一种肋环形加劲浅球壳试验缩尺模型制造技术

本实用新型专利技术公开了一种肋环形加劲浅球壳试验缩尺模型，属于土木工程技术领域。针对肋环形加劲浅球壳试验缩尺模型，按其内、外环梁的内径和经向主肋的曲率半径提出一种既便于加劲浅球壳找型又可旋转及移除的支撑立架的结构和制作方法；按其各扇构件的截面尺寸和连接方式相同的特点，提出一种模型的单扇结构和找型拼接法，即将加劲浅球壳分解为单扇加劲板分别制作，再在支撑立架上找型形成单扇加劲壳后与内、外环梁及相邻扇加劲壳连接。每完成一扇加劲壳的制作、找型和连接，支撑立架旋转一扇的角度进行下一扇的制作，直至整个加劲浅球壳完成，移除支撑立架。本方法结构简单、制作便利、精度高，并且造价低。

A Scale-up Model of Ribbed Ring Stiffened Shallow Spherical Shell

The utility model discloses an experimental scale model of a ring stiffened shallow spherical shell, which belongs to the field of civil engineering technology. According to the experimental scale model of stiffened shallow spherical shell with ring stiffeners, according to the inner diameter of inner and outer ring beams and the curvature radius of directional main ribs, a kind of structure and fabrication method of support frame which is easy to find and rotate and remove the stiffened shallow spherical shell is proposed. According to the same cross-sectional size and connection mode of each sector member, a single sector structure and a method of splicing are proposed for the model, i.e. stiffening. The shallow spherical shell is decomposed into single stiffening plate, which is made separately. Then the single stiffening shell is formed on the support frame and connected with the inner and outer ring beams and adjacent fan stiffening shell. Each stiffening shell is manufactured, shaped and connected, and the supporting frame rotates the angle of one fan to make the next one until the whole stiffening shallow spherical shell is completed and the supporting frame is removed. The method has the advantages of simple structure, convenient fabrication, high accuracy and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种肋环形加劲浅球壳试验缩尺模型
本专利技术涉及土木工程领域，更具体地说，涉及一种肋环形加劲浅球壳试验缩尺模型。
技术介绍
