一种铸焊组合式索鞍成型结构的制作方法

本实用新型涉及悬索桥工程用的索鞍、特别是主索鞍，具体是一种铸焊组合式的索鞍成型结构。

背景技术：

在悬索桥工程中，索鞍是用作支撑主缆的永久性、大型钢构件。常见的索鞍有全铸式、全焊式和铸焊组合式。其中，铸焊组合式索鞍是将结构形状复杂的鞍头采用铸钢铸造成型，将结构规则简单的鞍座采用优质钢板焊接组合成型，有效吸取了全铸式和全焊式这两种索鞍的技术优点，屏蔽了它们各自存在的技术不足，整体综合性能高。

常见的铸焊组合式索鞍如图1所示，其包括铸件结构的鞍头1和焊件结构的鞍座2。其中，鞍头1的纵向上具有内凹结构的、底部呈曲线成型的、用作支承主缆的鞍槽11，鞍头1的外周两侧及底部具有多条向外凸起的、呈“翼板”状结构的对接肋板14。鞍座2主要由底板21以及焊接排布在底板21上的两组纵肋板22、处在两组纵肋板22之间的中部横肋板26、处在左侧纵肋板外侧的左侧横肋板23、处在右侧纵肋板外侧的右侧横肋板24、以及在纵向上处在相邻横肋板之间的加强筋板25等组成。鞍头1通过其外周两侧及底部的对接肋板14，以熔透焊结构与鞍座2上的纵肋板22、中部横肋板26、左侧横肋板23和右侧横肋板24连接在一起，从而使鞍头1与鞍座2形成整体。

铸焊组合式索鞍的此种熔透焊成型结构，使得铸件结构的鞍头与焊件结构的鞍座之间使用了大量的熔透焊，这些熔透焊所带来的焊接残余应力偏大，会直接降低鞍头与鞍座之间结合部位的承压强度，对索鞍整体的结构性能带来不利影响。

技术实现要素：

本实用新型的技术目的在于：针对上述铸焊组合式索鞍的特殊性和现有技术的不足，提供一种能够使鞍头与鞍座之间的结合部位承压强度大幅度提高，索鞍整体的结构性能更为稳定的铸焊组合式索鞍成型结构。

本实用新型的技术目的通过下述技术方案实现：一种铸焊组合式索鞍成型结构，包括铸件结构的鞍头和焊件结构的鞍座，所述鞍头以磨光顶紧配合结构组装在所述鞍座上。

作为优选方案之一，所述鞍头的横向外轮廓呈u型状，所述鞍座的顶部具有匹配于所述鞍头外轮廓的凹槽空间，所述鞍头以磨光顶紧配合结构组装在所述鞍座顶部的凹槽空间内。进一步的，所述鞍头的底部具有至少一条沿着所述鞍头的纵向而向下凸起的纵梁，所述鞍头在与所述鞍座的磨光顶紧配合结构中，所述鞍头上的纵梁的厚度中心与所述鞍座上的对应纵肋板的厚度中心相对应。再进一步的，所述鞍头上的纵梁厚度大于所述鞍座上的、所要对接的纵肋板的厚度，所述纵梁与对接的纵肋板之间在两侧分别辅以角焊连接，每一条角焊的坡口开设在所述纵肋板上、且每一条角焊的坡口宽度小于所述纵肋板厚度的1/3。

作为优选方案之一，所述鞍头的两侧分别具有多条外凸的、用作对接所述鞍座上的横肋板的凸筋，每一条凸筋在所述鞍头上的最大外凸高度≤100mm，且每一条凸筋的成型厚度大于所要对接的横肋板的厚度。进一步的，所述鞍头在与所述鞍座的磨光顶紧配合结构中，所述鞍头上的每一条凸筋的厚度中心与所述鞍座上的对应横肋板的厚度中心相对应，所述凸筋与对接的横肋板之间以熔透焊连接。

作为优选方案之一，所述磨光顶紧配合结构中，接触面的粗糙度精度不低于12.5、磨光顶紧区域采用0.1mm的塞尺全长范围内不通过、0.1mm塞尺检查下的不入面积之和≥90%、边缘最大间隙≤0.3mm。

