應(yīng)用反變形胎架降低鋼箱梁面底板u肋焊接變形率

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1、應(yīng)用反變形胎架降低鋼箱梁面底板U肋焊接變形率(武漢一冶鋼結(jié)構(gòu)有限責(zé)任公司,武漢430415)摘要：本工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)橋梁上部結(jié)構(gòu)采用等截面或變截面鋼結(jié)構(gòu)斜腹板連續(xù)箱梁，根據(jù)橋面寬度不同其橫截面采用一箱四室或一箱多室箱梁結(jié)構(gòu)。在單元件面底板U肋焊接過(guò)程中焊接變形較為嚴(yán)重；對(duì)此，首先采用反變形焊接胎架，利用CO2氣體保護(hù)自動(dòng)小車(chē)進(jìn)行焊接，從而降低面底板U肋焊接的變形率。提高焊接質(zhì)量，有效的控制焊接過(guò)程中產(chǎn)生焊接變形，降低火焰校正時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。關(guān)鍵詞：鋼箱梁反變形胎架U肋變形率1.工程概述武漢市二環(huán)線漢口段（江漢二橋～建設(shè)大道）工程起于江漢二橋漢口岸，止于二七長(zhǎng)江大橋引橋，全長(zhǎng)約11K

2、m，其中高架橋段長(zhǎng)約9.7Km，鋼結(jié)構(gòu)箱梁橋體安裝在混凝土支墩上，分散分布在一、二、四、五標(biāo)段沿途15個(gè)路口段，共有18個(gè)聯(lián)長(zhǎng)（含匝道），最長(zhǎng)聯(lián)長(zhǎng)段為竹葉山路口，長(zhǎng)度186m，橋?qū)?0m～45m，重量約3500t；最短聯(lián)長(zhǎng)段位于漢西二路路口，長(zhǎng)度65m，橋?qū)挒?6m，跨數(shù)為1跨。鋼箱梁主線總長(zhǎng)度約2112.5m，匝道全長(zhǎng)325.5m，總重量約32650t。2.工程技術(shù)難點(diǎn)及措施2.1工程技術(shù)難點(diǎn)1）鋼箱梁為全焊鋼結(jié)構(gòu)，節(jié)段單板厚度與剛度較小，焊縫密集。因此，如何控制其焊接變形和焊接殘余應(yīng)力，保證鋼箱梁面底板U肋焊接變形是鋼箱梁制造的難點(diǎn)。2）鋼箱梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜，面底板U肋數(shù)量較多，長(zhǎng)度

3、均在12mm以上，焊接的時(shí)候容易長(zhǎng)生焊接變形，不容易校正。3）焊接質(zhì)量應(yīng)為箱形梁制造中的重中之重，特別要控制U肋與頂、底板焊接“透而不漏”，不能焊穿。4）針對(duì)此工程，要制定詳細(xì)的施工組織設(shè)計(jì)，施工制作方案，所有類(lèi)型的焊縫在焊接前應(yīng)作工藝評(píng)定試驗(yàn)，編制完善的焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)報(bào)告。2.2技術(shù)措施1）根據(jù)本工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，焊接節(jié)點(diǎn)形式，母材類(lèi)型進(jìn)行焊接工藝評(píng)點(diǎn)及制定相應(yīng)的焊接工藝卡。采用合理的焊接順序，焊接方位來(lái)保證鋼箱梁的整體焊接質(zhì)量。2）對(duì)鋼箱梁面底板U肋焊接在專(zhuān)門(mén)的焊接胎架中進(jìn)行，通過(guò)胎架剛性固定，控制焊接收縮和焊接變形。3）要建立一套完整的工藝編制書(shū)和審核制度，其好處是在開(kāi)工之初

