可装配性（共4篇）
可装配性 篇1
0引言
产品可装配性设计 (Design for Assembly, 简称DFA) 是一种在产品设计早期就开始考虑装配阶段情况的优化方法, 通过对产品零部件结构属性的分析和评价, 利用经验知识估算出零部件的装配时间和成本, 同时提出优化修改建议。这种方法的科学性和先进性在上世纪80年代已被Boothroyd[1]的研究小组所证实, 能大大提高产品的设计效率和设计质量, 节省装配成本并缩短整个产品设计周期。
近年来很多学者对此开展研究, 黄国强等[2]开发出了网络化的DFA系统, 单洪波等[3]也做了网络环境的DFA技术研究, 管强等[4]提出了一种面向产品结构和装配工艺过程再设计的可装配性评价体系, 周开俊等[5]提出了方案层、语义层、零件层、过程层的四层装配评价体系。以上方法均限于零件级评价, 对于产品设计结构的修改也没有考虑子装配体的问题。本文提出了基于网络的产品子装配体装配评价体系, 就是将DFA技术运用到网络环境下, 同时补充了目前对于子装配体可装配性评价的不足。
本文主要针对产品子装配体的可装配性进行评价, 重点分析子装配体的内部结构和零件属性, 从静态、动态、整体3个层次逐步分析子装配体从自身装配到最终安装到产品中的全过程, 制定了以分析子装配体可装配性设计准则为核心的评价体系, 开发出可对产品装配序列规划和装配过程仿真提供支持的子装配体可装配性评价系统。
1产品子装配体可装配性评价方法流程
对于产品子装配体的装配评价目前在国内外仍然处于探索阶段。子装配体评价与零件评价的共同点是都要使用Boothroyd和Lucas的DFA方法对现行方案进行评价, 子装配体是由多个零件构成, 因此包含有零件的评价指标和规则;不同点在于子装配体是能够拆卸组合的整体, 存在自身装配操作和自身稳定性等问题, 相应的设计修改优化建议跟零件的优化建议不同, 相对零件来说子装配体结构更加复杂, 装配工作量更大。两者是包含的关系:零件评价是DFA方法的基础, 零件属于子装配体的组成部分;子装配体评价建立在零件评价之上, 有着很多零件评价没有的设计准则。因此产品子装配体评价既包含零件评价的内容, 又包含自身的结构特点。
评价开始时系统会导入子装配体的制造信息, 包括装配结构信息、零件几何信息、三维模型信息等, 设计人员会根据产品子装配体的装配设计准则和经验知识来进行静态、动态和整体的三层可装配性评价, 估算出子装配体的装配时间和装配成本, 确定需要修改的零件并且提出改进建议, 用户如果对子装配体设计不满意可以反馈, 参考修改建议来重新设计, 直到得出满意的结果。产品子装配体评价方法流程如图1所示。
2子装配体可装配性评价方法
2.1 子装配体可装配性静态分析
静态分析主要考虑子装配体的零件构成, 在现代设计中标准件在产品零件中占有很大的比例, 产品设计对于标准件和通用件的依赖性也越来越大。一般的标准件或者通用件, 比如螺钉、螺母、键、轴承等, 都具有完整的设计信息, 利用这些设计信息结合产品子装配体的功能需求进行其他零配件的结构设计和工艺设计, 能提高产品设计效率和可靠性。
影响装配效率的因素主要有标准件占子装配体零件总数百分比、非标准件数目、形状复杂零件数目等。由于标准工装夹具的使用而使标准件的装配效率提高, 子装配体中的非标准件在设计阶段和加工阶段都占有资源, 增加了子装配体的装配成本, 形状复杂的零件会给装配带来不便。因此, 对子装配体静态分析的优化设计准则是:尽量减少零件数目、减轻零件重量、去除某些不必要的零件。评价子装配体的可装配性就是要考虑零件结构的简化, 包括零件自身特征、连接方式和子装配体整体结构的简化。比如将一般的螺纹连接件改为自锁螺纹连接件, 则可节省防松操作。
2.2 子装配体可装配性动态分析
由于子装配体的自身装配存在装配序列、装配效率和装配成本的问题, 因此动态分析主要考虑在子装配体的自身装配过程中存在的潜在问题和改进空间, 通过多方面的考虑和改动来达到优化。影响装配效率的因素主要有:装配重定位次数、子装配体的位姿稳定性和工具使用数目等。
子装配体在装配时的重定位操作会延长装配时间, 所以子装配体的结构设计要尽量减少装配阶段重定位次数, 使装配方向改变次数达到最少。
