用于钢结构管桁架建造的钢管安装定位方法与流程

1.本发明涉及一种钢管安装定位方法，尤其是涉及一种用于钢结构管桁架建造的钢管安装定位方法，属于钢结构桥梁工程结构物建造工艺技术领域。


背景技术：

2.钢结构具有自重轻、装配施工速度快等特点，越来越多的大型场馆、钢管拱桥项目采用了管桁架结构。在钢结构管桁架的制造、安装中，每片管桁架之间的连接大多采用牛腿连接。准确的控制牛腿的安装点和角度，才能使牛腿与连接管的连接对正，确保对接接缝对齐且缝宽符合焊接设计要求，才能保证焊接质量和支撑结构受力条件。由于每片管桁架之间的距离大、连接管角度多，给牛腿的定位造成了很大的困难。
3.牛腿常规的安装定位方法是将牛腿与连接管点焊到一起，然后在试装状态下进行吊装定位并将牛腿牢固的点焊到管桁架的相应位置，再切割卸下连接管，进行牛腿焊接。这种工艺方法占用吊装设备时间长，对焊接面的外观质量有影响，增加了拼装点焊、切割的工序，装配效率较低，不利于节约电能、焊材、切割气体，也增大了安全风险。
4.现有的管桁架安装定位技术，《管桁架次杆相贯口空间的定位方法》cn 103389081 b采用的是在主杆件上做标记的定位方法，适用于次杆件无牛腿直接相连的情况，无法用于超长杆件连接牛腿的安装角度确定。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是：提供一种可以直接将牛腿准确的预装到钢桁架上的相应位置的用于钢结构管桁架建造的钢管安装定位方法。
6.为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于钢结构管桁架建造的钢管安装定位方法，包括拱肋制备和钢管制备，所述的钢管安装定位方法先在制备合格的钢管内安装激光探测仪，并使激光探测仪的测量光线与钢管的轴向中心线重合，然后再通过激光探测仪发出的测量光线在放置合格的左幅拱肋或右幅拱肋上找正对齐事前在左幅拱肋或右幅拱肋标记的钢管安装十字线，最后将钢管定位焊接到左幅拱肋或右幅拱肋上完成钢管的定位与安装工作。
7.进一步的是，在制备钢管时，同时切割出端部与左幅拱肋或右幅拱肋焊接连接的相贯线，通过测量光线在放置合格的左幅拱肋或右幅拱肋上找正对齐钢管安装十字线时，除中心点重合外同时使钢管切割有相贯线一端的四个方位标记线分别与相应拱肋上的十字线对齐。
8.上述方案的优选方式是，所述的激光探测仪为激光器，激光器通过可调式安装架快速的安装在制备合格的钢管内。
9.进一步的是，可调式安装架包括支撑固定杆组件和调节机构，激光器布置在调节机构的几何中心位置处，调节机构通过支撑固定杆组件活动的支设在需要安装的钢管端部的圆心处。
10.上述方案的优选方式是，可往复移动的与调节机构活动连接；调节就位的各组自持式支撑固定杆的自由端支撑在需要安装的钢管端部的内侧壁上。
11.进一步的是，每一组自持式支撑固定杆均包括自持支撑座、支撑连接杆和移动调节件，移动调节件沿轴向布置在支撑连接杆上，通过移动调节件在调节机构的配合下调节就位的支撑连接杆通过自持支撑座与需要安装的钢管端部的内侧壁可拆卸的固定连接，
12.自持支撑座由一块圆盘形磁铁构成，在圆盘形磁铁的外侧包覆有防护钢壳，支撑连接杆的自由端与圆盘形磁铁固定连接。