4、即先預(yù)計(jì)到工程進(jìn)行中的問(wèn)題，即自己提問(wèn)題解決問(wèn)題。通過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)量控制來(lái)保證鋼箱梁面底板U肋的焊接質(zhì)量。3.鋼箱梁面底板U肋的焊接3.1鋼箱梁面底板U肋焊接產(chǎn)生的四種變形（見(jiàn)圖1）1)角變形2)縱向收縮變形3）橫向收縮變形4）縱向面外彎曲變形圖13.2四種變形產(chǎn)生的原因：1）焊接時(shí)，U型肋角焊縫和周?chē)鸁嵊绊憛^(qū)的鋼材在凝固和冷卻過(guò)程中會(huì)發(fā)生收縮，導(dǎo)致板單元的縱向和橫向收縮變形以及縱向面外彎曲變形。2）由于是在面板的單側(cè)施焊，沿面板的厚度方向存在溫度梯度，所以面板有U型肋角焊縫的一面比另一面發(fā)生了更大的收縮，在焊縫處形成了角變形。3）在實(shí)際情況中，板單元的整體變形是由四種基本形式組合的復(fù)

5、雜變形。3.3對(duì)產(chǎn)生四種變形的原因分析：由于在焊接面底板U形肋角焊縫時(shí)會(huì)產(chǎn)生相變應(yīng)力、熱應(yīng)力等使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生收縮變形，由于面底板與U肋的剛度不同，從而產(chǎn)生不同的收縮引起不同的變形。1）鋼板與縱肋焊接后，根據(jù)焊接收縮原理，縱肋產(chǎn)生彎曲變形大于面板產(chǎn)生的彎曲變形，所以面板抵抗不了U肋產(chǎn)生的變形。故而形而隨縱肋產(chǎn)生變形。2）板塊橫向變形，板單元U形角焊縫在面板單側(cè)，在焊接u形肋縱向焊縫時(shí)，由于面板兩面受熱不同而在面板厚度方向產(chǎn)生溫度梯度，在有u形肋的一面產(chǎn)生較大的收縮，所以面板產(chǎn)生橫向彎曲。4.面底板U肋焊接完變形的校正面底板U肋焊接完后一旦產(chǎn)生變形可采用火焰加熱的方法加以矯正。對(duì)于鋼板橫向

6、彎曲變形，可以沿縱肋焊接方向，在焊縫背面用火焰烤直道，使焊接殘余應(yīng)力重新分布，由于鋼板兩面受熱不同，冷縮后變形量不同，從而達(dá)到矯正的目的。對(duì)于面底板縱向彎曲變形可以在U肋上部，間隔一定距離用火焰烤三角形，利用三角形冷卻達(dá)到矯正的目的采用火焰加熱的方法矯正，焊接變形存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：1）由于面底板U肋焊接完會(huì)產(chǎn)生的變形較大，采用火焰校正工作量大，火焰校正變形不容易控制。2）火焰校正的溫度如果控制不好，會(huì)損害鋼板的力學(xué)性能。3）火焰校正時(shí)需要的人工較多，同時(shí)，會(huì)造成氣體的浪費(fèi)。5.利用反變形胎架來(lái)降底鋼箱梁面底板U肋焊接的變形率面底板U肋角焊縫焊接采用CO2氣體保護(hù)自動(dòng)焊機(jī)施焊，

7、采用CO2氣體保護(hù)自動(dòng)焊機(jī)焊接時(shí)產(chǎn)生的線能量不大，且焊接運(yùn)行均勻，所產(chǎn)生的焊接應(yīng)力分布有規(guī)律。經(jīng)過(guò)對(duì)一個(gè)聯(lián)長(zhǎng)的面底板U肋施焊試驗(yàn)，確定其焊后變形趨勢(shì)及量值，針對(duì)這些變形方向和量值設(shè)計(jì)反變形焊接胎架，給單元件在焊接前施加反方向等變形量值的預(yù)變形，使焊后變形量正好與其反變形量相抵消。經(jīng)過(guò)對(duì)一個(gè)聯(lián)長(zhǎng)的焊接驗(yàn)證：?jiǎn)卧附雍蟮淖冃蔚玫接行У目刂?。為了使面板單元件U形肋焊接熔深及成形更，,將反變形焊接胎架傾斜一定角度，使焊接質(zhì)量大大提高。即將焊接胎架做成左右可轉(zhuǎn)動(dòng)，剛度較大的胎