实际装配操作中对子装配体的位姿稳定性要求非常高, 稳定的子装配体可以减少装配夹具使用。对于位姿不稳定子装配体的修改建议如下:①增加夹具等辅助工具, 将子装配体可能崩塌分离的方向固定;②重新设计子装配体, 通过装配结构和连接方式的改进来消除潜在崩塌可能性, 已装配好的装配组件和将要装配的子装配体至少有一个共同的稳定装配方向, 才能确保在装配过程中两者都是稳定的[6]。
在子装配体自身装配过程中会使用各种工具, 甚至需要使用专用的工具来夹持和固定, 但专用夹具增加装配成本。为了避开使用专用工具, 可以改动子装配体的装配结构, 使之能够使用通用的夹具来装配。
2.3 子装配体可装配性整体分析
整体分析主要考虑在装配过程中子装配体作为一个整体零件的可装配性, 前提是子装配体位姿稳定, 能够作为一个刚性整体来完成装配操作。本文对抓取和安装时遇到的各种问题进行了总结, 依据子装配体整体评价阶段抓取和安装的主要指标选择尺寸标准t1、重量标准t2、精细零件情况t3、缠结情况t4、使用工具t5、固定形式t6、固定过程t7、视角限制t8、定位难度t9、安装支撑t10这10个指标来评价子装配体的整体可装配性, 其中t1、t2、t3、t4、t5是搬运阶段指标, t6、t7、t8、t9、t10是安装阶段指标。评价指标选项分类如表1所示。
2.4 子装配体可装配性评价结果
在对产品子装配体进行静态、动态、整体三步分析的基础上, 参考Boothroyd的机械设计手册提供的试验数据和经验公式估算出子装配体的装配时间。在装配时间的基础上根据现行的工时标准和工具使用情况计算出相应的装配成本。
最后, 评价结果记录了亟待改进的零件和结构并提出指导意见。子装配体整体结构评价的意义和创新之处在于从整体着眼考虑产品设计的可装配性:在零件级看来合理的改动在子装配体级就不合适, 关键就在于考虑其他配合零件的影响, 从整体出发解决可装配性问题。
3系统开发与实例验证
B/S结构便于设计人员实现快速、异地、开放式的评价操作, 可扩展性好, 易于维护。鉴于此本文应用J2EE技术体系, 以Eclipse为开发环境, 数据库采用SQL Server 2000, 开发了基于网络的面向装配的产品子装配体评价系统。系统由可装配性评价和再设计修改建议两个核心模块组成, 针对产品零件和子装配体的装配结构进行分析, 估算出装配时间和装配成本, 最后评价结果以报表形式输出。
本文以某型号卫星太阳翼的板间铰链子装配体为例进行验证。系统的工作界面如图2所示, 装配评价区进行产品结构的可装配性评价;产品结构区以装配结构树的形式显示产品零部件列表;模型显示区提供产品三维模型;产品信息区提供了零部件的制造信息和几何信息, 为用户的评价操作提供便利。
子装配体评价过程如图3所示。用户对子装配体的抓取难度、安装难度和装配过程三类评价的量化指标做出选择之后提交到系统计算模块, 系统根据经验知识估算出子装配体的装配时间和装配成本, 并输出评价系统报表, 如图4所示;最后系统分析子装配体的设计情况提出相应的设计修改意见指导设计人员改进产品。
4结论
本文提出基于Web的产品子装配体可装配性评价方法;制定了包含静态分析、动态分析和整体分析的三层评价体系, 可对子装配体的设计全流程提供支持;开发了基于Web的子装配体可装配性评价系统, 并通过某型号卫星太阳翼实例验证了评价方法的适用性和评价体系的合理性。然而定量评价方面需要大量试验和经验数据, 数据不足则无法得到满意的评价结果, 过于依赖试验数据和经验公式在一定程度上制约了企业应用, 所以, 以后的工作将是进一步完善装配评价指标和改进评价算法。
摘要：提出基于Web的产品子装配体可装配性评价方法。从静态、动态和整体三个层次对子装配体的可装配性进行分析, 建立了兼有定性和定量评价的子装配体可装配性评价方法体系;开发了支持异地协同设计的子装配体可装配性评价系统。最后通过某型号卫星太阳翼实例验证了该评价方法的适用性、评价指标选取的合理性以及三层评价体系的有效性。
关键词：Web,子装配体,可装配性评价
参考文献
[1]Boothroyd G, Dewhurst P, Knight W.Product design formanufacture and assembly[M].Second Edition.NewYork:Marcel Dekker Inc., 2002.
