钢箱梁U肋与面板连接处增补内焊缝的方法及钢箱梁

摘要

本发明涉及一种钢箱梁U肋与面板连接处增补内焊缝的方法及钢箱梁，所述方法包括以下步骤：S1，在钢箱梁上开设仿形孔；S2，将内焊缝增补设备的焊接系统从所述仿形孔位置进入钢箱梁内U肋和面板形成的封闭空间内；S3，焊接系统沿所述U肋的长度方向行走，同时从所述U肋的内侧对所述U肋和面板进行焊接；S4，焊接完成后，对仿形孔位置进行填补。本发明通过在钢箱梁上开设使焊接系统进入U肋和面板之间的仿形孔，对已建钢桥U肋增补内焊缝，可对U肋内部存在的开口性缺陷进行焊接加固，延长桥梁的使用寿命，保证行车安全，增加了桥梁运营产生的社会经济效益，减少了桥梁维修费用，以及维修期间封闭交通带来的直接和间接损失。

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁技术领域，具体涉及一种钢箱梁U肋与面板连接处增补内焊缝的方法及钢箱梁。

背景技术

由于正交异形钢结构在桥梁建设中的巨大优势，近30年来，我国建设了100多座该结构的桥梁，但由于技术原因，以往只能在U肋外侧单面焊接，受到反复交变载荷的影响，容易从焊根处产生疲劳裂纹，并向面板厚度或焊喉方向扩展。导致该结构桥梁通车不到15年均出现了大量的疲劳开裂情况，严重影响桥梁寿命和行车安全。鉴于此种现状，急需开发一种延长桥梁寿命、保证行车安全的技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种钢箱梁U肋与面板连接处增补内焊缝的方法及钢箱梁。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种已建钢桥U肋增补内焊缝的方法，包括以下步骤：

S1，在已建钢桥中钢箱梁上开设方便焊接系统进入U肋的仿形孔；

S2，将内焊缝增补设备的焊接系统从所述仿形孔放置在钢箱梁内U肋和面板形成的空间内；

S3，焊接系统沿所述U肋的长度方向行走，同时从所述U肋的内侧对所述U肋和面板进行焊接；

S4，焊接完成后，对仿形孔位置进行填补，填补完毕后对仿形孔的填补位置做防锈涂装处理。

本发明的有益效果是：本发明通过在已建钢桥中钢箱梁上开设使焊接系统进入U肋和面板之间的仿形孔，对已建钢桥U肋增补内焊缝，可对U肋内部存在的开口性缺陷进行焊接加固，延长桥梁的使用寿命，保证行车安全，增加了桥梁运营产生的社会经济效益，减少了桥梁维修费用，以及桥梁维修期间封闭交通带来的直接和间接损失；对填补位置做防锈涂装处理，可有效防止新填补的区域生锈而影响桥梁的使用寿命。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，S1具体为，在钢箱梁中U肋的一端开设仿形孔或在U肋的两端分别开设仿形孔或在所述面板上开设仿形孔。

采用上述进一步方案的有益效果是：仿形孔位置可灵活选择，为了最大化的减轻对U肋的损伤，可将仿形孔尽可能的开设在靠近端部的位置上，方便焊接系统进入到U肋和面板之间形成的空间内，而且方便焊接完成后进行填补，也不影响其他U肋增补内焊缝。

进一步，S1具体为，当所述U肋内有端封板时，将所述仿形孔开设在所述U肋靠近所述端封板的位置上，并将所述端封板切除；当所述U肋无端封板时，将所述仿形孔开设在所述U肋的任意位置上。

采用上述进一步方案的有益效果是：将仿形孔设在靠近端封板的位置，可方便从仿形孔处对端封板进行切除，以便于使焊接系统行走到U肋和面板之间的空间中。

进一步，所述焊接系统采用气体保护焊自动仰焊工艺。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用自动仰焊工艺，可保障焊接系统行走的同时，向上对U肋和面板之间进行焊接；采用气体保护焊，相比其他焊接方法，电弧和熔池的可见性好，焊接过程中可根据熔池情况调节焊接参数；焊接过程操作方便，没有熔渣或很少有熔渣，焊后基本上不需清渣，防止出现U肋中清渣困难的问题；电弧在保护气流的压缩下热量集中，焊接速度较快，熔池较小，热影响区窄，焊件焊后变形小，可有效防止在U肋增补内焊缝的过程中，外焊缝开裂或变形的情况；有利于焊接过程的机械化和自动化，特别是空间位置的机械化焊接，适应于U肋和面板之间狭小的行走空间。

进一步，S3中，焊接系统沿所述U肋的长度方向行走具体为，焊接系统自身具备运动能力，可沿U肋行进，且通过自身的导向装置，实现直线行走；或者是焊接系统通过外置动力装置提供的牵引力，沿U肋被动前进或者后退，同时焊机系统通过自身的导向装置，实现直线行走。