13.上述方案的优选方式是，调节机构包括安装架和自适应调节组件，自适应调节组件布置在安装架内，激光探测仪布置在安装架上，支撑连接杆通过移动调节件与自适应调节组件的配合沿轴向可往复移动的布置在调节机构上。
14.进一步的是，安装架包括安装封板和壳体，激光探测仪布置在壳体上，壳体罩接在安装封板上，自适应调节组件通过安装封板布置在壳体与安装封板构成的安装腔中。
15.上述方案的优选方式是，自适应调节组件包括六组自适应调节件组，各组自适应调节件组沿周向均布置在安装封板上，各根支撑连接杆通过移动调节件轴向中心线以安装封板几何中心为移动支撑点夹布在两对的四组自适应调节件组之间，一根支撑连接杆的移动调节件分别与同一直径上的两对四组自适应调节件组相配合沿轴向相对于安装架可往复移动的布置在调节机构上。
16.进一步的是，每一组自适应调节件组均至少包括一套滚动支撑轴承、一根安装轴和一套调节齿轮，调节齿轮通过安装轴固装在滚动支撑轴承的内圈上，移动调节件为沿轴向布置在支撑连接杆两个侧面上的一组齿条，
17.在每一根安装轴的顶部还布置有滚动限位轴承，在每一根支撑连接杆的穿出壳体的一端上还设置有封锁限位板，自适应调节件组的上端通过滚动限位轴承与壳体的配合保持稳定。
18.本发明的有益效果是：本技术提供的技术方案以制造完成的拱肋和牛腿钢管为基础，先在制备合格的钢管内安装激光探测仪，并使激光探测仪的测量光线与钢管的轴向中心线重合，然后再通过激光探测仪发出的测量光线在放置合格的左幅拱肋或右幅拱肋上找正对齐事前在左幅拱肋或右幅拱肋标记的钢管安装十字线，最后将钢管定位焊接到左幅拱肋或右幅拱肋上完成钢管的定位与安装工作。从而改变了现有技术中需要先进行牛腿钢管与连接件之间的点焊对接，然后在拱肋预装状态下进行安装，并点焊，最后拆除连接件后再将牛腿钢管焊接到拱肋的相应位置的现状，而是直接通过在需要对接的两组牛腿钢管内安装激光找正对位仪，然后在将相应的牛腿钢管安装到拱肋的相应位置上时通过激光找正对位仪进行找正和对位，即取消了牛腿钢管与连接件的对接点焊，又省去了后来的拆除工作，实现可以直接将牛腿准确的预装到钢桁架拱肋上的相应位置的目的，不仅提高了装配速度，还可以有效的保证装配的质量。
附图说明
19.图1为本发明用于钢结构管桁架建造的钢管安装定位方法涉及到的激光探测仪在牛腿钢中安装的结构示意图；
20.图2为本发明用于钢结构管桁架建造的钢管安装定位方法涉及到用于安装激光探
测仪的可调式简易安装架的三维结构示意图；
21.图3为图2的主视图；
22.图4为本发明用于钢结构管桁架建造的钢管安装定位方法涉及到用于安装激光探测仪的可调式简易安装架去除壳体的三维结构示意图；
23.图5为图4的主视图。
24.图中标记为：钢管1、激光探测仪2、封锁限位板3、可调式安装架4、支撑固定杆组件5、调节机构6、自持式支撑固定杆7、自持支撑座8、支撑连接杆9、移动调节件10、安装架11、自适应调节组件12、安装封板13、壳体14、自适应调节件组15、滚动支撑轴承16、安装轴17、调节齿轮18、滚动限位轴承19。
具体实施方式