[2]Huang G Q, Mak K L.Design for manufacture andassembly on the Internet[J].Computers in Industry, 1999, 38 (1) :17-30.
[3]单鸿波, 刘继红, 黄正东.Web环境下面向装配的设计系统的研究[J].计算机辅助设计与图形学学报, 2005, 17 (2) :341-346.
[4]管强, 刘继红.面向产品再设计的装配性评价体系研究[J].中国机械工程, 2002, 13 (2) :111-114.
[5]周开俊, 李东波.敏捷化开发环境下产品装配设计系统研究[J].计算机集成制造系统, 2007, 13 (3) :502-507.
[6]管强, 张申生, 刘继红.装配过程稳定性分析[J].上海交通大学学报, 2004, 38 (4) :501-505.
产品的可装配性评价系统研究 篇2
装配是产品形成过程中至关重要的活动,在现代工业制造中,机电产品的装配工作量占整个产品制造工作量的30%～70%。产品可装配性分析与评估技术在产品的设计阶段较早地考虑了产品的可装配性、装配成本、装配序列和路径等各种因素,一方面为产品设计提出合理的修改意见,另一方面为制定产品的装配工艺规程提供指导性意见。
目前该技术的研究主要有3种经典方法,它们是Boothroyd-Dewhurst DFA、Lucas DFA和Hitachi AEM DFA,它们均在工程中得到了广泛应用。但是产品的可装配性评价技术还远远没有成熟,仍然有很多技术问题有待于解决,其技术水平相对滞后。例如:几乎没有利用评价结果进行装配方式在线优化;DFA系统未能与CAD系统集成;几乎没有从整体上研究可装配性问题,即没有对装配过程中的每一个步骤都进行分析与评估。本文研究的目的是针对上述问题,提出一个完整有效的系统框架与实现方法。
1 评价阶段与类型划分
1.1 装配阶段划分
由于产品的零部件数量多、装配关系复杂,在建立装配模型时,按照“化整为零”的思想,可以将其划分为零件级、装配单元级和产品级。装配过程是一个从零件到装配单元再到产品的过程,而且在装配的不同阶段进行产品可装配性评价时所考虑的因素也各不相同,因此评价的流程按装配阶段的不同可以划分为面向零件级的评价和面向装配单元级的评价。
零件级的评价是针对单个零件的装配过程来进行评价以及提出增强零件可装配性的设计修改,从根本上降低产品的装配成本。因此零件级的评价不仅要对零件本身的装配特征信息进行分析与评估,还需要对每个零件的装配操作优劣进行评价,并给出量化的指标来衡量该零件结构和装配操作的优劣,为不良的结构设计和装配操作设计提出修改建议。
装配单元级的评价是从子装配体总体结构的装配特性来衡量子装配体的装配成本和效率,并且结合装配序列,计算出每个装配序列的总体装配成本和效率,给装配序列的规划提供帮助和指导。
1.2 装配类型划分
Boothroyd-Dewhurst DFA方法和Lucas DFA方法都认为装配类型可分为手动装配与机械化自动装配两类,并将这两类装配分开进行分析与评估。
同时,零件或子装配体的装配过程又可以分为搬运、抓取和结合(固定)3个阶段,因此对零件的可装配性分析与评估将通过考察零件在不同装配阶段的表现来完成。
2 系统的结构
为实现上述多层次、多步骤的评价,本文搭建了一个验证系统,其研究内容包括产品装配信息模型、评价指标体系和评价与优化方法。
2.1 装配信息模型
