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钢筋骨架焊接成型工艺优化实验及模拟研究

钢筋骨架焊接成型工艺优化实验及模拟研究

作者：任书文沈阳建筑大学

学位级别：硕士

随着绿色建筑与建筑工业化的发展与推广,预制构件的使用逐渐成为了建筑行业的主流形式。作为装配式建筑的骨骼,成型钢筋骨架的质量在预制构件中发挥着举足轻重的作用。钢筋骨架主要由主筋与箍筋构成,目前主流的钢筋骨架成型仍采用绑扎... 详细信息

随着绿色建筑与建筑工业化的发展与推广,预制构件的使用逐渐成为了建筑行业的主流形式。作为装配式建筑的骨骼,成型钢筋骨架的质量在预制构件中发挥着举足轻重的作用。钢筋骨架主要由主筋与箍筋构成,目前主流的钢筋骨架成型仍采用绑扎和手动点焊的方式进行,这两种骨架成型方式不仅具有尺寸偏差较大的缺陷,而且在质量控制方面费时费力同时还很难保证焊点质量的统一性和稳定性。自动化焊接作为钢筋骨架焊接生产线上的关键技术,在钢筋骨架成型过程中占有中重要地位,其焊接过程中所涉及到的各种因素将成为影响整个钢筋骨架生产质量以及效率的关键。因此,对钢筋骨架自动化焊接关键技术及工艺进行优化研究具有重要意义。本文主要通过实验研究与数值模拟的方式分别针对自动化钢筋骨架焊接过程中的二氧化碳保护焊的焊接参数与不同的箍筋焊接顺序下的焊接骨架的质量进行研究,对骨架焊接工艺过程进行优化处理,具体内容包括:(1)按照国家规定的质量标准,针对钢筋骨架成型工艺焊接过程中的箍筋焊接工艺过程以及其质量检查和整体骨架成型的焊接工艺工程及质量检查进行流程化设计。(2)通过数值模拟以及实验研究的方式对钢筋骨架成型焊接中的二氧化碳保护焊参数进行优化。数值模拟结果表明:焊接时输入的热量越多,对模型的影响越大,所得模型的屈服强度越低,断后延伸率越低,但是其中焊接时间的长短影响了热影响区的大小,在同等的总热量输入下,时间越短,热量越集中,所造成的影响越大。其次通过实验的方式进行了具体的参数优化:试验结果表明,焊接电流对优良率影响最大,其次为焊接时间,最后为焊接电压;且在焊接电流、焊接电压、焊接时间参数匹配为315A、30V、1.2S时,焊接优良率达到理论最优值87.045%。(3)为了确定较优的钢筋骨架焊接顺序,通过建立六主筋的钢筋骨架三维有限元模型,模拟在三种不同焊接方案下(方案一:先焊接上下四个焊点,再焊接中间两个焊点;方案二:先焊接中间两焊点再焊接上下四焊点;方案三:六焊点同时焊接),钢筋骨架的历程最大应力、残余应力与应变量,分析对比选择最佳的焊接方案。结果表明,焊接后残余应力主要出现在焊点处,且在最靠近夹持端处的焊点的应力值极大,最大值达到216.20MPa。由焊接引起的热变形对整体尺寸的影响极小。对比方案一和方案三,在方案二下焊接完成后的钢筋骨架具有更好的力学性能质量。通过本文的研究,从工艺优化的角度达到了提高焊接成型钢筋骨架力学性能的目的,对于推动钢筋骨架自动焊接技术和绿色工业化建筑发展具有一定的意义。

关键词：钢筋骨架二氧化碳保护焊工艺参数优化焊接顺序优化

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管片钢筋骨架自动焊接技术的设计与应用

隧道建设（中英文） 2022年第S1期42卷 413-419页

作者：朱海良上海隧道工程有限公司构件分公司上海200127

为解决当前盾构管片钢筋骨架焊接主要以人工焊接为主,存在劳动强度高、焊接环境差、焊接质量不稳定、焊接效率低下等问题,提出采用自动焊接的方式取代人工焊接。结合自动焊接技术在其他领域中的应用现状,就实现钢筋骨架自动焊接需要解... 详细信息

