尺寸应符合以下要求：拱度（腹板侧）+10 mm、-5 mm，旁弯（顶、底板侧）±5 mm，扭曲1 mm/m 且不大于10 mm，端口控制点坐标±5 mm，隔板位置±1 mm。

（8）测量。施工过程中随时测量地样线、各控制点坐标（端口控制点为主控项目）、隔板定位线，组焊成型后测量拱度、旁弯及扭曲。

（9）弧顶杆组焊完成后应做以下标识：在底板下侧做出隔板定位线（采用样冲点做标记），在腹板上按施工图所示做出方向标识及杆件号。

（10）由于弧顶杆腹板与顶、底板之间存在一定角度，在制作时应保证顶、底板外边与腹板平齐，因此顶、底板下料时在宽度方向应留余量，以便进行二次切割。

（11）弧顶杆结构主焊缝均要求100%全熔透焊。