装配信息模型是系统评价对象,也是系统的数据信息来源。装配信息模型里存放了系统评价所需的所有装配特征信息,包括零件结构信息、零件装配特征、装配操作信息、装配序列信息和子装配体特征等。为了更加迅速地获取零件装配特征信息,并且实现装配信息与CAD系统的集成,本系统采用的装配信息模型为基于语义的装配信息模型,见图1。
零件级的装配信息模型分为装配连接特征信息模型和零件特征信息模型。装配连接特征信息模型主要包括装配操作信息和装配类型信息两部分;零件特征信息模型包括结构信息和工艺信息两部分。
2.2 评价指标体系
2.2.1 零件级可装配性评价指标体系
在进行零件级的评价时,系统将根据装配方式的不同而选择不同的评价指标。例如,对手动装配进行评估时,系统将根据基本几何和物理信息分析零件的装配特征信息。装配特征信息包括以下14个方面:零件大小、形状、重量、重叠性、凌乱性、脆性、厚度、柔软性(flexibility)、光滑度、粘性、是否需要抓取工具、是否需要双手抓取、是否需要光学设备辅助、是否需要机械辅助等。
其中每一个装配特征信息都将由基本几何和物理信息通过公式换算求得。例如:零件大小=零件最大长度×零件最大宽度×零件最大厚度;零件外形=Max(最大长度,最大宽度,最大厚度)/Min(最小长度,最小宽度,最小厚度)。
基本几何和物理信息都是由系统直接从CAD文件中获取的,包括最大长度、最大宽度、最大厚度、密度、体积、表面积、质量、质心、转动惯量。
2.2.2 装配单元级评价指标体系
装配过程包括装配单元(即参与装配活动的零件、组件或部件)的获取阶段和装配单元的装配阶段。可装配性的因素可以分为3 类:装配单元因素、装配工艺因素和装配序列因素(即实施装配活动的工装顺序)。
2.3 成本与效率评估方法及优化方法
建立好评价指标体系后,接下来根据零件或子装配体的各个指标的数值来进行量化计算,以求得所有零件及子装配体的装配成本与效率估算值,并汇总求得总的装配成本与效率。零件装配指标体系见表1。
表1中的零件n的装配成本模型Cn可以表述为:
Cn=K1αn1+K2αn2+K3αn3+…+Knαnm 。 (1)
其中:K是不同的指标因素在零件总装配成本中所占的权重,它作为经验数据存放在装配数据库中。
零件n的装配时间模型Tn可以表述为:
Tn=L1αn1+L2αn2+L3αn3+…+ Lnαnm 。 (2)
其中:L是不同的指标因素在零件总装配时间中所占的权重,它作为经验数据存放在装配数据库中。
则该产品的总装配成本Ca和时间模型Ta可以表示为:
undefined。 (3)
undefined。 (4)
将计算结果与装配数据库中的参考数值进行对比,超过参考数值的零件将被认为是具有不良装配设计的零件。系统将会详细地分析出该零件超过参考数值的指标因素,确定了超标的指标因素也就确定了零件设计缺陷的位置。
3 应用验证
该验证系统采用.net平台开发,系统初始界面见图2,左侧是树状控件,共有3层,分别用于浏览零件、装配操作和子装配体,右侧是图形化显示窗口。
与零件特征相关的信息是由系统自动从装配体和零件文件中获取的,而装配方式等少数装配工艺信息则由用户手工输入完成。
当基本信息都提取或输入完毕后,由用户发出指令,系统将计算出零件的装配特征信息。然后输入需要用户填写的信息,点击零件级成本与时间计算,系统将根据装配特征信息的权值与时间成本数据库中的数值进行匹配,找到相匹配的结果就是最终的零件级装配时间与成本。
4 结论
本文提出了产品可装配性评估系统的设计及实现方法,并搭建了一个验证系统来检验该方法的可行性。系统从整体上考虑了可装配性问题,并和CAD系统实现了良好的集成,具有很好的人机交互性。
参考文献
[1]G.布斯劳,P.德赫斯特,W.耐特.面向制造与装配的产品设计[M].王知衍,译.北京:机械工业出版社,1999.
