ТЕХНОЛОГИЯ, МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (С.А.Куркин) - часть 35

детали пояса 5 и косынка б. Точечные контактные машины сваривают узлы парными точками по схе-

ме, показанной на рис. 12,в.

При сооружении перекрытий зданий с легкой кровлей находят применение пространственные

структурные конструкции покрытия из труб, образованные наклонно расположенными плоскими фер-
мами, связанными попарно верхними и нижними поясами (рис. 13,а). Высота структурной фермы со-
ставляет 1,2 ... 1,8 м в зависимости от пролета. Стержни изготовляют из труб диаметром от 45 до 108

мм и с толщиной стенки от 2,5 до 8 мм. Концы стержней 1 (рис. 13, б) сплющивают, обрезают под нуж-
ным углом и наращивают клиновидными элементами 2 с помощью сварки. Узловое соединение состоит
из двух шайб 3 и 5 с выступами, охватывающими и обжимающими с помощью болта 4 все соединяемые
в узле элементы. В одном узле такого типа соединяют до восьми элементов.

Пространственное соединение сплющенных концов трубчатых элементов можно получить и непо-

средственно с помощью ванной сварки (рис. 14). В этом случае торцы сплющенных частей при сборке

образуют ограниченное пространство, куда в процессе сварки вводят электрод.

Мачты и башни (лист 117).
При значительных размерах решетчатой конструкции ее изготовляют на заводе по частям и от-

правляют на место монтажа отдельными габаритными секциями. На рис. 1 показано расчленение опо-
ры линии электропередачи (ЛЭП) на секции, цифрами обозначены номера отправочных элементов.

Нижняя часть опоры собирается из четырех элементов 1, представляющих собой пространственную

решетчатую конструкцию треугольного сечения. Сборка такого элемента может выполняться в неслож-
ном пространственном кондукторе, состоящем из двух плоских треугольных ферм, служащих копирами
и жестко соединенных между собой под углом 90° (рис. 2).

Кондуктор-кантователь для сборки и сварки опор ЛЭП с параллельными поясами показан на рис. 3.

На раме 8 установлены опоры 1 и 6. Привод 2 через вал 7 обеспечивает вращение планшайб 3 и 5, ко-
торые имеют кронштейны с отверстиями для установки и закрепления поясных уголков секции. Копир-

ное устройство для сборки решетки шарнирно закреплено на стойке 4, в рабочее положение его подни-
мает пневмоцилиндр 10. Собирают секции в такой последовательности: поясные уголки устанавливают
на кронштейны планшайб и закрепляют сборочными пробками при опущенном копире, затем включе-
нием пневмоцилиндра 10 переводят копир в рабочее положение до упора в выступ стойки 9 и собирают
первую плоскость решетки. После этого копир отпускают, поворачивают планшайбы на 90° и операцию

сборки повторяют. Собранную секцию освобождают от сборочных пробок и снимают с кондуктора мос-
товым краном.

Пространственные решетчатые конструкции башенного типа (радиомачты, радиобашни, конструк-

ции буровых вышек и т.д.) имеют большую высоту, подвергаются значительным ветровым нагрузкам, и
поэтому их изготовляют преимущественно из трубчатых элементов. Так, например, стандартная радио-

мачта представляет собой решетчатую конструкцию, удерживаемую в вертикальном положении рас-
чалками. Ствол ее составляют из отдельных взаимозаменяемых секций (рис. 4) длиной по 7,5 м. При
монтаже башни секции соединяют на болтах с помощью фланцев, приваренных к торцам поясных труб

каждой секции (рис. 5). Точность расположения фланцев и косынок для присоединения раскосов и рас-
порок, а также совпадение отверстий на монтаже обеспечиваются заводской сборкой секций в кондук-
торе. Общей сборке секции предшествует сборка поясных элементов. Рама 7 (рис. 6) кондуктора имеет

две концевые опоры, из которых опора 1 — шарнирная, откидывающаяся для снятия собранного эле-
мента, а опора 6 закреплена жестко. Кроме того, на раме установлены призмы 4 для фиксации трубы
пояса и опоры 3 для установки и фиксации положения косынок. При сборке поясов фланцы фиксируют
на плитах опор пробками 2 и 5, притягивают болтами и закрепляют на трубе прихватками.

