摘要：本文主要介绍了青岛西客站东广场钢结构罩棚工程中异形扭曲环梁加工的一种方法。通过三维建模，大型压力机钢板压制，设计包裹式胎架，上胎组焊完成双曲环梁的加工制造，以达到设计要求。
关键词：环梁 超厚钢板 双曲线型 压制成型
1.工程简介
青岛西站铁路枢纽作为我国“八纵八横”综合运输大通道的重要组成部分，是我国南北沿海高速铁路通道的重要枢纽站，也是西海岸人员、物资对外运输的集散中心，地理位置十分重要。
作为青岛西客站的点睛之笔——青岛西客站东广场钢结构罩棚为全国最大的网球拍造型工程，其结构形式为复杂的空间弯扭箱型结构，中心最大直径64米，截面为倒梯形，其中上翼缘厚45mm,宽2100mm,下翼缘厚45mm,宽1200mm，左右腹板厚36mm,宽分别为1530mm和1616mm。箱梁内部设异形隔板，板厚16mm。整个罩棚圆周总长约204m。罩棚中间设纵横梁，整体形成造型新颖的网球拍式空间造型钢罩棚。
2.工程特点、难点
钢罩棚设计仅提供线模，钢罩棚建模较为复杂，建模后发现钢罩棚线性为不规则的空间曲线，施工详图放样难度大；同时上下翼缘板和左右腹板均为超厚空间弯扭构件，加工难度大，精度要求高。制作安装时需分别设置胎架，出具各个空间数据，工作量较大。
环梁翼缘板板厚45mm,腹板板厚36mm,同时两者均为空间弯扭异形构件，板厚较厚，成型困难。
3.关键施工工艺
3.1图纸深化
本工程的设计图纸仅为钢罩棚的线性模型，图纸不适合直接施工，需进行深化。本钢罩棚为空间三维不规则曲线，上下翼缘板厚较厚，同时为三维弯扭构件，难度较大。
详图放样没有合适的三维放样软件可用，最终采用ＣＡＤ进行放样。根据钢罩棚的空间曲线对ＣＡＤ程序进行修改、编程以适合对钢罩棚进行放样。
全桥钢罩棚共分为16块，由上下左右对称各4块，。详图深化时根据线型情况分出分界线，每两个相邻分界线间形成一个深化单元，这样每个梁段就细分为若干深化单元，在深化单元的分界线上间距约30mm选取点，连接两分界线上对应的两点，进行线性计算，进而深化出此深化单元的平面图，连接相邻深化单元的平面图组成梁端的平面展开图。
3.2胎架制作
钢罩棚梁段为弯扭弧形箱梁结构形式，设计时考虑弯扭弧形箱梁制作时需要整形及焊接时可能引起的变形胎架需具有一定的刚度。制作胎架设计成包裹式，包括钢平台和站板两部分，钢平台采用H300及以上的工字钢做骨架，20mm厚钢板做平面板，焊接牢固。根据箱梁的隔板位置在钢平台上放样定位，搭设站板，站板高程采用水准仪进行测量。胎架的站板位置、高程严格按照钢罩棚的空间位置进行布置，其准确度关系到整个梁段的线性，因此在胎架制作时应仔细核对站板的位置和高程。
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图1：环梁加工胎架平立面图
3梁段制作
（1）制作顺序
环梁节段的制作采用以胎架为外胎，以隔板为内胎的方式进行制作，具体制作顺序如下：
胎架制作 下翼缘板下料、开坡口 下翼缘板压弧 下翼缘板安装、铆焊 横隔板下料、安装 加劲板下料、安装
腹板下料、开坡口 腹板压弧 腹板安装、焊接 上翼缘板下料、开坡口 上翼缘板压弧 上翼缘板安装、焊接
节段整体焊接
（2）下翼缘板制作组装
根据隔板位置、钢板宽度对梁段翼缘板进行划分，在数控切割机上进行下料，同时开坡口，把下好料的下翼缘板在3200T压力机上进行压制，并采用样板控制其弧度。压制完成的下翼缘板吊放到胎架上，根据设好的定位点固定面板，检查翼缘板弧度与胎架线性的契合度，若翼缘板与胎架站板间存在间隙，则采用压重块、手拉葫芦、火焰等辅助方法使下翼缘板紧紧地与胎架贴紧，电焊固定于胎架上。
（3）隔板制作组装
隔板下料采用数控切割机进行，下料完成后根据下翼缘板上的绘制的隔板定位线进行组装，组装时严格按照隔板线的位置及隔板与面板的角度进行安装。
（4）腹板制作组装
腹板线性为空间扭曲的不规则曲线，同时在断面方向为弧形曲线，因此腹板的制作难度非常大。
压制时调整压力机压力数值，根据腹板空间线型绘制压制线，辅助半径不同的样板，控制压制角度，压制过程中避免压力过大，采取少压，多压的方式进行压制。压制完成的腹板线性经样板核对无误后，再以胎架上的下翼缘板、隔板为内胎进行调整，以达到设计要求的线性。
（5）上翼缘板制作
上翼缘板下料卷板均与下翼缘板相同，在上翼缘板安装时要注意翼缘板的定位，由胎架定下翼缘板位置，下翼缘板定隔板位置，隔板定上翼缘板位置，同时根据梁段制作的空间坐标核对上翼缘板位置。
（6）整体组焊
所有板件胎架组装完成后测量尺寸，尺寸与设计尺寸一致后，整体焊接，焊接过程中注意调节焊接电流、电压，把握好焊接顺序，保证焊接过程中不发生钢板变形。
4.主要工艺要求
4.1焊接工艺要求
1、 焊工必须熟悉工艺规程和施工图，未经焊接主管工程师同意，不得更改工艺规程和施工图对焊接的有关规定，严格按焊接工艺指导书施焊。并对所焊焊缝质量负责。
2、焊接作业宜在环境温度不得低于5℃，环境湿度不应高于80%条件下进行。
3、主要焊缝施焊后，焊工应作好记录，记录内容包括焊缝编号、焊接参数、质量状况、施焊日期、环境温度、湿度及焊工代号等。
4、焊接时严禁在母材的非焊接部位引弧，焊后应将焊缝表面的熔渣及两侧的飞溅清理干净。
5、所有焊缝组装前将焊缝两侧20~30mm范围内的铁锈、油污、预涂底漆打磨干净，露出金属光泽。
6、梁段焊接应在胎架上进行。
7、焊缝无损检验在焊缝焊完24h后进行。板厚≥40mm的构件焊接48小时后进行焊缝无损检验。
4.2 组装工艺要求
1、胎架纵向各点标高按设计给定的线形设计；横向考虑焊接变形和重力的影响，设置适当的上预拱度。
2、在胎架上设置纵、横基线和基准点，以控制梁段的位置及高度，确保各部尺寸和立面线形。胎架外设置独立的基线、基点，以便随时对胎架进行检测。
3、梁段组装完成后应仔细核对箱口的对角线尺寸，以满足设计要求，确保合龙的准确性。
5.结语
在超厚板异形弯扭环梁加工过程中，要充分考虑钢板压制与上胎制作结合，要本着以胎架为外胎，以隔板为内胎的原则控制整体的线型，以满足设计要求。本工程在超厚钢板压制过程中，通过首段试验研究，多次调整压制参数、压制角度，实现批量钢板压制，有力的保证了钢板成型的精确度，对同类超厚板弯扭构件制作加工具有一定的借鉴意义。
参考文献：
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