[2]单鸿波,刘继红,黄正东.Web环境下面向装配的设计系统的研究[J].计算机辅助设计与图形学学报,2005,17(2):341-346.
[3]顾寄南,蔡健敏.产品可装配性评价技术的研究现状和发展方向[J].机械设计,2003,20(12):1-3.
可装配性 篇3
1 开发目的。
现想利用设想利用可柔性装配的叶背超薄压紧装置, 加工涡轮叶片背向锯齿冠时, 使该拉紧装置具有一定的标准性、通用性和可柔性装配性, 通过与专用其他通用元件、组合夹具元件配合使用, 可加工系列产品, 降低叶片生产成本, 并可循环使用, 缩短生产准备周期, 实现叶片工装准备的快速反映, 提高叶片加工质量, 扩大组合工装在叶片工装使用上的范围, 为叶片工装标准化设计和制造、应用探索一条新路。
2 叶片背向锯齿冠加工简介。
涡轮叶片背向锯齿冠磨削是涡轮叶片加工的重要工序, 采用单面缓进磨床, 叶片加工基准是榫齿、盆向锯齿冠及进气边方向榫齿端面、锯齿冠侧面, 压紧锯齿冠附近的叶背处, 因背向锯齿冠磨削处与叶背距离为3mm左右, 压紧只能是厚度不大于3mm钢带或钢丝, 压紧机构一般针对具体叶片设计成专用组件, 不能通用, 更不能与组合工装配用, 影响组合工装在此工序上使用。
3 超薄压紧装置技术方案。
(1) 该可柔性装配的叶背超薄压紧装置, 具有通用的槽系组合夹具元件接口, 可实现与组合夹具元件和类似结构柔性装配, 简化夹具结构, 缩短生产准备周期, 提高叶片加工质量。 (2) 该可柔性装配的叶背超薄压紧装置, 可根据叶片尺寸大小和安装高低的不同, 调节距离和高低尺寸, 实现夹具对叶片系列化加工。 (3) 该可柔性装配的叶背超薄压紧装置, 根据加工零件的要求, 可采用超薄钢带、钢丝或防腐柔性材料压紧叶背, 实现对压紧附近的叶冠部位磨削, 减少干涉, 提高叶片加工质量。
4 实验。
该超薄压紧装置进行某型涡轮叶片背向锯齿冠加工实验工作, 设备在单面缓进磨床上进行, 首先与专用夹具或组合夹具配套使用, 在叶片磨冠附近装配该超薄压紧装置, 调整好高度, 选好钢带长度, 压紧叶片后加工时保证磨削时砂轮不碰钢带为好。应用该方案生产加工, 被加工零件产品质量稳定可靠, 使用方便, 节约设计和制造成本, 缩短生产准备时间, 取得了一定的经济效益。
5 阐明技术方案所带来的有益效果。
利用该可柔性装配的叶背超薄压紧装置与槽系组合夹具元件配合使用, 可简化夹具结构, 降低生产成本, 提高生产效率。经测算, 设计及制造工时节约3个月以上, 降低工装成本8000元, 属于一种可推广应用的先进工艺装备压紧装置。
6 可柔性装配的叶背超薄压紧装置简图 (图1) 。
零件1为压紧装置基体, 与组合夹具元件结构部分, 零件2、3、4、7、9为拉紧结构部分, 零件5、6、8、12为固定超薄钢带、钢丝或防腐柔性材料压紧叶片结构部分, 超薄钢带、钢丝或防腐柔性材料可根据需要自备。
7 结合图作详细说明及结合图说明一切动作过程。
第一步, 与组合专用夹具配合, 组成磨背向锯齿冠专用夹具。第二步, 把自备超薄钢带、钢丝或防腐柔性材料按实际长度, 在零件6把好。第三步, 松动零件10、14的螺钉和螺母, 分别调整固定超薄钢带、钢丝或防腐柔性材料压紧叶片结构部分和拉紧结构部分的位置, 调整好位置后, 再拧紧零件10、14的螺钉和螺母。第四步, 通过零件5、6、8、12把超薄钢带、钢丝或防腐柔性材料调整好压紧位置。第五步, 通过零件2、3、4、7、9拉紧结构, 把薄钢带、钢丝或防腐柔性材料钩好, 完成后拧紧零件9螺钉, 完成可柔性装配的叶背超薄压紧工作。第六步, 进行磨背向锯齿冠加工。