Монтаж башенных конструкций осуществляют или в вертикальном положении методом наращива-

ния готовых секций, или путем предварительной сборки на уровне земли в горизонтальном положении с
последующим подъемом и установкой на основание. В последнем случае целесообразно использование

вертолета. Принципиальная схема такого подъема с поворотом вокруг шарнира показана на рис. 7. Со-
бранную башню 1 закрепляют в поворотных шарнирах, установленных на фундаменте. В оголовке
башни монтируют систему, состоящую из консоли 3, подъемных 4 и тормозных 5 тяг, заканчивающихся
балан-сирной траверсой. После зависания вертолета над оголовком башни два монтажника прикрепля-

ют траверсу к дистанционно расстропливаемому замку внешней подвески и уходят из зоны монтажа, а
вертолет 2 начинает подъем. В зоне нейтрального положения башни, когда ее центр тяжести оказывает-

ся на одной вертикали с поворотным шарниром 6, вертолет уменьшает скорость и пропускает башню
вперед. Происходит перераспределение усилий между подъемной тягой 4 и тормозной 5, и вертолет при
этом выполняет функцию перемещающегося якоря. Когда башня займет проектное положение,вертолет
снижается, ослабляя подвеску, и монтажники закрепляют опоры 7. Подъем башни высотой около 90 м

занимает 3,5 ... 5 мин.

Стационарные основания морских буровых платформ (лист 118).
Буровые установки для добычи нефти и газа в открытом море работают в особенно трудных усло-

виях, так как помимо ветровой нагрузки испытывают значительные нагрузки от ударов волн. Это пре-
допределяет огромные размеры таких конструкций, значительную толщину соединяемых элементов,

разнообразие конструктивных форм и технологических приемов изготовления. Как показано на рис. 1,

в зависимости от глубины моря применяют различные установки, отличающиеся способами постановки
и удержания агрегата на месте бурения: I, II, IV — стационарные, с постоянной опорой на дно и III, V —

полупогруженные на анкерах; VII — полупогруженные на анкерах с основанием-резервуаром;

VIII — самоподъемные; VI — располагаемые на специальных судах.
Стационарные платформы 1 (рис. 2) устанавливаются на основания 2, опирающиеся на дно моря. С

одной такой платформы выполняются бурение и эксплуатация группы (куста) скважин. Основание
платформы представляет собой пространственную стержневую систему пирамидального типа, состоя-
щую из трубчатых элементов.

Изготовление и монтаж стационарных морских буровых платформ предполагает их доставку к мес-

ту установки на баржах в виде крупных блоков. Разработаны способы стыковки блоков в море. При
способе вертикальной стыковки (рис. 3) доставляемые на баржах блоки опускают друг на друга с помо-

щью мощных плавучих кранов и лебедок. Последовательность операций при способе горизонтальной
стыковки показана ва рис. 4. Доставляемые к месту сборки блоки разгружают с барж (рис. Л, а, б) и с
помощью понтонов 1 удерживают ва плаву з горизонтальном положении (ряс. 4, в). Блоки подтягивают
друг к другу и стыкуют между собой с помощью сварки. Затем полученный моноблок устанавливают на

дно моря (ряс. 4, г, д).

Значительно ускоряются работы по сооружению стационарных платформ при отказе от стыковки

блоков в море и доставке их к месту монтажа единым моноблоком. В этом случае для глубоководных ос-

нований необходимо иметь транспортную барку грузоподъемностью в 40 000т.

