【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鍛造、焊接技術在懸索橋索鞍制造成型中的應用，具體涉及懸索橋主索鞍的鍛焊成型工藝。
技術介紹
1、我國橋梁設計與建造能力快速發展，在全球范圍內，主跨前十的已完工及在建的懸索橋項目中，我國占到8個。索鞍是懸索橋的重要承載部件，索鞍鞍體跨度越大，索鞍鞍體的重量越來越重，全橋一般共有4套主索鞍和4套散索鞍，在大跨度懸索橋中，采用傳統的鑄造索鞍，主索鞍的重量基本都在200噸級別，其單件最大吊裝重量達到了150噸級別，這對索鞍的運輸及安裝是巨大挑戰，尤其在山區地區，這一問題更加明顯。
2、由于鑄件具有適應范圍廣，不受鑄件大小、厚薄和形狀復雜程度的限制，生產方式靈活的特點。目前，索鞍主要采用全鑄或鑄焊結合的結構設計，鑄焊結合即用于限位及直接承載主纜的鞍頭采用鑄造工藝成型，而鞍頭與鞍體采用焊接工藝結合。但是，鑄造行業能源耗費多、污染大；因此，規模小、工藝落后、污染嚴重、作業條件惡劣的鑄造企業近些年相繼淘汰，造成鑄造資源緊張，鑄鋼的鑄造工期同比大幅延長；進而拉長了索鞍的制造周期，增加了資金的投入，加大了索鞍的制造成本。
3、另外，鑄鋼件具有組織不均勻、內部晶粒粗大且組織不致密性的特點，這導致其機械性能較低。而隨著橋梁跨度增大，超大尺寸的索鞍結構屢見不鮮，主纜鋼絲抗拉強度等級已從1670mpa提高到2000mpa以上，隨著主纜強度的提高，單位截面鞍槽承受的壓力增大，槽底接觸應力增加。通過鑄鋼索鞍與高強度鋼絲索股滑移試驗發現，在索股產生滑移后的鞍槽側壁以及索股槽底，形成了非常明顯的密集的主纜鋼絲拉壓痕，壓痕深度多
4、受鑄造條件、質量及索鞍輕量化需求的影響，業內提出了采用鍛造工藝代替鑄造工藝的新思路，由于鍛造工藝制造的材料強度高、力學性能好、內部結構緊密，因此采用鍛造工藝代替鑄造工藝可以減少材料用量，達到提高索鞍質量及輕量化的目的。但是，受鍛造工藝的條件限制，索鞍整體無法直接通過鍛造獲得，因此必須對索鞍結構進行分解，然后采用焊接工藝焊接為整體，即采用鍛造工藝制造索鞍，必須采用鍛焊結合的結構設計。由于鍛焊結合的索鞍結構均采用高強材料，因此對焊接強度的要求也是極高的；而鍛焊結合的索鞍結構組成構件極多，若不對焊接工藝、焊接順序進行規劃，就會導致焊接空間狹窄、焊接強度達不到要求、焊接應力集中導致焊縫裂紋等問題，從而無法成型出合格產品。
技術實現思路
1、本專利技術在于提供懸索橋主索鞍的鍛焊成型工藝，以提高主索鞍強度、實現主索鞍輕量化，并通過合理規劃焊接工藝降低焊接難度，保證產品質量。
2、為解決上述目的，本專利技術采用的技術方案如下：主索鞍由座板、索鞍槽和由高強鋼板焊接而成的鞍身結構組成，索鞍槽由底板和高強鋼板下料的側壁板組成；主索鞍采用兩段或三段設計結構并通過高強螺栓連接成整體所述主索鞍的鍛焊成型工藝包括如下步驟：
3、步驟1：采用鍛造工藝成型索鞍槽的底板；
4、步驟2：下料組成鞍身結構的各組成構件和索鞍槽的側壁板；
5、步驟3：將索鞍槽底板與側壁板進行焊接得到索鞍槽；
6、步驟4：將兩塊主筋板和多塊中隔板通過定位焊拼接在座板面，兩塊主筋板相對平行設置，中隔板沿主筋板長度方向間隔分布在兩塊主筋板之間構成柵格結構，完成座板與鞍身結構的拼焊；
7、步驟5：將索鞍槽定位到鞍身結構上，鞍身結構的主筋板和兩端的中隔板與索鞍槽底面采用單面焊縫，完成索鞍槽與鞍身結構的組合焊接；
8、步驟6：在索鞍槽兩側的側壁板與座板之間分別定位與主筋板垂直的側筋板，將側筋板與主筋板、座板、索鞍槽底板、索鞍槽側壁板的對接處焊接；
9、步驟7：在鞍身結構兩側相鄰的側筋板之間分別焊接立筋板。
10、本方案的有益效果在于：
11、1、主索鞍的索鞍槽直接與纜索接觸，索鞍槽的底板直接承載纜索傳遞的壓力，索鞍槽底板對強度、韌性的要求最高；傳統的索鞍槽一般采用鑄造加工，為了索鞍槽能夠承載纜索傳遞的壓力，索鞍槽通常會增大材料用量，以保證強度的可靠性。而本方案中，索鞍槽底板采用鍛造加工，在減少材料用量的情況下，也能夠保證強度的可靠性；而索鞍槽的側壁板不是主要承力部位，其與框架結構同樣采用高強鋼板，這充分體現了“好鋼用在刀刃上的設計原則”；同時座板和索鞍槽側壁板采用高強鋼板下料，可以簡化工藝，降低加工成本。