摘要：一种可柔性装配的叶背超薄压紧装置, 主要用于涡轮叶片类零件背向锯齿冠磨削加工工序, 用于叶片叶背压紧, 它可与组合夹具元件配合使用, 并可根据叶片调节距离和高低尺寸, 缩短生产准备时间, 提高产品加工质量。
关键词：超薄压紧,涡轮叶片,锯齿冠,工装典型标准专用模块,组合夹具
参考文献
可装配性 篇4
1 工程概况
大铁沟特大桥是郑州至卢氏高速公路洛宁至卢氏段的一座大型三跨预应力混凝土连续刚构桥, 其上部结构为 (4×40+4×40+85+160+85+5×40) m预应力混凝土连续刚构+预应力混凝土组合箱梁, 桥梁全长为856.48m, 桥面净宽2×11.38m, 全宽24.5m。引桥为4×40m、5×40m先简支后连续预制装配式混凝土连续箱梁。
2 工程特点
1) 内模采用上倒角模板与同侧腹板利用合页连接成整体, 合页与模板采用螺丝连接, 并且周围与模板满焊, 焊缝处打磨, 使内模接缝连接密实, 有效地控制了梁体内侧质量。
2) 模板可进行整装、整拆, 模板每节1.5m, 拼装成一个整体, 施工工序简捷、速度快。
3) 内模拆卸时, 卸除全部内侧横向支撑, 倒角模自然脱落, 由底部附着钢丝绳直接拉出, 减小了对内侧混凝土面的损坏, 加快了施工进度, 提高了工作效率。
4) 箱梁模板配置内外模数量比为1∶1.5, 模板打磨涂脱模剂后, 直接可进行第二次循环作业, 内模周转效率高, 降低了内模数量。
5) 梁体内部施工工序减少, 给作业人员带来极大的便利, 作业人员安全系数提高。
6) 减少了用螺栓连接这一传统方法中的材料消耗及工作量。
3 技术原理
1) 在箱梁预制施工前, 优化内模加工方案, 将内侧模板连接方式优化为合页连接, 经论证后投产制作, 可折叠式内模设计图案如图1所示。同时, 现场进行台座施工, 台座采用交叉布设, 利用槽钢及钢板焊接形成梁体底模。
2) 待模板制作完成后, 进场试拼, 并开始箱梁钢筋绑扎作业, 腹板钢筋绑扎时利用卡具控制间距, 钢束穿好后, 利用井字形钢筋按孔道坐标准确定位。
3) 合模前, 对模板打磨、涂脱模剂, 内模提前在预制场地进行整体拼装, 利用两台80t龙门吊吊入箱体后, 安装对称支撑并调整中心位置, 保证两侧腹板等宽。
4) 顶板作业时, 采用钢板作为负弯矩槽口模板, 既保证槽口尺寸而且周转率高。
5) 待混凝土浇筑完成并达到一定强度后拆除模板, 内模拆除时, 由于腹板与倒角模板为合页连接, 所以只需将对称支撑拆掉即可抽出进行周转使用。
6) 可折叠式内模预制装配式混凝土箱梁施工工艺流程如图2所示。
施工工艺必须严格按照施工步骤进行:施工准备→内模设计、制作→底模铺设→底板、腹板钢筋的焊接绑扎→埋设波纹管→外模板、内模板安装 (内模整体拼装) →顶板钢筋绑扎→安装负弯矩波纹管→浇筑底板砼→浇筑腹板、顶板砼→拆模养生 (内模整体拆卸) →穿束→钢绞线张拉→孔道压浆→封锚→移梁、存放。
1-上横向支撑;2-右上倒角模;3-右支撑板;4-右下倒角模;5-下横向支撑;6-左下倒角模;7-左支撑板;8-左上倒角模
4 关键工序施工技术及操作要点
1) 可折叠式内模设计、制作内模设计期间, 充分考虑工期方面的压力, 在安排工序中如何节约作业时间, 经过反复讨论, 确定将腹板与顶板倒角模板采用合页连接 (图3) , 并经制作加工、箱梁施工等相关专家论证后, 认定此方案可行, 在加工中着重注意合页与模板的连接性。