Плавучие буровые установки с опорными колоннами (лист 119). Плавучие буровые установки (ЛБУ)

устанавливаются на дно моря на опорных колоннах. Устойчивость обеспечивается собственным весом,

при этом колонны вдавливаются в грунт на 4 — 15 м в зависимости от его несущей способности. Такого
типа самоподъемные ПБУ могут быть самоходными и несамоходными. Но рис. 1, а, б показана несамо-
ходиая установка с прямоугольным понтоном 1, который в рабочем положении опирается на четыре

опорные колонны 2 высотой 100 м. Колонны квадратного сечения представляют собой сквозные решет-
чатые фермы с рейками по углам для зацепления механизмом подъема. Нижние концы колонн выпол-
нены в виде резервуаров 3. Расположение оборудования на верхней палубе понтона показано на рис. 1,
б.

Конструкции опорных колонн самоподъемных ПБУ могут быть различны. Цилиндрические опоры

(рис. 2) менее трудоемки в изготовлении, во их применяют при глубине, не превышающей 75 м, тогда
как диапазон глубин применительно к использованию ферменных опор значительно шире. Форменные

опорные колонны могут иметь квадратные или треугольные (рис. 3) сечения. Для упрощения подготовки
кромок и сборки под сварку в монтажных условиях при большом числе трубчатых элементов в узлах це-

лесообразно использование литых вставок-переходников (рис-3,а).

Применяемый тип подъемного механизма определяет конструкцию рейки. На рис. 3, в три рейки

имеют зубья для зацепления с шестерней электромеханического подъемника. Пазы на колоннах, пока-
занных на рис. 2 и 3, б, соответствуют захватам гидравлического подъемника. Наличие трубчатых эле-

ментов по углам колонны способствует уменьшению нагрузок от ударов волн и снижает сопротивление
при буксировке плавучей буровой установки.

Плавучие полупогружные буровые установки (ППБУ) (лист 120)
на колоннах с затопляемыми понтонами (рис. 1) имеют нижние понтоны 5, стабилизирующие ко-

лонны 3, главную палубу 1, коробчатые балки 2 и раскосы 4. Широко поставленные колонны большого
диаметра и значительная инерция подводных частей обеспечивают хорошую устойчивость при погру-

жении, всплытии и в особенности при волнении. Однако парусность сооружения и значительная волно-
вая нагрузка требуют для удержания ППБУ мощной якорной системы 6.

Корпусам 1 (рис. 2) понтонов обычно придают форму с судовыми очертаниями оконечностей. Для

переноса  значительной  части  объема  сборочно-сварочных  работ  в  цеховые  условия  стабилизирующие
колонны  разбиваются  по  высоте  на  объемные  секции,  которые,  в  свою  очередь,  объединяются  в  два
монтажных яруса 2 и 3. Технологически сложные узлы соединения трубчатых и коробчатых раскосов с
колоннами выполняются  при  изготовлении  монтажных  ярусов,  что  упрощает технологию  сборки  уста-

новки на монтаже.

Узел опирания колонны усиливают перевязкой с поперечными переборками понтона (рис. 5, а, б).

Типичные для установок с двумя параллельными понтонами схемы раскосов показаны на рис. 3. С по-

зиций прочности рациональна схема на рис. 3, б, однако при буксировке поперечные раскосы оказы-
ваются в воде и увеличивают сопротивление движению. От этого недостатка свободны схемы на рис. 3,
а и г, но при этих схемах нижние части колонн работают на изгиб при волнении. Недостатком схем на

рис. 3, а и б является также сложность узла соединения двух наклонных раскосов с поперечным. Наибо-
лее рациональной считают схему на рис. 3, в, хотя большая длина поперечного горизонтального раскоса
заставляет увеличивать его диаметр.