采用上述进一步方案的有益效果是：导向装置的设置，使焊接系统可以在导向装置的导向下沿直线行走，使形成的焊缝均匀规则。

进一步，所述S4中，对仿形孔位置进行填补包括：对仿形孔位置使用自动化设备焊接填补或人工焊接填补。

采用上述进一步方案的有益效果是：对仿形孔位置进行填补，使U肋恢复原貌，增强了结构强度和使用寿命，防止内焊缝收外部环境影响而发生变形等。

一种已建钢桥U肋增补内焊缝的方法，包括以下步骤：

S1，将钢箱梁内的任意一根U肋中部截取一段U肋段，使一根U肋形成两节，在截取位置形成敞口；

S2，将内焊缝增补设备的焊接系统从所述敞口放置在钢箱梁内U肋和面板形成的空间内；

S3，焊接系统沿两节所述U肋的长度方向行走，同时从所述U肋的内侧对所述U肋和面板进行焊接；

S4，焊接完成后，截取下的一段U肋段嵌补在两节U肋的敞口处，通过在所述U肋上开制手孔，对U肋内部进行焊接，然后对手孔进行封闭处理，待全部焊接完成后，并做防锈涂装处理。

本发明的有益效果是：本发明通过在钢箱梁中部截取一段U肋段，对已建钢桥U肋增补内焊缝，可对U肋内部存在的开口性缺陷进行焊接加固，延长桥梁的使用寿命，保证行车安全，增加了桥梁运营产生的社会经济效益，减少了桥梁维修费用，以及维修期间封闭交通带来的直接和间接损失；对填补位置做防锈涂装处理，可有效防止新填补的区域生锈而影响桥梁的使用寿命。

进一步，所述焊接系统包括主机以及分别与所述主机相连接的视频监控系统、焊接机器人、水冷系统和远距离送丝系统；所述主机可进入所述钢箱梁内部，或者放置在钢箱梁外部；

所述视频监控系统用于对焊接过程进行监控，所述智能仰焊系统用于对所述U肋和面板进行焊接，所述水冷系统用于对所述智能仰焊系统进行散热。

进一步，所述的焊接系统还包括除焊接烟尘处理系统，所述除焊接烟尘处理系统与所述主机相连接并对焊接时产生的烟尘进行抽排处理，所述除焊接烟尘处理系统安装在所述智能仰焊系统上，或固定在仿形孔处，或固定在两节U肋截取位置的敞口处。

采用上述进一步方案的有益效果是：除焊接烟尘处理系统的设置，可对焊接时产生的烟尘进行及时的抽排处理。

一种钢箱梁，采用上述的方法焊接制成。

本发明的有益效果是：本发明的钢箱梁，对已建钢桥U肋增补内焊缝，可对U肋内部存在的开口性缺陷进行焊接加固，延长桥梁的使用寿命，保证行车安全，增加了桥梁运营产生的社会经济效益，减少了桥梁维修期间封闭交通带来的直接和间接损失。

附图说明

图1为本发明焊接系统在U肋内的结构示意图；

图2为本发明U肋结构示意图；

图3为本发明U肋结构的剖视结构示意图；

图4为本发明两根U肋结构连接结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

100、U肋；101、端封板；102、仿形孔；200、横隔板；300、面板；400、空间；500、焊接机器人；600、主机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

如图1-图4所示，本实施例的一种钢箱梁U肋与面板连接处增补内焊缝的方法，包括以下步骤：

S1，在已建钢桥中钢箱梁上开设方便焊接系统进入U肋的仿形孔；

S2，将内焊缝增补设备的焊接系统从所述仿形孔102放置在钢箱梁内U肋100和面板300形成的空间400内；

S3，焊接系统沿所述U肋100的长度方向行走，同时从所述U肋100的内侧对所述U肋100和面板300进行焊接；

S4，焊接完成后，对仿形孔102位置进行填补，填补完毕后对仿形孔的填补位置做防锈涂装处理。

其中，针对不同的钢箱梁结构，仿形孔102的开设方法有两种实施方式，分别如下所示：

实施方式一：S1具体为，如图1-图4所示，在钢箱梁中U肋100的一端开设仿形孔102或在U肋100的两端分别开设仿形孔102或在所述面板300上开设仿形孔102。仿形孔可以是任意形状、任意大小，以方便焊接系统进入U肋。仿形孔位置可灵活选择，为了最大化的减轻对U肋的损伤，可将仿形孔尽可能的开设在靠近端部的位置上，方便焊接系统进入到U肋和面板之间形成的空间内，而且方便焊接完成后进行填补，也不影响其他U肋增补内焊缝。仿形孔的位置可以开设在U肋的顶部、U肋的侧面均可。

