一种沉管隧道钢壳块体的焊接胎架及其使用方法与流程

[0001]
本发明涉及焊接工装技术领域，尤其涉及一种沉管隧道钢壳块体的焊接胎架及其使用方法。


背景技术：

[0002]
沉管隧道钢壳由多个管节组成，管节由多个块体拼接而成，块体也由多个零部件焊接而成。在组装焊接块体时，需将带待焊接的块体固定在胎架上，再由焊接操作人员操作。焊接时由于温度较高，零部件产生变形，使得焊接后的块体向上拱起变形。而现有技术中的胎架中，对于胎架立柱的刚性约束较少，当块体在焊接过程中变形时，胎架立柱也产生形变，不能有效的抑制块体的变形，严重影响块体的尺寸精度，使得后续组装形成的沉管隧道钢壳的尺寸精度难以符合验收标准，使项目存在较大质量风险和工程进度违约风险。
[0003]
基于此，亟需一种沉管隧道钢壳块体的焊接胎架及其使用方法用来解决如上提到的问题。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的在于提供一种沉管隧道钢壳块体的焊接胎架及其使用方法，提高了胎架的结构强度，避免了立柱由于沉管隧道钢壳块体在焊接时的变形而变形，抑制了沉管隧道钢壳块体在焊接时的变形，保证了沉管隧道钢壳块体在焊接后的尺寸精度。
[0005]
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0006]
一种沉管隧道钢壳块体的焊接胎架，包括：
[0007]
底座，包括水平设置的底座基架，所述底座基架包括多个底座横梁和多个底座纵梁，所述底座横梁沿第一方向延伸，所述底座纵梁沿与所述第一方向垂直的第二方向延伸，多个所述底座横梁沿所述第二方向间隔设置，多个所述底座纵梁沿所述第一方向间隔设置，所述底座横梁与所述底座纵梁固定连接形成网格状的所述底座基架；
[0008]
胎架本体，包括多个胎架纵梁、多个码板和多个立柱，所述胎架纵梁和所述码板均水平设置，所述胎架纵梁沿所述第二方向延伸，所述立柱一端的侧壁固定在所述底座横梁与所述底座纵梁的连接处，所述立柱的另一端沿竖直方向向上延伸并与所述胎架纵梁固定，所述码板的底部与所述胎架纵梁固定，所述码板的顶部能够与待焊接的沉管隧道钢壳块体可拆卸连接。
[0009]
优选地，所述底座横梁包括平行且交替设置的第一横梁和第二横梁，所述第一横梁和所述第二横梁均沿所述第一方向延伸，所述第一横梁包括多个第一横梁段，所述第一横梁段的两端分别连接于相邻两个所述底座纵梁的侧面，所述第二横梁与所述立柱和所述底座纵梁的底面或顶面固定连接。
[0010]
优选地，所述底座还包括竖直设置的支脚，所述支脚的顶端端面固定在所述底座横梁与所述底座纵梁的连接处，所述支脚的底端端面贴合于工作地面上。
[0011]
优选地，所述胎架本体还包括水平设置的限位框，所述限位框沿所述胎架本体的
周向围设在所述胎架本体的周侧，且所述限位框固定在所述胎架本体周侧的所述立柱上。
[0012]
优选地，所述限位框包括多个保型扁铁，多个所述保型扁铁首尾相连形成所述限位框，所述保型扁铁固定在所述立柱上端的侧壁上。
[0013]
优选地，所述胎架本体还包括多个附加扁铁，多个所述附加扁铁水平设置且沿所述第二方向间隔设置，所述附加扁铁的两端分别焊接于两个相邻的所述胎架纵梁上。
[0014]
优选地，所述附加扁铁沿所述第一方向延伸。
[0015]
优选地，所述立柱的底面贴合于工作地面。
[0016]
优选地，所述胎架本体还包括保型模板，所述保型模板固定于所述立柱上端的侧壁上，且所述保型模板的顶面轮廓能够贴合于待焊接的所述沉管隧道钢壳块体上凸设的凸出部的外轮廓。
[0017]
一种焊接胎架的使用方法，应用于如上所述的沉管隧道钢壳块体的焊接胎架，包括：
[0018]