为解决当前盾构管片钢筋骨架焊接主要以人工焊接为主,存在劳动强度高、焊接环境差、焊接质量不稳定、焊接效率低下等问题,提出采用自动焊接的方式取代人工焊接。结合自动焊接技术在其他领域中的应用现状,就实现钢筋骨架自动焊接需要解决的具体问题进行分析,基于2步法,同时配套自动焊接生产线及工装夹具设计,即先完成钢筋网片自动焊接,再基于钢筋网片实现整个钢筋骨架的自动焊接。考虑到装备的经济性和灵活性,采用CO气体保护焊焊接方式。结果表明:1)钢筋骨架自动焊接系统具有对电力系统要求不高、产品焊接质量均匀可控、系统安全可靠等特点;2)钢筋骨架自动焊接技术改变了钢筋骨架制作以人工焊接为主的传统加工方式,改善了工人的劳动环境和劳动强度,提高了盾构管片钢筋骨架的焊接质量。

关键词：盾构管片单片钢筋网钢筋骨架自动焊接

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点云和BIM的钢筋骨架质量自动检测方法

测绘科学 2023年第10期48卷 116-125页

作者：黄明余瀚汉杨震卿北京建筑大学测绘与城市空间信息学院北京102616 代表性建筑与古建筑数据库教育部工程研究中心北京102616 北京建工集团有限责任公司北京100055

针对复杂钢筋质量检查存在耗时耗力、自动化程度低等问题,该文以钢筋骨架点云为研究对象,结合建筑信息模型(BIM)提出了一种基于几何特征的钢筋质量自动检测算法。该方法首先将钢筋骨架扫描点云与BIM转化后的设计点云进行高精度配准,然... 详细信息

针对复杂钢筋质量检查存在耗时耗力、自动化程度低等问题,该文以钢筋骨架点云为研究对象,结合建筑信息模型(BIM)提出了一种基于几何特征的钢筋质量自动检测算法。该方法首先将钢筋骨架扫描点云与BIM转化后的设计点云进行高精度配准,然后利用邻域搜索方法提取包含钢筋编号信息的钢筋骨架点云,最后结合设计点云和钢筋骨架点云采用比值法、随机采样一致性(RANSAC)圆柱拟合法实现钢筋数量、尺寸和间距的质量自动化检查。结果表明:该方法的复杂钢筋骨架数量检查的平均准确率为98.1%,尺寸估计的平均准确率为68.7%,间距检查的平均准确率为95.4%。提出的算法可实现工程应用上复杂钢筋骨架质量的自动检查,显著提高了工作效率,降低了成本。

关键词：建筑信息模型点云钢筋骨架质量检查算法

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钢筋混凝土立柱爆破后钢筋骨架承载特征研究

爆破 2017年第4期34卷 1-6,16页

作者：姚颖康谢先启孙金山贾永胜丁梦薇河海大学土木与交通学院南京210098 武汉爆破有限公司武汉430023 中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074

钢筋混凝土立柱爆破后通常会残留钢筋骨架,钢筋骨架的承载特性是判断结构局部失稳的重要前提,同时也是确定立柱爆破高度的理论依据。基于立柱爆后实际形态,开展了具有初弯曲形态的立柱钢筋骨架缩尺模型试验,模拟了顶部有水平向约束和无... 详细信息

钢筋混凝土立柱爆破后通常会残留钢筋骨架,钢筋骨架的承载特性是判断结构局部失稳的重要前提,同时也是确定立柱爆破高度的理论依据。基于立柱爆后实际形态,开展了具有初弯曲形态的立柱钢筋骨架缩尺模型试验,模拟了顶部有水平向约束和无水平向约束两种工况。试验结果表明:立柱钢筋骨架的承载力随着其高度和初始挠度的增加而显著降低;顶部无水平约束钢筋骨架的失稳形态主要表现为侧向倾斜,顶部有水平约束钢筋骨架的失稳形态主要表现为竖向压缩和钢筋外凸。模型试验实测承载力远低于欧拉等直压杆模型计算值,而高于初弯曲压杆模型计算结果,且实测值与初弯曲压杆模型计算值存在线性关系。根据试验结果,给出了初弯曲压杆失稳模型的修正建议。