实施方式二：如图1-图4所示，当所述U肋100内有端封板101时，将所述仿形孔102开设在所述U肋100靠近所述端封板101的位置上，并将所述端封板101切除；当所述U肋100无端封板101时，将所述仿形孔102开设在所述U肋100的任意位置上。将仿形孔设在靠近端封板的位置，可方便从仿形孔处对端封板进行切除，以便于使焊接系统行走到U肋和面板之间的空间中。

本实施例的所述焊接系统采用气体保护焊自动仰焊工艺。采用自动仰焊工艺，可保障焊接系统行走的同时，向上对U肋和面板之间进行焊接；采用气体保护焊，相比其他焊接方法，电弧和熔池的可见性好，焊接过程中可根据熔池情况调节焊接参数；焊接过程操作方便，没有熔渣或很少有熔渣，焊后基本上不需清渣，防止出现U肋中清渣困难的问题；电弧在保护气流的压缩下热量集中，焊接速度较快，熔池较小，热影响区窄，焊件焊后变形小，可有效防止在U肋增补内焊缝的过程中，外焊缝开裂或变形的情况；有利于焊接过程的机械化和自动化，特别是空间位置的机械化焊接，适应于U肋和面板之间狭小的行走空间；对填补位置做防锈涂装处理，可有效防止新填补的区域生锈而影响桥梁的使用寿命。

其中，S3中，焊接系统沿所述U肋的长度方向行走具体为，焊接系统自身具备运动能力，可沿U肋行进，且通过自身的导向装置，实现直线行走；或者是焊接系统通过外置动力装置提供的牵引力，沿U肋被动前进或者后退，同时焊机系统通过自身的导向装置，实现直线行走。所述焊接系统包括主机以及分别与所述主机相连接的视频监控系统、焊接机器人500、水冷系统和远距离送丝系统；所述主机可进入所述钢箱梁内部，或者放置在钢箱梁外部；所述视频监控系统用于对焊接过程进行监控，所述智能仰焊系统用于对所述U肋和面板进行焊接，所述水冷系统用于对所述智能仰焊系统进行散热。

其中，所述的焊接系统还包括除焊接烟尘处理系统，所述除焊接烟尘处理系统与所述主机相连接并对焊接时产生的烟尘进行抽排处理，所述除焊接烟尘处理系统安装在所述智能仰焊系统上，或固定在仿形孔处，或固定在两节U肋截取位置的敞口处。

本实施例的内焊缝增补设备具有自动送丝、输送保护气、冷却、除尘、焊缝远程监控、焊缝跟踪功能。可选用焊接机器人，也就是现有的专门从事焊接的工业机器人，根据国际标准化组织(ISO)工业机器人属于标准焊接机器人的定义，工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机(Manipulator)，具有三个或更多可编程的轴，用于工业自动化领域。为了适应不同的用途，机器人最后一个轴的机械接口，通常是一个连接法兰，可接装不同工具或称末端执行器。焊接机器人就是在工业机器人的末轴法兰装接焊钳或焊(割)枪的，使之能进行焊接，切割或热喷涂。焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分。机器人由机器人本体和控制柜(硬件及软件)组成。而焊接装备，以弧焊及点焊为例，则由焊接电源，(包括其控制系统)、送丝机(弧焊)、焊枪(钳)等部分组成。对于智能机器人还应有传感系统，如激光或摄像传感器及其控制装置等。而本实施例的内焊缝增补设备就是采用焊接机器人500来完成，在进行焊接的时候，将主机600设置在U肋的外部，将内焊机器人置于U肋和面板形成的空间内，并使内焊机器人可以沿U肋的长度方向行走，具体如图1所示。

本实施例的焊接系统由于采用自动化设备的工业机器人来完成，焊接系统可适应U肋内焊缝的焊接长度不受限制。而且不仅可以对U肋内焊缝单侧焊接，还可以实现U肋内焊缝的双侧进行焊接。同时采用单台焊接机器人或者是多台焊接机器人同时操作均可以实现。

其中，本实施例的一个具体方案为，所述S4中，对仿形孔102位置进行填补包括：对仿形孔102位置使用自动化设备焊接填补或人工焊接填补。例如，可以直接选用焊接机器人或人工焊接对仿形孔进行填补，将仿形孔102使取下的金属板重新焊接在仿形孔102内，对仿形孔102位置进行填补，使U肋恢复原貌，增强了结构强度和使用寿命，防止内焊缝收外部环境影响而发生变形等。

进一步的，本实施例的方法还包括S5，对仿形孔102的填补位置做防锈涂装处理，可人工对仿形孔102填补位置进行打磨处理，然后再人工在填补位置涂装隔离漆。对填补位置做防锈涂装处理，可有效防止新填补的区域生锈而影响桥梁的使用寿命。