s1、组装所述底座并将所述底座置于工作地面上；
[0019]
s2、在所述底座上焊接固定所述立柱；
[0020]
s3、修整多个所述立柱的上端面，使多个所述立柱的上端面位于预设基准面上；
[0021]
s4、在多个所述立柱的上端面上放置待焊接的所述沉管隧道钢壳块体；
[0022]
s5、检查待焊接的所述沉管隧道钢壳块体的底面与多个所述立柱的上端面的贴合度；
[0023]
s6、将所述码板的一端与所述胎架纵梁固定连接；
[0024]
s7、将所述码板的另一端与待焊接的所述沉管隧道钢壳块体的底面点焊固定；
[0025]
s8、焊接所述沉管隧道钢壳块体。
[0026]
本发明的有益效果：沉管隧道钢壳块体通过码板与胎架本体固定，通过设置底座，且胎架本体的立柱的下端固定在底座横梁与底座纵梁的连接处，提高了胎架本体的结构强度，避免了立柱由于沉管隧道钢壳块体在焊接时的变形而变形，保证了沉管隧道钢壳块体在焊接后的尺寸精度，同时设置底座与胎架纵梁，即立柱的两端均设置约束，进一步避免了立柱变形，从而避免了胎架本体的变形，也提高了胎架的结构强度，抑制了沉管隧道钢壳块体在焊接时的变形。码板与沉管隧道钢壳块体可拆卸连接，能够避免在焊接沉管隧道钢壳块体时块体变形拱起，也能够在沉管隧道钢壳块体焊接完成后拆下沉管隧道钢壳块体，便于操作。
附图说明
[0027]
图1是本发明实施例提供的沉管隧道钢壳块体的焊接胎架在第一使用情形的截面图；
[0028]
图2是图1中a处的局部放大图；
[0029]
图3是本发明实施例提供的沉管隧道钢壳块体的焊接胎架在第二使用情形的截面图；
[0030]
图4是图3中b处的局部放大图；
[0031]
图5是本发明实施例提供的沉管隧道钢壳块体的焊接胎架在第三使用情形的截面图；
[0032]
图6是本发明实施例提供的焊接胎架的使用方法的步骤流程图。
[0033]
图中：
[0034]
10、沉管隧道钢壳块体；101、凸出部；20、工作地面；
[0035]
11、底座横梁；111、第一横梁；112、第二横梁；12、底座纵梁；13、支脚；
[0036]
21、胎架纵梁；22、码板；23、立柱；24、限位框；25、附加扁铁；26、保型模板。
具体实施方式
[0037]
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0038]
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0039]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0040]
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
[0041]
本实施例提供了一种沉管隧道钢壳块体的焊接胎架，提高了胎架的结构强度，避免了立柱由于沉管隧道钢壳块体在焊接时的变形而变形，抑制了沉管隧道钢壳块体在焊接时的变形，保证了沉管隧道钢壳块体在焊接后的尺寸精度。
[0042]
具体地，如图1-5所示，沉管隧道钢壳块体的焊接胎架包括底座和胎架本体。底座包括水平设置的底座基架，底座基架包括多个底座横梁11和多个底座纵梁12，底座横梁11沿第一方向延伸，底座纵梁12沿与第一方向垂直的第二方向延伸，多个底座横梁11沿第二方向间隔设置，多个底座纵梁12沿第一方向间隔设置，底座横梁11与底座纵梁12固定连接形成网格状的底座基架。胎架本体包括多个胎架纵梁21、多个码板22和多个立柱23，胎架纵梁21和码板22均水平设置，胎架纵梁21沿第二方向延伸，立柱23一端的侧壁固定在底座横梁11与底座纵梁12的连接处，立柱23的另一端沿竖直方向向上延伸并与胎架纵梁21固定，码板22的底部与胎架纵梁21固定，码板22的顶部能够与待焊接的沉管隧道钢壳块体10可拆卸连接。