2) 制梁台座布设制梁台座采用整体式砼台座, 平行于龙门吊轨道交叉布设, 充分预留出箱梁内模整体拆卸场地, 台座基础设计应符合现行《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2011) 相关规定。
3) 底模铺设 (1) 在浇筑基础混凝土过程中, 两侧预埋与底模模板连接的槽钢 (5cm×5cm) , 槽钢与基础钢筋焊接成整体, 严格控制槽钢的线形, 确保施工时外侧模板与其连接紧密; (2) 待基础强度达到要求后, 铺设底模钢板, 钢板与槽钢焊接牢固, 避免箱梁施工期间受到震动而使底模变形。
4) 绑扎底、腹板钢筋及安装波纹管 (1) 钢筋及钢绞线在加工场集中下料、制作, 现场进行绑扎, 因腹板纵向钢筋较长, 故在绑扎期间, 每隔10m对称设置一道卡具, 以保证钢筋间距; (2) 波纹管安装位置要准确, 按照孔道坐标将波纹管固定, 波纹管接头利用胶带裹死, 避免漏浆, 造成堵管现象发生。
5) 模板安装、固定 (1) 外模预拼合格后, 用龙门起吊与底模连接, 并连接牢固; (2) 外模拼装步骤如下:起吊外模精确对位→外模支撑与地面支撑牢固→调节外模高度→固定外模→检查上翼缘内外侧尺寸; (3) 在外模安装的同时, 内模开始在场地整体拼装, 待外模安装完成后, 利用龙门吊整体吊入箱体; (4) 因内模倒角与腹板靠合页连接, 所以在内模安装前, 一定要将上下横向支撑固定, 以免在吊装过程中发生模板变形现象; (5) 以底板中心为基础, 调节腹板厚度, 保证梁体内腔位置准确; (6) 堵头板采用钢板焊接而成, 在锚垫板处设置定位孔, 安装时以梁长控制其位置, 并采用铁线穿过堵头板与锚垫板定位孔, 使其连接牢固。
6) 绑扎顶板钢筋、安装顶板波纹管 (1) 顶板钢筋在绑扎过程中, 注意严格控制顶板保护层厚度, 避免浇筑混凝土时出现露筋现象; (2) 顶板负弯矩波纹管位置与钢筋冲突时, 适当调节钢筋间距。因顶板厚度较小, 张拉端加强筋一定要按照设计图纸位置准确定位。
7) 混凝土浇筑 (1) 混凝土采用拌和站集中拌制, 由运输罐车运至现场, 在泵车的配合下进行浇筑; (2) 底板浇筑混凝土振捣完成后, 用钢板密贴封盖, 钢板与内模底倒角连接牢固, 避免混凝土上浮; (3) 腹板从两端向中间浇筑, 这样既能保证张拉孔道及张拉端间混凝土密实, 又能更好地控制浮浆; (4) 顶板浇筑时, 注意下料高度和位置, 以免因高度过高造成混凝土离析或者因位置偏移造成堵塞负弯矩槽口。
8) 蒸汽养生、拆模 (1) 梁体用棉篷布包裹, 采用蒸汽养生的办法, 保证冬季施工箱梁实体质量; (2) 混凝土强度达到要求后, 开始拆除模板, 拆模时, 梁体混凝土芯部与表层、表层与环境温差均不宜大于15℃, 内外模可同时拆除, 不影响施工进度; (3) 拆除外膜时, 首先拆出端头模板及横隔板堵头模, 然后松开对拉螺杆和两边的支撑, 拆除两边外模, 在拆除、起吊作业时应防止模板发生塑性变形; (4) 可折叠内模拆除时, 首先把内模倒角固定支撑杆全部拆除, 运到内模的外部存放, 同时利用内模合页把合页上部模板向内收缩与梁体混凝土脱离; (5) 内模利用相邻台座间预留场地进行整体脱离, 具体拆卸方法如下:利用卷扬机先拉出一部分内模, 同时利用80t龙门吊吊住内模, 两台机器配合使用, 确保内模稳定;内模整体拉出到另一侧吊点, 并露出吊点位置时, 再利用另一台80t龙门吊吊住, 直至拉出整个箱梁内腔; (6) 内模整体拆卸完成后, 吊放到内模存放区, 进行模型清理、检查以及涂油的工作, 然后调整到设计尺寸, 合页处用横梁连接牢固准备下次使用; (7) 端头模板拆卸完成后, 及时对端部混凝土进行凿毛, 以露出粗骨料为最佳标准。