另外，也可在U肋100内部配备内部焊接区域的打磨清洁系统，该打磨清洁系统类似于焊接系统，可选用工业机器人进行操作，如前所述，只需在工业机器人末端法兰上安装清洁装置(如清扫头或磨砂头)即可，使用方法与焊接机器人相同，使安装有清洁装置的工业机器人在U肋内部行走的同时，对U肋增补的内焊缝进行打磨清洁即可。

而且需要说明的是，本申请可同时在进行U肋100增补内焊缝的同时，也采用工业机器人在U肋100外部同时进行外焊。

本实施例通过在钢箱梁上开设使焊接系统进入U肋100和面板300之间的仿形孔102，对已建钢桥U肋增补内焊缝，可对U肋内部存在的开口性缺陷进行焊接加固，延长桥梁的使用寿命，保证行车安全，增加了桥梁运营产生的社会经济效益，减少了桥梁维修期间封闭交通带来的直接和间接损失。

实施例2

本实施例的一种钢箱梁，采用实施例1的方法焊接制成。该钢箱梁中，如图1-图4所示，U肋100与面板300之间形成了一个空间400，U肋100与面板300之间除了在所述空间400外部进行焊接形成了一个外焊缝外，还在空间400内部进行焊接形成了一条内焊缝。不可避免的，在焊接中需要在U肋或面板，甚至桥梁上仿形孔，但是内焊缝的增补，大大延长了桥梁本身的使用寿命，保证了形成安全，而用于工业机器人进出的仿形孔则可在后期进行填补，依然不会影响钢箱梁增补完内焊缝时的结构强度。如图2和图4所示，本实施例的钢箱梁内的U肋100上还设有与钢箱梁进行连接的横隔板200。

本实施例的钢箱梁，对已建钢桥U肋增补内焊缝，可对U肋内部存在的开口性缺陷进行焊接加固，延长桥梁的使用寿命，保证行车安全，增加了桥梁运营产生的社会经济效益，减少了桥梁维修期间封闭交通带来的直接和间接损失。

实施例3

本实施例的一种已建钢桥U肋增补内焊缝的方法，包括以下步骤：

S1，将钢箱梁内的任意一根U肋100中部截取一段U肋段，使一根U肋形成两节，且在截取位置形成敞口；

S2，将内焊缝增补设备的焊接系统从所述敞口放置在钢箱梁内U肋100和面板300形成的空间400内；

S3，焊接系统沿两节所述U肋100的长度方向行走，同时从所述U肋100的内侧对所述U肋100和面板300进行焊接；

S4，焊接完成后，截取下的一段U肋段嵌补在两节U肋的敞口处，通过在所述U肋上开制手孔，对U肋内部进行焊接，然后对手孔进行封闭处理，待全部焊接完成后，并做防锈涂装处理。

本实施例相比于实施例1的方法，除了内焊缝增补设备的进出方式不同，也就是仿形孔和截取U肋段，以及填补方式，这两者的差异外，其他步骤均相同。而且本实施例截取U肋段的方式，也为焊接系统提供了更大的进出空间。本实施例采用的内焊缝增补设备与实施例1的方法采用的焊接机器人也相同。

本实施例通过在钢箱梁中部截取一段U肋段，对已建钢桥U肋增补内焊缝，可对U肋内部存在的开口性缺陷进行焊接加固，延长桥梁的使用寿命，保证行车安全，增加了桥梁运营产生的社会经济效益，减少了桥梁维修期间封闭交通带来的直接和间接损失；对填补位置做防锈涂装处理，可有效防止新填补的区域生锈而影响桥梁的使用寿命。

实施例4

本实施例的一种钢箱梁，采用实施例3的方法焊接制成。如图1-图4所示，该钢箱梁中，U肋100与面板300之间形成了一个空间400，U肋100与面板300之间除了在所述空间400外部进行焊接形成了一个外焊缝外，还在空间400内部进行焊接形成了一条内焊缝。不可避免的，在焊接中需要在U肋或面板，甚至桥梁上仿形孔，但是内焊缝的增补，大大延长了桥梁本身的使用寿命，保证了形成安全，而用于工业机器人进出的仿形孔则可在后期进行填补，依然不会影响钢箱梁增补完内焊缝时的结构强度。如图2和图4所示，本实施例的钢箱梁内的U肋100上还设有与钢箱梁进行连接的横隔板200。

本实施例的钢箱梁，对已建钢桥U肋增补内焊缝，可对U肋内部存在的开口性缺陷进行焊接加固，延长桥梁的使用寿命，保证行车安全，增加了桥梁运营产生的社会经济效益，减少了桥梁维修期间封闭交通带来的直接和间接损失。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。