25.如图1、图2、图3、图4以及图5所示是本发明提供的一种可以直接将牛腿准确的预装到钢桁架上的相应位置的用于钢结构管桁架建造的钢管安装定位方法。所述的钢管安装定位方法包括拱肋制备和钢管1制备，所述的钢管安装定位方法先在制备合格的钢管1内安装激光探测仪2，并使激光探测仪2的测量光线与钢管1的轴向中心线重合，然后再通过激光探测仪2发出的测量光线在放置合格的左幅拱肋或右幅拱肋上找正对齐事前在左幅拱肋或右幅拱肋标记的钢管安装十字线，最后将钢管1定位焊接到左幅拱肋或右幅拱肋上完成钢管1的定位与安装工作。本技术提供的技术方案以制造完成的拱肋和牛腿钢管为基础，先在制备合格的钢管内安装激光探测仪，并使激光探测仪的测量光线与钢管的轴向中心线重合，然后再通过激光探测仪发出的测量光线在放置合格的左幅拱肋或右幅拱肋上找正对齐事前在左幅拱肋或右幅拱肋标记的钢管安装十字线，最后将钢管定位焊接到左幅拱肋或右幅拱肋上完成钢管的定位与安装工作。从而改变了现有技术中需要先进行牛腿钢管与连接件之间的点焊对接，然后在拱肋预装状态下进行安装，并点焊，最后拆除连接件后再将牛腿钢管焊接到拱肋的相应位置的现状，而是直接通过在需要对接的两组牛腿钢管内安装激光找正对位仪，然后在将相应的牛腿钢管安装到拱肋的相应位置上时通过激光找正对位仪进行找正和对位，即取消了牛腿钢管与连接件的对接点焊，又省去了后来的拆除工作，实现可以直接将牛腿准确的预装到钢桁架拱肋上的相应位置的目的，不仅提高了装配速度，还可以有效的保证装配的质量。
26.相应的，，根据工艺流程，为了提高装配效率，减少装置过程辅助工序，本技术在制备钢管1时，同时切割出端部与左幅拱肋或右幅拱肋焊接连接的相贯线，通过测量光线在放置合格的左幅拱肋或右幅拱肋上找正对齐钢管安装十字线时，除中心点重合外同时使钢管切割有相贯线一端的四个方位标记线分别与相应拱肋上的十字线对齐。再结合现有技术的情况，为了尽可能的使用现有的标准件，本技术所述的激光探测仪2为激光器，激光器通过可调式安装架4快速的安装在制备合格的钢管1内。本技术所述的可调式安装架4包括支撑固定杆组件5和调节机构6，激光器布置在调节机构6的几何中心位置处，调节机构6通过支撑固定杆组件5活动的支设在需要安装的钢管端部的圆心处。此时，所述的支撑固定杆组件5包括三组自持式支撑固定杆7，沿周向均布的各组自持式支撑固定杆7在轴向上可往复移动的与调节机构6活动连接；调节就位的各组自持式支撑固定杆7的自由端支撑在需要安装的钢管端部的内侧壁上。每一组自持式支撑固定杆7均包括自持支撑座8、支撑连接杆9和移
动调节件10，移动调节件10沿轴向布置在支撑连接杆9上，通过移动调节件10在调节机构6的配合下调节就位的支撑连接杆9通过自持支撑座8与需要安装的钢管端部的内侧壁可拆卸的固定连接，自持支撑座8由一块圆盘形磁铁构成，在圆盘形磁铁的外侧包覆有防护钢壳，支撑连接杆9的自由端与圆盘形磁铁固定连接。
27.作为本技术的另一个重要组件部件，所述的调节机构6包括安装架11和自适应调节组件12，自适应调节组件12布置在安装架11内，激光探测仪2布置在安装架11上，支撑连接杆9通过移动调节件10与自适应调节组件12的配合沿轴向可往复移动的布置在调节机构6上。具体来说，本技术的安装架11包括安装封板13和壳体14，激光探测仪2布置在壳体14上，壳体罩14接在安装封板13上，自适应调节组件12通过安装封板13布置在壳体14与安装封板13构成的安装腔中。自适应调节组件12包括六组自适应调节件组15，各组自适应调节件组15沿周向均布置在安装封板13上，各根支撑连接杆9通过移动调节件10轴向中心线以安装封板几何中心为移动支撑点夹布在两对的四组自适应调节件组15之间，一根支撑连接杆9的移动调节件10分别与同一直径上的两对四组自适应调节件组15相配合沿轴向相对于安装架可往复移动的布置在调节机构6上。更为具体的是，每一组自适应调节件组15均至少包括一套滚动支撑轴承16、一根安装轴17和一套调节齿轮18，调节齿轮18通过安装轴17固装在滚动支撑轴承16的内圈上，移动调节件10为沿轴向布置在支撑连接杆9两个侧面上的一组齿条，