12、2、在傳統的主索鞍結構中，通常將其結構分為鞍頭和鞍座兩大部分，即在傳統的鑄焊結合的主索鞍結構中，鞍頭通過鑄造一體成型，而鞍座由鋼板焊接而成，在鞍頭和鞍座加工完成后，通過焊接或螺栓連接的方式將鞍頭和鞍座連接為一體，這樣有利于提高加工效率；鞍頭和鞍座采用焊接連接時，通常由連接鞍頭和鞍座的側筋板起到傳力作用。而在本方案中，主筋板、中隔板和側筋板起到索鞍槽向鞍身結構的傳力作用；若采用公告號cn106181090?b的專利所公開的傳統的方法：以鞍頭為基礎，在鞍頭底板先焊接主筋板和中隔板，以使主筋板和中隔板均能形成滿焊接的思路，其對主筋板、中隔板與索鞍槽的焊接質量要求高，需要反復施加3~5層焊縫層，而在本方案中，側筋板的焊縫長度長，索鞍槽傳遞到側筋板上的側向力能夠更好地分散到側筋板的焊縫上，從而起到主要的承力作用，從而可以適當降低主筋板、中隔板與索鞍槽的焊接要求，因此本方案以底板為基準先焊接鞍身中部的核心部分，可以提高焊接效率。
13、3、本方案先將主筋板和中隔板組成柵格形定位焊接在座板上，更有利于鞍身結構的定位然后再將索鞍槽焊接在鞍身結構的頂部，先完成座板、主筋板、中隔板形成的格柵結構與索鞍槽的焊接后，再焊接側筋板，有利于對側筋板進行調整和校正，若采用公告號cn111218892?b的專利所公開的傳統的方法：先將鞍身完全焊接成型，索鞍槽與側筋板的焊縫又集中在索鞍槽的底面，索鞍槽上部呈懸臂結構，由于無法對側筋板在高度方向上完全點焊定位，使得焊接過程中產生的熱量容易導致側筋板產生熱變形，在索鞍槽放入鞍身結構的過程中，索鞍槽無法正確定位。并且如圖1所示，位于斷面處的側筋板采用兩塊相同的側筋板貼合固定成一塊完整側筋板，本方案中索鞍槽為三段式結構，若將單段索鞍槽與底部的側筋板焊接后，再將多段索鞍槽拼接，則斷面處的側筋板在索鞍槽落入時容易錯位，而本方案的焊接方式采用先完成底板、主筋板、中隔板形成的格柵結構與索鞍槽的焊接后，再焊接側筋板，能夠減少側筋板焊接變形。
14、優選方案一：作為對基礎方案的進一步優化，立筋板包括第一立筋板、第二立筋板，第一立筋板的底邊焊在座板頂面，第一立筋板的側壁分別焊在相鄰側筋板的相對面中部之間；第二立筋板的底邊焊在座板頂面，第二立筋板所在平面與相鄰側筋板的側邊相平齊。
15、立筋板分別在相鄰的側筋板之間焊接兩排，一方面增大側筋板之間的支撐，保證結構穩定，另一方面能夠保證側筋板與底板之間的支撐面積增大，使得應力能夠分散在座板本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.懸索橋主索鞍的鍛焊成型工藝，其特征在于：主索鞍由座板、索鞍槽和由高強鋼板焊接而成的鞍身結構組成，索鞍槽由底板和高強鋼板下料的側壁板組成；主索鞍采用兩段或三段結構設計并通過高強螺栓連接成整體，所述主索鞍的鍛焊成型工藝包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的懸索橋主索鞍的鍛焊成型工藝，其特征在于：所述立筋板包括第一立筋板、第二立筋板，第一立筋板的底邊焊在座板頂面，第一立筋板的側壁分別焊在相鄰側筋板的相對面中部之間；第二立筋板的底邊焊在座板頂面，第二立筋板所在平面與相鄰側筋板的側邊相平齊。
3.根據權利要求2所述的懸索橋主索鞍的鍛焊成型工藝，其特征在于：焊接時，對部件完成定位焊后，采用天然氣火焰對焊接坡口及周邊區域進行預熱，高強鋼板對接預熱溫度應控制在100-150℃，鍛件預熱溫度控制在250~300℃。
4.根據權利要求3所述的懸索橋主索鞍的鍛焊成型工藝，其特征在于：索鞍槽底板及底塊上的焊縫焊接完成后，將焊縫及其兩側周邊加熱到350℃左右，保溫2-3h后自然冷卻。
5.根據權利要求4所述的懸索橋主索鞍的鍛焊成型工藝，其特征在于：各板
6.根據權利要求5所述的懸索橋主索鞍的鍛焊成型工藝，其特征在于：所述座板采用高強鋼板鍛造成型，所述索鞍槽底板采用30CrMo鍛造成型，所述高強鋼板選用Q420qE牌號的鋼板。
...【技術特征摘要】
1.懸索橋主索鞍的鍛焊成型工藝，其特征在于：主索鞍由座板、索鞍槽和由高強鋼板焊接而成的鞍身結構組成，索鞍槽由底板和高強鋼板下料的側壁板組成；主索鞍采用兩段或三段結構設計并通過高強螺栓連接成整體，所述主索鞍的鍛焊成型工藝包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的懸索橋主索鞍的鍛焊成型工藝，其特征在于：所述立筋板包括第一立筋板、第二立筋板，第一立筋板的底邊焊在座板頂面，第一立筋板的側壁分別焊在相鄰側筋板的相對面中部之間；第二立筋板的底邊焊在座板頂面，第二立筋板所在平面與相鄰側筋板的側邊相平齊。
3.根據權利要求2所述的懸索橋主索鞍的鍛焊成型工藝，其特征在于：焊接時，對部件完成定位焊...
【專利技術屬性】
技術研發人員：郭吉平，韓洪舉，劉豪，陳飛，黃安明，陳龍，吳旭，虞思洋，李俊儀，
申請(專利權)人：貴州交通建設集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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