拱形桁架上 下弦钢管高效弯圆技术

黄贤斌，张益键，刘鑫

（镇江四建建设有限公司，江苏 镇江 212003）

1 工程概况

某散货堆棚为半圆平面钢管拱形桁架结构（图1），桁架重8.9 t，支座标高3.800 m，支撑于混凝土柱，柱间为混凝土挡墙，跨度46.5 m，柱距7.5 m，堆棚一、二建筑面积共16 576.96m2。桁架采用直缝焊接钢管， 上下弦分别为 Q345BΦ194×6、Φ194×7，腹杆为Q235BΦ89×4.5，上下弦间距1.6 m。上弦圆弧半径24.05 m，弧长72.5 m，下弦圆弧半径22.45 m，弧长67.5 m。桁架间采用系杆、垂直支撑、水平支撑保证空间结构稳定性。桁架跨中顶标高28.147 m。

2 弯管方案概述

弯管方法有多种，拟采用机械化程度较高的三辊弯管机。

经过多方市场调研，弯管机上料高度高达1.2 m，不利于钢管上、下料，不太适应工地条件，应降低上下料高度。市场采购的弯管机为满足不同用户使用要求，功能较全，自动化程度高，维护成本也将更大。而工程用弯管规格品种少、量大，不需要过多的功能，存在冗余功能。如果去除冗余功能，自制设备成本应该小于采购设备成本，且更能适应工程需要。

图1 桁架结构立面

三辊弯管机弯管过程通常为：送料入弯管机，中间辊顶压、弯管，再顶压、弯管，如此反复调整顶压量直至达到所需的弯管弧度。如此弯管，则弯管两端为直段，不能直接使用。同时每根弯管都要反复滚弯，逐步检查是否达到所需的弯管弧度，费工费时。

为提高弯管效率，达到零损耗，必须解决连续弯管工艺，即首次调整顶压量到位，后续钢管通过连接器连接为一根钢管，依次弯管，不再反复调整中间辊顶压量。

3 弯管机设计（图2）

图2 弯管机设计

（1）采用三轮滚弯方式弯管，两个动力轮，一个压力轮。

（2）采用减速机立装，即动力设于上部，滚轮设于下部，从而降低上料高度，便于上下工料。

（3）力求简单，减速机与滚轮直联。

（4）由于考虑连续成形，效率提高，适度减少走料速度，采用小功率，大减速比动力；减速机选用TBY 5527-1003-3KW/4P，配调速电机，进一步调控速度，控制输出力矩，保证试制成功；兼顾满足I25、Φ250以内等型材、钢管挠曲滚弯要求。

（5）滚轮支座高度适度，考虑I25的侧弯高度。

（6）由于可以连续成形，不需频繁调整压力轮，采用现有闲置的螺旋千斤顶顶进即可，进一步降低造价。

（7）为便于上下料，弯管机两侧设置无动力辊道。

（8）采用-30钢板、I25拼焊作为弯管机机架，保证机台刚度。

（9）滚轮可更换，满足各种截面型材弯曲加工需要。

4 连续弯管工艺

设计简易连续弯管连接器弯管。

钢管两端接头处曲率略有细微偏差，实际操作简便。首根钢管调整中间辊轮顶进量，后续钢管连续弯管，极大提高了弯管效率，实现零损耗。

5 弯曲成形校正

弦管设计采用直缝焊管，由于材料偏差、直焊缝焊接应力及成管卷弯应力客观存在，必然影响弯曲成形，必须作监测、检测、校正。

（1）加强采购过程控制，确保采购钢管尺寸、重量等偏差符合国家标准。

（2）制作靠模，弯管过程进行监测，必要时适时调整。

（3）逐根弯管在检测胎架上检测、校正。

（4）对于曲率偏差处进行火工校正。

6 结语

通过自制弯管机，采用连续弯管工艺，创造性地采用了钢管连接器，改进了弯管工艺，实现一次调整、连续弯管，极大提高了作业效率，保证弯管质量（图3），实现零损耗，取得良好的社会、经济效益。

图3 桁架安装效果

参考文献

[1]数字化手册编委会编著.机械设计手册（新编软件版）[M].北京：化学工业出版社，2008.