28.在每一根安装轴17的顶部还布置有滚动限位轴承19，在每一根支撑连接杆9的穿出壳体的一端上还设置有封锁限位板3，自适应调节件组15的上端通过滚动限位轴承19与壳体14的配合保持稳定。
29.综上所述，采用本技术提供的钢管安装定位方法与传统方法和现有技术相比，主要通过双向极光进行装配点位精确对正，同时采用圆形磁吸装置、同步伸缩支杆的方式，多重技术确保装置极光线与牛腿平行且位于牛腿圆管中心，其安装拆卸简便，易于使用，实现连接牛腿的精确定位安装。省去了车间安装牛腿时连接管与牛腿预拼焊、再切割等工序，减少了行车占用，从而减少了工时、生产机械器具占用、辅材消耗，起到了提高生产效率和节能减排的作用，也为现场安装牛腿提供了简易可靠的定位方法，确保了管桁架安装质量。
30.下面通过具体的实施例对本技术的技术方案作进一步说明：
31.在钢结构管桁架的制造施工过程中，每片管桁架之间的连接大多采用连接管与牛腿对接。牛腿装配常规一般在车间完成，但对于大型管桁架，往往其外形尺寸达到运输极限，安装上牛腿后往往无法运输，因此牛腿只能在现场进行装配。在车间对牛腿进行装配定位期间长时间占用行车，同时需要对牛腿和连接管进行临时焊接和分割，增加了工序、能耗、辅材，分割也影响了对接坡口面的质量，影响了制造安全。在现场装配牛腿没有车间的装配设备条件，其定位精度更难以保证。为了解决这个技术难题，开发了管桁架连接牛腿安装定位连接方法。
32.本技术的圆饼形磁吸支脚，外覆同形状的铁壳保护；带有齿条的支杆；支杆顶端固定片；开矩形孔的圆筒形外壳；带有激光器安装底座、轴承安装底座的两端封板；与支杆齿条匹配的齿轮辊轴；配套的轴承。
33.先将需要安装的管节放置水平，将支杆脚缩回到适合的长度，先磁吸钢管的最顶处，顺其自重力伸长支杆，至另外两个支脚磁吸到钢管内壁。这样可进一步确保装置位于钢
管垂直截面上，确保激光线与钢管平行。
34.实施例一
35.以下，支杆进退的方向称为支杆前后，支杆与转子接触的两侧称为支杆左右，支杆另外两个面的方向称为支杆上下。
36.1、通过3条支杆与6个转子组合，形成3条支杆“共进退”的组合，使三条支杆进退长度保持一致，从而使装置中心点到钢管管壁各个方向的距离都相等。根据圆的定义，从而可确定装置位于管的垂直截面上。支杆上与转子上齿距为0.5～2mm，过小的齿距会导致支杆前后进退阻力大、速度慢，过大的齿距可能导致精度降低。
37.2、支杆的脚部为圆饼形磁铁，磁铁外包覆铁壳防止碰撞破损，可方便的磁吸在钢管管壁上。由于圆饼形磁铁与管壁的接触点始终为管壁上的2个点，且2个点始终位于钢管垂直截面上，从而进一步确保装置位于钢管垂直截面上。3个圆饼形磁铁大小规格相同。
38.3、支杆与圆饼形磁铁壳面垂直固定连接，中心对齐。