关键词：钢筋混凝土立柱钢筋骨架承载特征模型试验

现浇混凝土连续梁长大钢筋骨架焊接方法初步研究

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工程力学 2000年第A1期1卷 958-960页

作者：王希岩宋慧中铁第十八工程局第四工程处中铁工程有限公司

结合丰南唐津高速公路分离式立交桥实例，介绍长大钢骨架焊接的及效果，对于减少骨架焊接热变形提出几点意见。

关键词：连续梁钢筋骨架焊接现浇混凝土立交桥

提高径向挤压制管工艺钢筋骨架质量的措施研究

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混凝土与水泥制品 2018年第1期 77-79页

作者：赵瑞军唐山市天泽专用焊接设备有限公司 063302

为了满足径向挤压制管工艺对钢筋骨架的特殊质量要求,分别从提高滚焊机生产效率、钢筋骨架焊接质量、骨架尾端垂直度控制、纵向筋扭曲控制、保护层厚度控制、承口斜坡段角度控制出发,研究了提高钢筋骨架质量的措施,以期提高径向挤压制... 详细信息

为了满足径向挤压制管工艺对钢筋骨架的特殊质量要求,分别从提高滚焊机生产效率、钢筋骨架焊接质量、骨架尾端垂直度控制、纵向筋扭曲控制、保护层厚度控制、承口斜坡段角度控制出发,研究了提高钢筋骨架质量的措施,以期提高径向挤压制管工艺制管质量。

关键词：径向挤压制管工艺质量要求钢筋骨架控制措施制管质量

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悬辊管钢筋骨架变形及内塌问题分析

混凝土与水泥制品 1989年第2期 24-25页

作者：李植生上海水泥制管厂

我厂自1979年开始采用悬辊工艺生产Φ300～1200mm馄凝土与钢筋混凝土管,经过多年的实践,我们认为悬辊工艺虽然有许多优点,但也存在许多问题,如钢筋骨架在成型过程的错动与变形,管体内壁的裂缝与塌落等。这些问题严重影响了悬棍管的生产... 详细信息

我厂自1979年开始采用悬辊工艺生产Φ300～1200mm馄凝土与钢筋混凝土管,经过多年的实践,我们认为悬辊工艺虽然有许多优点,但也存在许多问题,如钢筋骨架在成型过程的错动与变形,管体内壁的裂缝与塌落等。这些问题严重影响了悬棍管的生产质量。一、钢筋骨架的错动与变形在悬辊制管过程中,钢筋骨架由于受到来自辊轴方向的混凝土径向和切向辊压力的作用而发生错动,甚至导致骨架的变形,表现为:(1)接点被剪切拉伸而脱开;(2)钢筋骨架中的纵向筋产生侧向弯曲;(3)钢筋骨架与混凝土脱离。除了辊压力引起钢筋骨架错动变形外,成型过程中加料顺序对钢筋骨架的变形也有影响。我厂曾采用先在钢模两端加满混凝土料。

关键词：悬辊管钢筋骨架内塌变形

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排水管钢筋骨架滚焊机的选型与使用

混凝土与水泥制品 2012年第7期 63-66页

作者：赵瑞军唐山市天泽专用焊接设备有限公司 063302

探讨了排水管钢筋骨架滚焊机生产范围划分的合理性,从理论上分析了合理调节焊接参数在滚焊机使用过程中的重要性,列举了滚焊机常见故障的排除方法和节能降耗的具体措施,探讨了造成钢筋骨架不合格的原因,并提出了相应的解决方案。

关键词：钢筋骨架滚焊机焊接规范节能降耗

高铁预应力混凝土简支箱梁钢筋骨架部品装配化设计研究

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铁道建筑 2023年第12期63卷 97-101页

作者：张少朋张上牛远志苏伟李艳张浩中国铁路设计集团有限公司天津300142 广州大学土木工程学院广州510006

结合“标准化、工厂化、自动化、智能化”理念,为有效解决广州—湛江高速铁路茂名梁场预应力混凝土简支箱梁钢筋骨架智能建造难题,开展钢筋骨架部品装配化设计研究。首先确定了钢筋骨架创新设计的基本原则,从精细化设计、适应性设计、... 详细信息

结合“标准化、工厂化、自动化、智能化”理念,为有效解决广州—湛江高速铁路茂名梁场预应力混凝土简支箱梁钢筋骨架智能建造难题,开展钢筋骨架部品装配化设计研究。首先确定了钢筋骨架创新设计的基本原则,从精细化设计、适应性设计、部品化设计、装配式组装设计四个层面开展具体研究,提出了一种满足钢筋骨架智能建造的设计方案。然后从钢筋疲劳应力幅和钢筋网吊装两个维度进行有限元计算和分析,验证单个网片采用电阻焊接、整体骨架采用装配组装方案的可行性。该设计应用理念可推广至路桥隧智能建造应用中。

关键词：高速铁路桥梁预应力混凝土简支梁箱形梁智能建造钢筋骨架部品疲劳应力