沉管隧道钢壳块体10通过码板22与胎架本体固定，通过设置底座，且胎架本体的立柱23的下端固定在底座横梁11与底座纵梁12的连接处，提高了胎架本体的结构强度，避免了立柱23由于沉管隧道钢壳块体10在焊接时的变形而变形，保证了沉管隧道钢壳块体10在焊接后的尺寸精度，同时设置底座与胎架纵梁21，即立柱23的两端均设置约束，进一步避免了立柱23变形，从而避免了胎架本体的变形，也提高了胎架整体的结构强度，抑制了沉管隧
道钢壳块体10在焊接时的变形。码板22与沉管隧道钢壳块体10可拆卸连接，能够避免在焊接沉管隧道钢壳块体10时块体变形拱起，也能够在沉管隧道钢壳块体10焊接完成后拆下沉管隧道钢壳块体10，便于操作。在本实施例中，码板22与沉管隧道钢壳块体10点焊连接。
[0043]
优选地，立柱23的底面贴合于工作地面20，增加了胎架与工作地面20的接触面积，提高稳定性，也提高了胎架整体的结构强度，抑制沉管隧道钢壳块体10在焊接时的变形，保证了沉管隧道钢壳块体10在焊接后的尺寸精度。
[0044]
具体地，底座横梁11包括平行且交替设置的第一横梁111和第二横梁112，第一横梁111和第二横梁112均沿第一方向延伸，第一横梁111包括多个第一横梁段，第一横梁段的两端分别连接于相邻两个底座纵梁12的侧面，第二横梁112与立柱23和底座纵梁12的底面或顶面固定连接。第一横梁111与底座纵梁12分段连接，能够提高胎架的结构稳定程度，避免了立柱23由于沉管隧道钢壳块体10在焊接时的变形而变形，也便于生产加工。在其他实施例中，第二横梁112也可以包括多个第二横梁段，分段固定连接于立柱23和底座纵梁12的底面或顶面，便于焊接连接，也便于生产加工。底座纵梁12也可以包括多个纵梁分段，纵梁分段固定连接于立柱23和底座横梁11，便于焊接连接，也便于生产加工。
[0045]
优选地，底座还包括竖直设置的支脚13，支脚13的顶端端面固定在底座横梁11与底座纵梁12的连接处，支脚13的底端端面贴合于工作地面20上。设置支脚13能够抬高底座基架，避免接触地面上的积水，也减少了生锈的可能性，提高了耐用度。
[0046]
优选地，支脚13的顶端端面固定在第一横梁111与底座纵梁12的连接处，第二横梁112与底座纵梁12的连接处不设置支脚13，第二横梁112固定连接于立柱23和底座纵梁12的底面或顶面，能够起到一定的固定作用，减少了支脚13的设置数量，降低了成本。
[0047]
优选地，胎架本体还包括水平设置的限位框24，限位框24沿胎架本体的周向围设在胎架本体的周侧，且限位框24固定在胎架本体周侧的立柱23上。在本实施例中，胎架本体的大小根据沉管隧道钢壳块体10而定，则沉管隧道钢壳块体10与其他块体焊接的端面靠近胎架本体最外端的立柱23放置，限位框24能够进一步避免胎架本体最外端的立柱23变形，从而抑制沉管隧钢壳道块体10的变形。
[0048]
优选地，限位框24包括多个保型扁铁，多个保型扁铁首尾相连形成限位框24，保型扁铁固定在立柱23上端的侧壁上，限位框24分段设置，能够降低生产与装配的难度，减少块体自由端变形，降低成本。
[0049]
本实施例提供的沉管隧道钢壳块体的焊接胎架第一使用情形，如图1-2所示，当沉管隧道钢壳块体10为平底块体时，即沉管隧道钢壳块体10与胎架接触的底面为平面，则所有立柱23的顶面均在同一水平面上。
[0050]