39.4、3条支杆上下对称错开，使转子受力传动时保持上下均衡，避免上下受力偏心。第一条支杆从第二条支杆上下中心穿过，第二条支杆从第三条支杆上下中心穿过，且相会之间有1～2mm间隙，相互之间没有摩擦影响。3条支杆横截面面积相等，使3条支杆的重量相同。一分为二的第二、第三条支杆，一端通过与磁铁壳的固定、另一端通过1～2mm厚的椭圆铁片固定，从而固定其间距。
40.5、转子分为齿轮和轴，是一个整体。齿轮长度与第三支杆上下平齐或略超过1-2mm。轴直径、长度与轴承内径相匹配，与轴承内环固定连接。
41.6、轴承外环与封板上的环形底座固定，且内环面与封板不接触，有1～3mm间隙。环形底座与封板固定。转子上下两侧轴承、封板为对称设置。
42.7、上下两侧封板，为圆形，厚1～2mm，具有较好的刚性。
43.8、侧面圆筒厚1～2mm，具有较好的刚性，对应3条支杆位置开有与支杆截面大小相匹配的矩形孔，孔的尺寸比支杆有大3mm的间隙。开孔上下侧安装有直径的3mm的小辊轴，其作用是从上下面卡紧支杆而又不阻碍支杆进退。
44.9、封板外侧中心有用于安装激光器的圆筒形底座，内侧有螺纹，与激光器用螺纹连接。圆筒形底座与封板面垂直，确保激光器安装后极光与3条支杆确定的平面垂直。
45.10、使用时，先将需要安装的管节放置水平，将支杆脚缩回到适合的长度，先磁吸钢管的最顶处，顺其自重力伸长支杆，至另外两个支脚磁吸到钢管内壁。这样可进一步确保装置位于钢管垂直截面上，确保激光线与钢管平行。

技术特征：
1.用于钢结构管桁架建造的钢管安装定位方法，包括拱肋制备和钢管(1)制备，其特征在于：所述的钢管安装定位方法先在制备合格的钢管(1)内安装激光探测仪(2)，并使激光探测仪(2)的测量光线与钢管(1)的轴向中心线重合，然后再通过激光探测仪(2)发出的测量光线在放置合格的左幅拱肋或右幅拱肋上找正对齐事前在左幅拱肋或右幅拱肋标记的钢管安装十字线，最后将钢管(1)定位焊接到左幅拱肋或右幅拱肋上完成钢管(1)的定位与安装工作。2.根据权利要求1所述的用于钢结构管桁架建造的钢管安装定位方法，其特征在于：在制备钢管(1)时，同时切割出端部与左幅拱肋或右幅拱肋焊接连接的相贯线，通过测量光线在放置合格的左幅拱肋或右幅拱肋上找正对齐钢管安装十字线时，除中心点重合外同时使钢管切割有相贯线一端的四个方位标记线分别与相应拱肋上的十字线对齐。3.根据权利要求1或2所述的用于钢结构管桁架建造的钢管安装定位方法，其特征在于：所述的激光探测仪(2)为激光器，激光器通过可调式安装架(4)快速的安装在制备合格的钢管(1)内。4.根据权利要求3所述的用于钢结构管桁架建造的钢管安装定位方法，其特征在于：可调式安装架(4)包括支撑固定杆组件(5)和调节机构(6)，激光器布置在调节机构(6)的几何中心位置处，调节机构(6)通过支撑固定杆组件(5)活动的支设在需要安装的钢管端部的圆心处。5.根据权利要求4所述的用于钢结构管桁架建造的钢管安装定位方法，其特征在于：支撑固定杆组件(5)包括三组自持式支撑固定杆(7)，沿周向均布的各组自持式支撑固定杆(7)在轴向上可往复移动的与调节机构(6)活动连接；调节就位的各组自持式支撑固定杆(7)的自由端支撑在需要安装的钢管端部的内侧壁上。6.