Для верхней части ППБУ наиболее характерна схема, приведенная на рис. 4. Здесь конструкции

верхнего корпуса выполнены в виде надстроек 1, стоящих на палубе 2. В этом случае палуба опирается
на верхние части колонн и систему подпалубных балок 3. Дополнительной опорой этих балок служит

верхний узел пересечения раскосов. При такой схеме подпалубные балки, имеющие развитые коробча-

тые сечения, проходят внутри колонн и образуют несущую часть конструкции. Ответственным является
узел соединения раскосов с колоннами. Для упрощения технологии стыковки колонн и раскосов концы

раскосов с подкреплениями включают в состав секции колонны.

Первая отечественная ППБУ "Шельф-1" (рис. 6) предназначена для бурения разведочных нефтяных

и газовых скважин при глубинах моря от 100 до 200 м.

МОСТОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Конструкции пролетных строений (лист 121).
Наибольшее распространение получили балочные мосты:

разрезные, неразрезные, консольные со сплошной стенкой (рис. 1,а, б, в) и со сквозными фермами

(рис. 1,г). Висячие и вантовые мосты имеют балку жесткости, поддерживаемую несущими элементами в
виде кабелей, вантов или цепей (рис. 1, д, е). Арочные мосты (рис. 1, и) строят обычно в горных районах.

Комбинированные системы выполняют из балок, усиленных верхним полигональным поясом (рис. 1, ж),
или в виде консольной балки, усиленной дополнительными подкосами (рис.1 з). Простейшее пролетное
строение железнодорожного моста при езде поверху (рис. 2, в) состоит из двух главных балок, связан-
ных системой связей. Непосредственно на пояса балок укладывают мостовые брусья, на которых распо-

лагают рельсы. Главные балки обычно имеют двутавровое сечение, технология их сборки и сварки была
изложена выше (см. листы 91 ... 93). Такие пролетные строения с расчетными пролетами 18,2; 23,0 и

33,6 м изготовляют, как правило, цельносварными на заводе и доставляют на строительную площадку в
готовом виде — одним блоком (рис.3).

Пролетные строения с ездой поверху с такими же пролетами, предназначенные для эксплуатации в

условиях низких температур, изготовляют целиком на заводе клепаными (рис.4).

При езде понизу (рис. 2, б) расстояние между главными балками значительно увеличивается, и воз-

никает необходимость устройства балочной клети из продольных 2 и поперечных 1 балок. По такой схе-
ме выполняют железнодорожные мосты больших пролетов со сквозными болтосварными фермами (рис.

5).

Стержни таких мостов в большинстве случаев имеют коробчатое сечение без внутренних диафрагм,

технология сборки и сварки таких стержней была рассмотрена ранее (см. лист 99). Сходящиеся в узлах

элементы прикрепляют к развитым по высоте специальным косынкам, как правило, фрикционными
высокопрочными болтами или заклепками.

Ширина автодорожных и городских мостов разнообразна: от 4,5 м до нескольких десятков метров.

Такие мосты (рис. 6, а, б, в) имеют главные балки 1, продольные балки 3 и поперечные связи 4, а также
железобетонную плиту 2.

Узлы пролетных строений (лист 122).
Различие в конструктивном оформлении узлов в цельносварном и клепанно-сварном исполнении

можно проследить на примере сопряжения арки с балкой жесткости в пролетном строении, выполнен-

ном по схеме рис. 1, ж (лист 121). Сопряжение арки Н-образного сечения с двутавровой балкой жестко-
сти в клепанно-сварном пролетном строении показано на рис. 1, а (лист 122). Пояса арки с помощью
заклепок присоединены к фасонным листам 2, приваренным к поясу балки 3, дополнительно усиленно-
му короткими ребрами жесткости 1. Для сверления отверстий используют накладные кондукторы (рис.
2, а, б). Конструктивное оформление такого же узла в цельносварном пролетном строении представлено

на рис. 1, б. Здесь стенка Н-образного сечения арки приварена торцом к верхнему поясу балки жестко-
сти и расположена в одной плоскости с ее стенкой, а пояса арки переходят в ребра жесткости балки.