钢结构储罐作为节能减排的重要设备，随着不断增长的工业生产和居民生活的需求而向大容量发展。目前我国储气柜最大容积达到了30万立方米，最大直径达到62.5米；储油罐最大容积为15万立方米，最大直径也达到了60米。这些大型储罐在国民经济中发挥了重大的作用，但是至今我国尚没有钢结构储罐设计规范。肋环形加劲浅球壳因用钢量小、承载力高、制作安装方便和防腐防雷效果好，被用于大型钢结构储罐的顶盖。如中国专利申请，申请号201710056214.4，公开日2017年1月25日，公开了一种半球形球冠网壳的安装方法；其特征是：包括将半球形网壳钢结构划分为纵向主曲面球壳梁、横向主曲面球壳梁、纵向次曲面球壳梁、横向次曲面球壳梁，纵向主曲面球壳梁安装；横向主曲面球壳梁安装；水平环向球壳梁安装；纵向次曲面球壳梁安装；横向次曲面球壳梁安装；拆撑卸载，将受力点逐步转移到主体结构上。此专利技术采用将曲面球壳梁人为划分为纵向主结构、纵向次结构、水平环向加固结构、横向主结构、横向次结构的方法，将空间构件拼装精度控制难度大的问题限制在了主结构安装阶段，将精度控制难度大的构件减少了一半以上，从而使工作效率提高，施工精度更便于控制。但是其是针对于实际构造时候的球壳进行的构造，但是鉴于实际结构尺度较大，缺少试验研究，迫切需要试验数据进行对比分析，检验理论分析的正确性，为规范的制定提供依据。肋环形加劲浅球壳由加劲肋(经向主肋、环向主肋和经向次肋)与顶板焊接而成。试验缩尺模型是按照实际结构的1:20等比例缩小为3米直径的加劲浅球壳。由于构件截面尺寸小，构件之间的连接难度大，模型的精度要求高，需要对缩尺模型及支撑立架的制作方法进行创造性设计。
技术实现思路
1.要解决的技术问题针对现有技术中存在的构件之间的连接难度大，模型的精度要求高的问题，本专利技术提供了一种肋环形加劲浅球壳试验缩尺模型。它可以实现构件之间的连接简单、模型精度高。2.技术方案本专利技术的目的通过以下技术方案实现。一种肋环形加劲浅球壳试验缩尺模型，包括内环梁、外环梁和肋环形加劲浅球壳，肋环形加劲浅球壳由一扇第一加劲壳和若干扇第二加劲壳组合构成；所述内环梁包括一块内环板和若干均匀设置在内环板外侧的内环梁连接板；所述外环梁包括一块带肋外环板和若干均匀设置在带肋外环板内侧上部的外环梁连接板；一扇第一加劲壳和若干扇第二加劲壳内侧环绕焊接在内环梁的内环梁连接板和内环板上；一扇第一加劲壳和若干扇第二加劲壳外侧环绕焊接在外环梁带肋外环板内圈和外环梁连接板上。更进一步的，所述第一加劲壳由第一加劲板找型后制成，第一加劲板包括一块第一顶板，两根第一经向主肋，若干根第一环向主肋，若干根第一经向次肋；两根第一经向主肋设置在第一顶板两侧，第一环向主肋两端分别连接与两根第一经向主肋连接，若干根第一环向主肋等距离分布在第一加劲板上，第一经向次肋两端连接分别两根相邻的第一环向主肋，若干根第一经向次肋均匀设置在第一环向主肋之间。更进一步的，所述第二加劲壳由第二加劲板找型后制成，第二加劲板包括一块第二顶板，一根第二经向主肋，若干根第二环向主肋，若干根第二经向次肋；第二经向主肋设置在第二顶板一侧，第二环向主肋一端连接第二经向主肋另一端延伸至第二顶板边缘，若干根第二环向主肋等距离分布在第二加劲板上，第二经向次肋两端连接分别两根相邻的第二环向主肋，若干根第二经向次肋均匀设置在第二环向主肋之间。更进一步的，所述的第一经向主肋和第二经向主肋为向下开口的型槽。此型槽下部空间的宽度略大于找型立板的厚度，在第一加劲板和第二加劲板找型的时候可以直接卡在找型立板上，防止加劲板的移动，精度更准确。一种肋环形加劲浅球壳试验缩尺模型制作方法，步骤如下：(1)加工制作肋环形加劲浅球壳缩尺模型的内环梁和外环梁；(2)按内环梁内径制作可旋转支撑立架的内立筒、外环梁的内径制作边环板；(3)按第一经向主肋的曲率半径制作两块连接内立筒和边环板的找型立板，形成支撑立架；(4)将内环梁放置在支撑立架的内立筒顶部，内环梁连接板与找型立板一端上部的缺口耦合；(5)将外环梁放置在支撑立架的边环板外侧，两者环向耦合；外环梁连接板与找型立板另一端上部的缺口耦合；(6)加工第一经向主肋、第一环向主肋和第一经向次肋，将各加劲肋与第一顶板进行焊接，完成第一加劲板的制作；(7)将第一加劲板放置在两块找型立板上，将两根第一经向主肋分别与两块找型立板扣合，按照设计要求的曲率半径找型，完成第一加劲壳的成型；(8)将第一加劲壳与内环梁、外环梁焊接固定；(9)抬起内环梁、外环梁以及与其连接的将第一加劲壳，将支撑立架旋转一扇加劲壳的角度；(10)加工第二加劲板，重复步骤(7)、(8)和(9)进行第二加劲壳的找型和焊接固定；(11)在找型立板上边缘，将第二加劲壳的第二顶板与第一经向主肋在相交处进行焊接；(12)将连接成整体的两扇加劲壳旋转一扇的角度，重复步骤(10)和(11)完成肋环形加劲浅球壳整体的找型和连接，完成后将支撑立架移除。更进一步的，所述支撑立架包括一个内立筒、两块找型立板和一块边环板；找型立板竖直围绕设置于内立筒外缘，找型立板一端与内立筒外缘固定连接，找型立板另一端底部与边环板平面固定。更进一步的，两块找型立板的两端部的上部分别设置有槽口，两端的槽口分别与内环梁连接板和外环梁连接板耦合；靠近槽口内立筒下部与内立筒上平面一致；更进一步的，找型立板上表面的曲率半径与加劲壳的经向主肋的曲率半径一致。