9) 穿束、张拉腹板钢绞线穿束在混凝土养生及拆模过程中进行, 因每束钢绞线数量较少, 故可单根进行作业。张拉时严格按照设计图纸要求编号对称张拉, 完成后, 注意随时观测梁体底板反拱情况。
10) 压浆、封锚压浆料采用机械拌制, 压浆过程中控制油表压力, 待出浆口均匀流出浆体并且无气泡时方可停止, 并立即用与梁体同标号的水泥拌合物进行封堵。
11) 箱梁的存放 (1) 张拉完成后即可移梁堆放, 箱梁堆放支撑顶面位于同一平面, 误差不大于2mm, 移梁过程必须做好场内保通工作; (2) 预制完成的每片梁必须标上桥梁名称、梁板编号、梁板跨径、预制日期等。待梁板强度达到设计强度的90%以上后, 才能起吊移梁; (3) 预制场移梁与存放均用龙门吊进行, 在存梁区按顺序存放, 存放时间不宜超过90天; (4) 梁板起吊时要缓缓升起, 移梁运输过程中, 2台龙门吊要专人统一指挥, 行走速度要一致, 避免梁板摆动, 梁板起吊高度不得超过2.5m, 到达存梁位置后方可缓缓升起, 移至存梁台座。就位时, 要缓缓下落。梁板存放时的支撑位置应与吊点位置一致, 并应支撑牢固, 存梁高度不得超过两层, 并且顶层梁体的翼板根部采用方木对称支撑, 防止梁体失衡。
5 其他操作要点
1) 在梁体钢筋绑扎过程中, 注意按设计图纸要求, 安装支座预埋钢板、防撞墙预埋件、通风孔等梁体预埋件, 确保准确定位, 固定牢固。
2) 内模方案优化过程中, 组织模板制作生产、施工使用方技术人员共同检算, 确定满足受力条件后, 开始可加工制作。
3) 模板进场后, 由安检工程师组织模板验收, 并进行试拼, 达到要求后投入生产。
4) 内模周转使用过程中, 要经常检查合页的磨损情况, 并清理合页范围内的混凝土残渣, 每次拆模后必须对合页连接处刷油, 保证翻转正常。
5) 在内模用钢丝绳整体牵出后, 检查每节的连接螺栓是否松动, 并及时打磨、涂刷脱模剂, 防止模板锈蚀, 减少周转次数。
6 效益分析
在整体工期紧张的形势下, 通过优化内模模板结构, 内模模板上倒角模板与同侧腹板利用合页连接成整体, 在实际应用中拆装简捷, 操作方便, 有效地加快了施工进度, 保证了施工质量, 节省了成本, 取得了良好的社会和经济效益。
7 结语
本文通过可折叠式内模预制装配式混凝土箱梁施工技术研究, 有效解决了在梁体内部施工过程中, 由于箱梁内部箱体空间小, 内模采用螺栓连接拆卸效率低等问题, 给施工带来的难题, 在工期极其紧张的情况下, 通过优化内模结构, 开发了可折叠式内模预制装配式混凝土箱梁施工技术, 改变了内外模常规配备比例, 缩短了内模拆卸时间, 减少了内模安拆人数, 降低了生产成本, 提高了工作效率, 安全系数高, 节约了施工成本。
摘要：介绍了郑卢高速公路大铁沟特大桥针对引桥40m预制装配式混凝土箱梁施工中, 在整体工期紧张的形势下, 通过优化内模模板结构, 开发了可折叠式内模预制装配式混凝土箱梁快速施工技术, 改变了内外模常规配备比例, 缩短了内模拆卸时间, 减少了内模安拆人数, 降低了生产成本, 提高了工作效率。