При изготовлении и монтаже мостовых конструкций
нередко возникает необходимость стыковки стержневых или балочных элементов. Применительно к

двутавровому сечению характерные типы стыков показаны на рис. 3,а...г. Раздвинутый стык (рис.3, в)
применяют как технологический, выполняемый в условиях завода. При монтаже часто применяют со-
вмещенный стык (рис. 3, б), выполняя его ручной сваркой или полуавтоматом в СО

Для предотвраще-

ния при сварке стыка образования горячих трещин и для снижения уровня остаточных напряжений
участки поясных швов у концов балок на заводе обычно не доваривают. Последовательность вы-
полнения отдельных швов такого стыка показана на рис. 3, б цифрами. В клепаном исполнении совме-

щенный стык осуществляют с помощью накладок (рис. 3, г). При этом стыки поясных элементов обычно
раполагают в центре узлов, используя косынки-накладки 1 (рис. 3, д) для соединения с раскосами 2.
Стык с вставками (рис. 3, в) применяют в тех случаях, когда требуется исключить ручную сварку. На-
личие вставок вертикальной стенки и верхнего пояса позволяет выполнять швы поясов под флюсом, а

стыки стенки — однопроходной сваркой с принудительным формированием. Последовательность вы-
полнения швов показана на рис. 3, в цифрами.

В автодорожных мостах широкое распространение получили конструкции с главными продольны-

ми балками двутаврового сечения, примеры конструктивного оформления которых показаны на рис. 4,
а ... г. Если на главные балки укладывается железобетонная плита (рис. 5, а), то при жестком соедине-
нии с главными балками она участвует в работе на сжатие как верхний пояс балки. В этом случае связь

между поясом балки и плитой обеспечивают при помощи упоров, привариваемых к поясу балки и вхо-

дящих в бетон плиты. Конструкции упоров могут быть гибкими в виде отдельных стержней (рис. 5, ж) с
крюками, или петель 1 (рис. 5, е), или жесткими из обрезков уголков (рис. 5, б ... д). Блоки плит уклады-
вают так, чтобы упоры входили в отверстия (рис. 5, а), после чего зги отверстия заполняют бетонной

смесью.

АРМАТУРА ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

Изготовление арматурных изделий (листы 123, 124).
Основными арматурными изделиями являются сетки (лист 123, рис. 1, а), плоские каркасы (рис.

1,6), пространственные каркасы прямоугольного (рис. 1, в) и круглого (рис. 1, г) сечения. Стальная ар-
матура подразделяется на стержневую и проволочную, кроме того, на гладкую и периодического про-

филя. На рис. 2 показаны характерные примеры соединений, выполненных сваркой: контактной (рис.
2, а б, в), дуговой (рис. 2, д . . . з), их комбинацией (рис. 2, г) и ванной (рис. 2, и). В строительстве, как
правило, применяют сборные железобетонные конструкции, изготовляемые индустриальными методами

на заводах с помощью контактной сварки пересекающихся стержней.

Изготовление конструктивных элементов типа настилов для покрытия площадок и лестничных сту-

пенек, а также сеток и каркасов арматуры железобетона осуществляют главным образом в автоматиче-

ских установках и линиях.

Решетчатый настил отличается тем, что имеет большую жесткость, определяемую набором верти-

кально расположенных полос, соединенных поперечными стержнями (рис. 3). Схема автоматической

линии для изготовления настилов показана на рис. 4, д. Лента сечением 1250 мм х 2 мм из рулона 1 в
агрегате 2 разрезается (рис. 4, б) дисковыми ножницами на полосы шириной 25 мм, которые в устрой-
стве 6 (рис. 4, а) поворачиваются на 90° (рис. 4, в) и следуют к машине 7 для контактной сварки (рис. 4,
а) по каналам, фиксирующим шаг между ними. Поперечные стержни подаются из питателя 8 (рис. 4, а),