本实施例提供的沉管隧道钢壳块体的焊接胎架第二使用情形，如图3-4所示，当沉管隧道钢壳块体10为具有凸出部101的顶板块体时，即沉管隧道钢壳块体10与胎架接触的底面上凸设有凸出部101，由于凸出部101的设置，若立柱23的顶端在同一水平面内，则沉管隧道钢壳块体10不能平稳的放置在胎架本体上。为此，胎架本体还包括保型模板26，保型模板26固定于立柱23上端的侧壁上，且保型模板26的顶面轮廓能够贴合于待焊接的沉管隧道钢壳块体10上凸设的凸出部101的外轮廓，降低了焊接后凸出部101的尺寸误差。
[0051]
本实施例提供的沉管隧道钢壳块体的焊接胎架第三使用情形，优选地，如图5所示，当沉管隧道钢壳块体10为两个管节之间连接处的块体时，即块体的边缘设置有端钢壳。
那么，胎架本体还包括多个附加扁铁25。多个附加扁铁25水平设置且沿第二方向间隔设置，附加扁铁25的两端分别焊接于两个相邻的胎架纵梁21上。端钢壳置于加设附加扁铁25的立柱23上方，附加扁铁25能够进一步避免块体在端钢壳处变形。
[0052]
优选地，附加扁铁25沿第一方向延伸，即附加扁铁25与胎架纵梁21垂直，便于固定安装。
[0053]
本实施例还提供了一种焊接胎架的使用方法，应用于如上述的沉管隧道钢壳块体的焊接胎架，保证了沉管隧道钢壳块体10能够稳定的放置在立柱23与码板22上，避免了立柱23由于沉管隧道钢壳块体10在焊接时的变形而变形，抑制了沉管隧道钢壳块体10在焊接时的变形，保证了沉管隧道钢壳块体10在焊接后的尺寸精度。如图6所示，焊接胎架的使用方法具体包括：
[0054]
s1、组装底座并将底座置于工作地面20上。
[0055]
组装底座纵梁12、底座横梁11和支脚13，并各个连接处焊接连接。
[0056]
s2、在底座上焊接固定立柱23。
[0057]
具体地，将立柱23与底座纵梁12和底座横梁11焊接连接，且立柱23的底面与工作地面20贴合。
[0058]
s3、修整多个立柱23的上端面，使多个立柱23的上端面位于预设基准面上。
[0059]
由于立柱23的上端面与沉管隧道钢壳块体10接触，修整立柱23的上端面能够使沉管隧道钢壳块体10与立柱23稳定接触，提高了胎架本体对于沉管隧道钢壳块体10的支撑力。此外，当沉管隧道钢壳块体10为具有凸出部101的顶板块体时，还需要根据凸出部101的位置缩短凸出部101对应位置处的立柱23的高度，根据凸出部101的外轮廓形状加工保型模板26，并与缩短后的立柱23固定。当沉管隧道钢壳块体10具有端钢壳时，还需要提前在胎架本体用于承托端钢壳处的立柱23上固定连接附加扁铁25。
[0060]
s4、在多个立柱23的上端面上放置待焊接的沉管隧道钢壳块体10。
[0061]
将沉管隧道钢壳块体10的底面放在多个立柱23的上端面上。
[0062]
s5、检查待焊接的沉管隧道钢壳块体10的底面与多个立柱23的上端面的贴合度。
[0063]
保证使沉管隧道钢壳块体10与立柱23稳定接触，提高了胎架本体对于沉管隧道钢壳块体10的支撑力，减少了沉管隧道钢壳块体10的变形。
[0064]
s6、将码板22的一端与胎架纵梁21固定连接。
[0065]
在放置沉管隧道钢壳块体10后，再放置码板22，能够便于选取合适的码板22，使沉管隧道钢壳块体10放置在码板22与立柱23的顶面上。
[0066]
s7、将码板22的另一端与待焊接的沉管隧道钢壳块体10的底面点焊固定。
[0067]
使用点焊的方式，便于将沉管隧道钢壳块体10在焊接完成后与码板22分离。
[0068]
s8、焊接沉管隧道钢壳块体10。
[0069]
在本实施例中，胎架的各个连接处均为焊接连接，保证了连接强度，且焊缝均采用连续焊。
[0070]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求
的保护范围之内。

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