根据权利要求5所述的用于钢结构管桁架建造的钢管安装定位方法，其特征在于：每一组自持式支撑固定杆(7)均包括自持支撑座(8)、支撑连接杆(9)和移动调节件(10)，移动调节件(10)沿轴向布置在支撑连接杆(9)上，通过移动调节件(10)在调节机构(6)的配合下调节就位的支撑连接杆(9)通过自持支撑座(8)与需要安装的钢管端部的内侧壁可拆卸的固定连接，自持支撑座(8)由一块圆盘形磁铁构成，在圆盘形磁铁的外侧包覆有防护钢壳，支撑连接杆(9)的自由端与圆盘形磁铁固定连接。7.根据权利要求6所述的用于钢结构管桁架建造的钢管安装定位方法，其特征在于：调节机构(6)包括安装架(11)和自适应调节组件(12)，自适应调节组件(12)布置在安装架(11)内，激光探测仪(2)布置在安装架(11)上，支撑连接杆(9)通过移动调节件(10)与自适应调节组件(12)的配合沿轴向可往复移动的布置在调节机构(6)上。8.根据权利要求7所述的用于钢结构管桁架建造的钢管安装定位方法，其特征在于：安装架(11)包括安装封板(13)和壳体(14)，激光探测仪(2)布置在壳体(14)上，壳体罩(14)接在安装封板(13)上，自适应调节组件(12)通过安装封板(13)布置在壳体(14)与安装封板(13)构成的安装腔中。9.根据权利要求8所述的用于钢结构管桁架建造的钢管安装定位方法，其特征在于：自适应调节组件(12)包括六组自适应调节件组(15)，各组自适应调节件组(15)沿周向均布置在安装封板(13)上，各根支撑连接杆(9)通过移动调节件(10)轴向中心线以安装封板几何
中心为移动支撑点夹布在两对的四组自适应调节件组(15)之间，一根支撑连接杆(9)的移动调节件(10)分别与同一直径上的两对四组自适应调节件组(15)相配合沿轴向相对于安装架可往复移动的布置在调节机构(6)上。10.根据权利要求9所述的用于钢结构管桁架建造的钢管安装定位方法，其特征在于：每一组自适应调节件组(15)均至少包括一套滚动支撑轴承(16)、一根安装轴(17)和一套调节齿轮(18)，调节齿轮(18)通过安装轴(17)固装在滚动支撑轴承(16)的内圈上，移动调节件(10)为沿轴向布置在支撑连接杆(9)两个侧面上的一组齿条，在每一根安装轴(17)的顶部还布置有滚动限位轴承(19)，在每一根支撑连接杆(9)的穿出壳体的一端上还设置有封锁限位板(3)，自适应调节件组(15)的上端通过滚动限位轴承(19)与壳体(14)的配合保持稳定。

技术总结
本发明公开了一种钢管安装定位方法，尤其是公开了一种用于钢结构管桁架建造的钢管安装定位方法，属于钢结构桥梁工程结构物建造工艺技术领域。提供一种可以直接将牛腿准确的预装到钢桁架上的相应位置的用于钢结构管桁架建造的钢管安装定位方法。所述的钢管安装定位方法包括拱肋制备和钢管制备，所述的钢管安装定位方法先在制备合格的钢管内安装激光探测仪，并使激光探测仪的测量光线与钢管的轴向中心线重合，然后再通过激光探测仪发出的测量光线在放置合格的左幅拱肋或右幅拱肋上找正对齐事前在左幅拱肋或右幅拱肋标记的钢管安装十字线，最后将钢管定位焊接到左幅拱肋或右幅拱肋上完成钢管的定位与安装工作。拱肋上完成钢管的定位与安装工作。拱肋上完成钢管的定位与安装工作。


技术研发人员：刘承权 叶罗庚 李静 王超 刘昌文 王碧辉 李仁全
受保护的技术使用者：中国十九冶集团有限公司
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/10/7