作为优选方案之一，所述索鞍为悬索桥工程用的主索鞍。

本实用新型的有益技术效果是：

1.本实用新型将铸件结构的鞍头和焊件结构的鞍座以磨光顶紧配合结构组装在一起，无需采用复杂、高难度、高残余应力的熔透焊处理，既方便组装成型，又能够使鞍头与鞍座之间的结合部位承压强度大幅度提高，进而提高索鞍整体的结构稳定性；

2.本实用新型的铸件结构鞍头以横向外轮廓呈u型状结构成型，焊件结构鞍座的顶部形成与鞍头外轮廓相匹配的凹槽空间，使u型状的鞍头以磨光顶紧配合结构坐落在鞍座上的凹槽空间内，这样可以产生如下几种技术优势，其一，鞍头的结构更为紧凑，铸造时能够大幅减少铸造用料，亦便于控制铸造缺陷、成型质量高，铸造成品的鞍头重量较轻、便于搬运，经济性和可操作性好；其二，鞍座“包络式”支承鞍头，使得鞍座能够对鞍头形成优异的限位、支承作用，确保磨光顶紧配合结构的技术优势在索鞍上得以最大程度的发挥，从而有效增强鞍头与鞍座之间的结合部位承压强度、以及索鞍整体的结构稳定性；

3.本实用新型在鞍头与鞍座之间的磨光顶紧配合结构基础上，将以特定配合关系的鞍头底部纵梁和鞍座中部纵肋板在它们的结合部位两侧辅以残余应力极小的角焊连接，以强化鞍座对鞍头的支承效果，并增强鞍头与鞍座之间的结合可靠性，提高索鞍整体的结构稳定性；同时，将鞍头底部纵梁和鞍座中部纵肋板之间角焊连接的角焊坡口按照特定匹配关系开设在纵肋板上，这样既避免了对铸件结构鞍头的损伤，又有效消除了磨光顶紧配合结构与焊接结构之间的矛盾，使得角焊助力于磨光顶紧配合结构，可靠性更高；

4.本实用新型在鞍头的两侧分别形成小凸起度的、用作对接鞍座上的横肋板的凸筋，这样在鞍头结构紧凑化和对接鞍座的配合面加工量上得以有效平衡，换言之，既使鞍头的成型结构得以紧凑化（鞍头结构紧凑化的技术优势如上述第2点所述），又有效地对鞍头配合鞍座上的横肋板部位的表面加工量得以精准控制，经济性和可操作性好；

5.本实用新型在鞍头与鞍座之间的磨光顶紧配合结构基础上，将鞍头外侧凸筋和鞍座上的对应边侧横肋板以熔透焊连接，这样在增加承压能力的同时，整体结构稳定性更好；

6.本实用新型所选用的磨光顶紧配合结构，能够有效地保障索鞍的最终成型质量，以使最终成型的索鞍满足于设计的技术要求。

附图说明

图1为铸焊组合式索鞍的现有成型结构。

图2为本实用新型的一种结构示意图。

图3为图2中的鞍头的结构示意图。

图4为图2中的鞍座的结构示意图。

图5为本实用新型横截面状态的一种结构示意图（局部）。

图6为图5中的a-a局部示意图。

图中代号含义：1—鞍头；11—鞍槽；12—凸筋；13—纵梁；14—对接肋板；2—鞍座；21—底板；22—纵肋板；23—左侧横肋板；24—右侧横肋板；25—加强筋板；26—中部横肋板。

具体实施方式

本实用新型涉及悬索桥工程用的索鞍、特别是主索鞍，具体是一种铸焊组合式的索鞍成型结构，下面以多个实施例对本实用新型的主体技术内容进行详细说明。其中，实施例1结合说明书附图-即图2、图3、图4、图5和图6对本实用新型的技术方案内容进行清楚、详细的阐释，其它实施例虽未单独绘制附图，但其主体结构仍可参照实施例1的附图。