схема которого показана на рис.4,г.Из контейнера 10 стержни 2 попадают в бункер 1, снабженный па-
раллельно расположенными эксцентриковыми валиками 3, вращение которых обеспечивает ориентиро-
вание стержней при направлении их в магазин 4, откуда они с помощью отсекателей 5 по одному по-
даются на транспортерную ленту 6. На ленте очередной стержень удерживается магнитами 7 и упором
9. В требуемый момент упор 9 убирается, и с помощью ролика 8 стержень подается в поворотные на-

правляющие (рис. 4, д), укладывающие стержни под электроды машины рельефной сварки попарно с
шагом 50 мм. Электроды прижимают два стержня к торцам полос, и осуществляется сварка всех со-
единений между ними. После сварки решетка перемещается шаговым механизмом 9 (рис. 4, а) на 100
мм. Ножницы 10 разрезают готовую решетку на отрезки заданной длины (рис. 4, е) , и настилы посту-

пают в штабелер 11 (рис. 4, а), а затем на промежуточный склад 12. Штабелер (рис. 4, ж) имеет две на-
правляющие  1  со  звездочками  4,  перемещающими  цепи  6  с  траками  5.  Перемещаясь  по  роликовому
конвейеру 7, настил 2 заходит  в  направляющие  штабелера,  концы  поперечных  стержней  попадают  в
промежутки  между  траками  цепи,  и  настил  движется  вместе  с  цепью,  пока  полностью  не  выйдет  за

пределы роликового конвейера 7. Тогда включается поворот направляющих 1 штабелера в направлении,
показанном стрелками, и настил под действием силы тяжести падает на роликовый конвейер 3.

В процессе работы ширину настила регулируют изменением числа полос, лишние полосы наматы-

вают на барабаны 3 и 4 (рис. 4,а), причем крайние идут в отход, а средние используются позднее для
изготовления настилов. При работе линии подача ленты из рулона осуществляется периодическим
включением агрегата 2, синхронизация этой подачи с работой сварочной машины 7 достигается под-
держанием запаса ленты в виде петли в накопителе 5.

При заготовке элементов арматуры небольших сечений проволока из бухты 1 (лист 124, рис. 5) про-

тягивается через барабан для правки 2 тянущими роликами 3 и разрезается ножами 4, включаемыми
отмеривающим устройством 5. Арматура более крупных сечений поставляется в виде отдельных стерж-

ней. Для уменьшения отходов стержни сваривают в бесконечную плеть на стыковой машине,, а затем
разрезают на мерные заготовки.

На рис. 7 показана схема автоматической установки для изготовления сеток. Из намотанных на ба-

рабаны 1 продольных проволок и выправленных и нарезанных на заданную длину поперечных прово-
лок сваривается непрерывная сетка, разрезаемая на элементы 8 заданной длины с помощью гильотин-
ных ножниц 7. Продольные проволоки проходят через правильные устройства 2 и направляющие втул-
ки 3. Поперечные стержни по одному захватываются из бункера-питателя 9 и укладываются сверху на

продольные проволоки перпендикулярно им. Пневмоцилиндры 5 опускают верхние сварочные электро-
ды и зажимают поперечные проволоки во всех их пересечениях с продольными проволоками. Подвод
сварочного тока односторонний, к нижним неподвижным электродам. Режим сварки характеризуется

осадкой h (рис. 6) . Поперечная проволока после сварки захватывается крюками каретки 6 (рис. 7), ко-
торая двумя пневмоцилиндрами 4 перемещает всю сваренную часть сетки на заданный шаг. При этом
тяговое усилие пневмоцилиндров 4 обеспечивает протас-кивание всех продольных проволок через пра-
вильные устройства 2 и разматывание катушек.

Объемные арматурные каркасы чаще всего представляют собой ряд продольных стержней, соеди-

ненных навитой по спирали проволокой обычно меньшего диаметра, чем продольные стержни. На рис.
8, апоказана схема автоматической установки для изготовления таких каркасов. Проволоки для про-

содержание .. 33 34 35 36 ..