更进一步的，步骤(8)和(10)中采用冷焊或氩弧焊将各加劲肋与隔扇的平面顶板进行焊接。更进一步的，步骤中用按压或轻锤的方法两根第一经向主肋与两块找型立板扣合。3.有益效果相比于现有技术，本专利技术的优点在于：(1)本方案使用可旋转的支撑立架，仅配两块立板，省去满堂撑的支模材料，节省了制作支撑立架的支撑材料、节约成本，也省去了制作支模的时间和人工，大大提高了效率；(2)本方案采用加劲壳的经向主肋的曲率半径一致的找型立板，找型立板外边缘的形状精确，便于加劲壳找型和连接，直接使用，制作时候更加方便快捷；(3)本方案先制作各扇加劲板，再在支撑立架上找型、焊接固定成肋环形加劲浅球壳，在否一扇加劲板有修改时候可以方便的进行拆卸和替换，中间过程可控；(4)本方案具有造价低、精度高和加工制作方便等优点，适用于肋环形加劲浅球壳缩尺模型的制作，也可推广至实际工程的建造，具有广阔的应用前景。附图说明图1：为支撑立架的示意图；图2：为内环梁和外环梁整体的示意图；图3：为内环梁的部分放大示意图；图4：为外环梁的部分放大示意图；图5：为支撑立架与内环梁、外环梁连接的示意图；图6：为第一加劲板的示意图；图7：为第二加劲板的示意图；图8：为略去第一经向次肋的第一加劲壳找型的示意图；图9：为内环梁的连接板与找型立板耦合的示意图；图10：为第一经向主肋与找型立板扣合的示意图；图11：为略去第二经向次肋的第二加劲壳找型的示意图；图12：为第二加劲壳与第一加劲壳连接节点的示意图；图13：为略去第一经向次肋和第二经向次肋的肋环形加劲浅球壳缩尺模型的示意图。图中标号说明：1、支撑立架；101、内立筒；102、找型立板；103本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种肋环形加劲浅球壳试验缩尺模型，其特征在于：包括内环梁(2)、外环梁(3)和肋环形加劲浅球壳(8)，肋环形加劲浅球壳(8)由一扇第一加劲壳(6)和若干扇第二加劲壳(7)组合构成；所述内环梁(2)包括一块内环板(201)和若干均匀设置在内环板(201)外侧的内环梁连接板(202)；所述外环梁(3)包括一块带肋外环板(301)和若干均匀设置在带肋外环板(301)内侧上部的外环梁连接板(302)；一扇第一加劲壳(6)和若干扇第二加劲壳(7)内侧环绕焊接在内环梁(2)的内环梁连接板(202)和内环板(201)上；一扇第一加劲壳(6)和若干扇第二加劲壳(7)外侧环绕焊接在外环梁(3)带肋外环板(301)内圈和外环梁连接板(302)上。

【技术特征摘要】
1.一种肋环形加劲浅球壳试验缩尺模型，其特征在于：包括内环梁(2)、外环梁(3)和肋环形加劲浅球壳(8)，肋环形加劲浅球壳(8)由一扇第一加劲壳(6)和若干扇第二加劲壳(7)组合构成；所述内环梁(2)包括一块内环板(201)和若干均匀设置在内环板(201)外侧的内环梁连接板(202)；所述外环梁(3)包括一块带肋外环板(301)和若干均匀设置在带肋外环板(301)内侧上部的外环梁连接板(302)；一扇第一加劲壳(6)和若干扇第二加劲壳(7)内侧环绕焊接在内环梁(2)的内环梁连接板(202)和内环板(201)上；一扇第一加劲壳(6)和若干扇第二加劲壳(7)外侧环绕焊接在外环梁(3)带肋外环板(301)内圈和外环梁连接板(302)上。2.根据权利要求1所述的一种肋环形加劲浅球壳试验缩尺模型，其特征在于：所述第一加劲壳(6)由第一加劲板(4)找型后制成，第一加劲板(4)包括一块第一顶板(401)，两根第一经向主肋(402)，若干根第一环向主肋(403)，若干根第一经向次肋(404)；两根第一经向主肋(402)设置在第一顶板(401)两侧，第一环向主肋(403)两端分别连接与两根第一经向主肋(402)连接，若干根第一环向主肋(403)等距离分布在第一加劲板(4)上，第一经向次肋(404)两端连接分别两根相邻的第一环向主肋(403)，若干根第一经向次肋(404)均匀设置在第一环向主肋(403)之间。3.根据权利要求1所述的一种肋环形加劲浅球壳试验缩尺模型，其特征在于：所述第二加劲壳(7)由第二加劲板(5)找型后制成，第二加劲板(5)包括一块第二顶板(501)，一根第二经向主肋(502)，若干根第二环向主肋(503)，若干根第二经...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾冬云，高展，刘健文，朱其麟，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：新型
国别省市：安徽,34