在此需要特别说明的是，本实用新型的附图是示意性的，其为了清楚本实用新型的技术目的已经简化了不必要的细节，以避免模糊了本实用新型贡献于现有技术的技术方案。

实施例1

参见图2、图3、图4、图5和图6所示，本实用新型为悬索桥工程用的主索鞍，其包括铸件结构的鞍头1和焊件结构的鞍座2。

其中，鞍头1上具有沿着鞍头1的纵向以内凹结构并底部呈曲线成型的、用作支承主缆的鞍槽11，鞍头1上的鞍槽11仅为对应于鞍头1高度方向的二维鞍槽结构。

鞍头1的底部中心区域具有一条沿着鞍头1的纵向而向下凸起的纵梁13，该纵梁13的厚度中心基本对应于鞍头1上的鞍槽11宽度中心。

鞍头1的外周两侧分别具有多条外凸的的凸筋12。每一侧的多条凸筋12沿着鞍头2的纵向依次间距排布，各条凸筋12的长度方向基本对应于鞍头1的高度方向；基于鞍头1的纵向为拱形状，则鞍头1每一侧的各条凸筋12是呈扇状分布的。鞍头1两侧的凸筋12呈一一对应关系，一一对应的两侧凸筋12基本处在鞍头1的同一环周位置；鞍头1左右两侧的凸筋12沿着鞍槽11的宽度中心基本上呈左右对称配合。鞍头1两侧的每一条凸筋12的凸起高度约为50mm，该凸起高度是指从鞍头1外侧壁面向外直线凸起的高度。

上述鞍头1的横向外轮廓基本呈u型状，相较规则u型状而言，鞍头1的底部中心具有向下凸起的纵梁13，且鞍头1的顶部宽度小于底部宽度。鞍头1的横向外轮廓基本呈u型状，这既包括了鞍头1端部处的横向外轮廓基本呈u型状，还包括了鞍头1上的凸筋12处横截面外轮廓基本呈u型状，亦包括了相邻凸筋12之间的鞍头1横截面外轮廓基本呈u型状。

鞍座2为多块优质钢板组拼而成的焊接结构，鞍座2的底端面积大于顶端面积。具体的，鞍座2主要由底板21以及焊接排布在底板21上的纵肋板22、左侧横肋板23和右侧横肋板24等组成。

底板21为一组，一组底板21通常为、亦是优选为一块，但不排除两块以上的板体经焊接或螺栓连接等方式而拼合组成，因而以“组”对其进行限定，下述的纵肋板22、左侧横肋板23和右侧横肋板24等如是。底板21的面积在正投影方向上覆盖于鞍头1，至少是在宽度方向上。

纵肋板22为一组，该组由一块板体组成。纵肋板22竖立在底板21的宽度中心位置，其长度方向对应于底板21的长度方向。纵肋板22的厚度小于上述鞍头1底部的纵梁13厚度，二者厚度之比约为0.8:1，这样有利于鞍头1和鞍座2组装时的纵梁13和纵肋板22之间的焊接处理。

左侧横肋板23为多组，优选每组左侧横肋板23为一块板体。每组左侧横肋板23的底部宽度对应于纵肋板22左侧的底板21宽度，每组左侧横肋板23的中上部外侧边为内收的斜面结构，每组左侧横肋板23的上部内侧边为匹配鞍头1左半侧轮廓的近似台阶型结构。这些左侧横肋板23沿着纵肋板22的长度方向而以间距排布方式排布在纵肋板22左侧，这些左侧横肋板23在底板21和纵肋板22上的排布位置应对应于上述鞍头1左侧的凸筋12排布结构，每组左侧横肋板23分别与纵肋板22和底板21焊接在一起。左侧横肋板23的厚度小于上述鞍头1左侧凸筋12的厚度，二者厚度之比约为0.8:1，这样有利于鞍头1和鞍座2组装时的凸筋12和左侧横肋板23之间的焊接处理。

右侧横肋板24为多组，优选每组右侧横肋板24为一块板体。每组右侧横肋板24的底部宽度对应于纵肋板22右侧的底板21宽度，每组右侧横肋板24的中上部外侧边为内收的斜面结构，每组右侧横肋板24的上部内侧边为匹配鞍头1右半侧轮廓的近似台阶型结构。这些右侧横肋板24沿着纵肋板22的长度方向而以间距排布方式排布在纵肋板22右侧，这些右侧横肋板24在底板21和纵肋板22上的排布位置应对应于上述鞍头1右侧的凸筋12排布结构，每组右侧横肋板24分别与纵肋板22和底板21焊接在一起。基于上述鞍头1左右两侧的凸筋12基本上呈左右对称成型结构，则右侧横肋板24和左侧横肋板23沿着纵肋板22基本上呈左右对称结构。右侧横肋板24的厚度小于上述鞍头1右侧凸筋12的厚度，二者厚度之比约为0.8:1，这样有利于鞍头1和鞍座2组装时的凸筋12和右侧横肋板24之间的焊接处理。

为了增加鞍座2的结构强度，上述鞍座2上的相邻左侧横肋板23之间、以及相邻右侧横肋板24之间分别焊接有至少一组加强筋板25，优选每组加强筋板25为一块板体。焊接在相邻左侧横肋板23之间、以及焊接在相邻右侧横肋板24之间的加强筋板25可以是竖向布置，也可以是水平向布置的，还可以是竖向和水平向混合布置的；但是，为了简化结构、且又增强结构强度，最好是能够沿着底板21而在相邻左侧横肋板23之间、以及相邻右侧横肋板24之间以对应纵肋板22走向的方式竖斜向布置。

如此，上述优质钢板焊件结构的鞍座2，在其顶部形成匹配于上述鞍头1外轮廓的、横向呈u型状的凹槽空间，当然，凹槽空间的纵向为匹配于上述鞍头1底部拱形轮廓的拱形曲线结构；u型状凹槽空间基本上沿着纵肋板22的厚度中心呈左右对称关系，纵肋板22正对在凹槽空间的底部中心。上述横向外轮廓呈u型状的鞍头1，以磨光顶紧配合结构组装在上述鞍座2顶部的u型状凹槽空间内。

在鞍头1与鞍座2之间的磨光顶紧配合结构中，鞍头1左侧的各凸筋12与鞍座2上的各左侧横肋板23呈一一对应关系，在这一一对应关系中，基本上鞍头1左侧的凸筋12厚度中心线与鞍座2上的左侧横肋板23的厚度中心线对齐（接近也算，最好是重合对齐）。鞍头1右侧的各凸筋12与鞍座2上的各右侧横肋板24呈一一对应关系，在这一一对应关系中，基本上鞍头1右侧的凸筋12厚度中心线与鞍座2上的右侧横肋板24的厚度中心线对齐（接近也算，最好是重合对齐）。同样的，鞍头1底部纵梁13的厚度中心线基本上与鞍座2上的纵肋板22的厚度中心线对齐（接近也算，最好是重合对齐），这能使纵肋板22以优异的支承强度而对鞍头1形成强力的支承、以增强其受力性能。

在鞍头1与鞍座2之间的磨光顶紧配合结构中，接触面的粗糙度精度不低于12.5，磨光顶紧区域采用0.1mm的塞尺全长范围内不通过，采用0.1mm塞尺检查下的不入面积之和≥90%，且边缘最大间隙≤0.3mm，这样有效确保鞍头1与鞍座2之间的组装质量，以满足于设计技术要求。

在上述鞍头1与鞍座2之间的磨光顶紧配合结构中，鞍头1底部的纵梁13与对接的纵肋板22之间在两侧分别辅以角焊连接，每侧角焊的坡口开设在纵肋板22顶边的对应外缘处，而且要求该侧角焊的坡口宽度须小于纵肋板22厚度的1/3。如此，两侧角焊所占的纵肋板22厚度就小于纵肋板22总厚度的2/3，纵肋板22有1/3之多的厚度磨光顶紧配合纵梁13。

在上述鞍头1与鞍座2之间的磨光顶紧配合结构中，鞍头1左侧的凸筋12与对接的左侧横肋板23之间以熔透焊连接。

在上述鞍头1与鞍座2之间的磨光顶紧配合结构中，鞍头1右侧的凸筋12与对接的右侧横肋板24之间以熔透焊连接。

实施例2

本实施例的其它内容与实施例1相同，不同之处在于：鞍头底部向下凸起的纵梁为间距排布的两道；与之对应的，鞍座上的纵肋板为间距排布的两组，这两组纵肋板之间具有多组中部横肋板，每一组中部横肋板与鞍头以磨光顶紧配合、并辅助以角焊，类似于图1所示。

实施例3

本实施例的其它内容与实施例1相同，不同之处在于：鞍头与鞍座之间只以磨光顶紧配合，无角焊辅助。

实施例4

本实施例的其它内容与实施例1相同，不同之处在于：索鞍沿其纵向由左、右两段组成，每一段的鞍头与鞍座之间以磨光顶紧配合、并加以角焊辅助，左、右两段索鞍段在中分面处由若干根高强度螺栓锁合而成。

以上各实施例仅用以说明本实用新型，而非对其限制。尽管参照上述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述各实施例中的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，例如凸筋从鞍头上凸起的高度为95mm、60mm或45mm等；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型的精神和范围。

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