鋼管混凝土拱橋管節(jié)點(diǎn)焊接裂紋成因分析及預(yù)防

《鋼管混凝土拱橋管節(jié)點(diǎn)焊接裂紋成因分析及預(yù)防》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com公路交通技術(shù)2010年2月第1期TechnologyofHighwayandTransportFeb．2010No．1鋼管混凝土拱橋管節(jié)點(diǎn)焊接裂紋成因分析及預(yù)防白玉慧，陳枯，程振國(1．重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院，重慶400074；2．湖北省荊門市交通局，湖北荊門448000)摘要：鋼管混凝土拱橋管節(jié)點(diǎn)經(jīng)常存在結(jié)構(gòu)不連續(xù)加工和焊接缺陷，在主支管連接的接頭區(qū)，容易出現(xiàn)焊接裂紋，隨著裂紋不斷擴(kuò)展，將導(dǎo)致整個(gè)構(gòu)件破壞，從而影響結(jié)構(gòu)的服役安全性和耐久性。對(duì)管節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和焊接裂紋產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，提

2、出避免管節(jié)點(diǎn)焊接裂紋產(chǎn)生的預(yù)防措施。關(guān)鍵詞：鋼管混凝土拱橋；管節(jié)點(diǎn)；焊接裂紋；成因；預(yù)防文章編號(hào)：1009—6477(2010)01—0082—03中圖分類號(hào)：U448．22文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：BAnalysisofCausesofWeldingCracksonTubeNodesinSteelTubeConcreteArchBridgesandPreventionBAIYuhui，CHENZhe，CHENGZhenguo近年來，隨著鋼管混凝土拱橋的迅速發(fā)展，管剪載荷實(shí)質(zhì)上為位于節(jié)點(diǎn)同一平面內(nèi)同一側(cè)的其它結(jié)構(gòu)在橋梁建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用

3、。鋼管混凝土支管所平衡；在T形和Y形節(jié)點(diǎn)中，支管中的沖拱橋中多采用主支管直接相貫焊接的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造形剪載荷被弦桿中的剪力平衡【lJ。圖1是K型管節(jié)點(diǎn)式。對(duì)焊接管結(jié)構(gòu)而言，節(jié)點(diǎn)是關(guān)鍵部位，也是的基本形式，管節(jié)點(diǎn)幾何形式參數(shù)與以下幾個(gè)因數(shù)整個(gè)結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。一般情況下，管節(jié)點(diǎn)在焊相關(guān)：弦桿徑厚比T，T=D／2T；偏心距e；管徑接部位不可避免地存在著結(jié)構(gòu)的不連續(xù)加工和焊比／3，／3=d／D；壁厚比7，丁=t／?。恍睏U交角9；接缺陷。在支主管連接的相貫線處，由于焊接殘支桿長(zhǎng)度與支桿外半徑之比Ot，=2l／d。余應(yīng)力和應(yīng)力集中現(xiàn)象的存在，

4、在交變載荷作用下，接頭高應(yīng)力區(qū)的危險(xiǎn)點(diǎn)很容易產(chǎn)生疲勞破壞。隨著疲勞裂紋的不斷擴(kuò)展，最后導(dǎo)致整個(gè)構(gòu)件承載能力喪失，從而影響結(jié)構(gòu)的服役安全性和耐久性。管節(jié)點(diǎn)除了發(fā)生疲勞斷裂破壞外，還易發(fā)生沖剪破壞、塑性變形、脆性斷裂破壞。因此，管節(jié)點(diǎn)的安全性、可靠性對(duì)鋼管混凝土拱橋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用壽命影響至關(guān)重要。本文簡(jiǎn)要介紹鋼管混凝土拱橋中管節(jié)點(diǎn)處焊接裂紋形成的原因以及圖1管節(jié)點(diǎn)的基本形式預(yù)防裂紋形成的有效控制措施。管節(jié)點(diǎn)具有下列特點(diǎn)：1)結(jié)構(gòu)剛度大。由于管節(jié)點(diǎn)處的支管大都采1管節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)用鋼板卷制而成，自身剛度大，弦管在很短長(zhǎng)度范鋼管混凝土

5、拱橋中，管節(jié)點(diǎn)是由幾個(gè)主支管交圍內(nèi)及不同空間方向上集中了2個(gè)或更多個(gè)支管，匯而成的三維空間薄壁結(jié)構(gòu)，應(yīng)力分布十分復(fù)雜。管節(jié)點(diǎn)處剛度更大。這種構(gòu)造對(duì)滿足管節(jié)點(diǎn)處的強(qiáng)其中節(jié)點(diǎn)是連接各個(gè)桿件的關(guān)鍵部位，也是最薄弱度有利，但卻增大了管節(jié)點(diǎn)焊接的拘束度，對(duì)管節(jié)的環(huán)節(jié)，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)的破壞往往導(dǎo)致與之相連若干桿點(diǎn)焊接不利。件的失效，從而使整個(gè)結(jié)構(gòu)破壞。根據(jù)各節(jié)點(diǎn)支管2)管節(jié)點(diǎn)處弦管與支管的壁厚較大。如弦管在每個(gè)載荷工況下具體的載荷形式，節(jié)點(diǎn)可分為的厚度為3O一50mm，而與其相連的支管厚度為K、T或Y形等類，K形節(jié)點(diǎn)即是一個(gè)支管中的沖20—4

6、0mm，如此厚的管件連接處焊接加工的坡口收稿日期：2009—07—09作者簡(jiǎn)介：白玉慧(1982一)，女，山西省朔州市人，在讀研究生學(xué)兔兔www.xuetutu.com2010年第1期白玉慧，等：鋼管混凝土拱橋管節(jié)點(diǎn)焊接裂紋成因分析及預(yù)防83較大，焊接工作量較大，難度也大。并且由于管節(jié)和母材表面上的鐵銹油污等雜質(zhì)，在施焊時(shí)經(jīng)電點(diǎn)處空間位置狹小，有時(shí)需數(shù)個(gè)焊接人員同時(shí)焊弧熱分解而給焊縫中帶人氫，而擴(kuò)撒氫會(huì)造成氫接，也增加了焊接的工作難度。脆，促使增大冷裂紋的傾向。3)弦管與支管所用材料強(qiáng)度高。尤其是弦管焊接時(shí)，在高溫條件下，大

7、量的氫溶解在溶在此位置一般采用具有z向性能的Q345，其屈服池中，在隨后的冷卻過程中，由于溶解度急劇降強(qiáng)度為345MPa，抗拉強(qiáng)度為550MPa。而支管所低，氫將極力逸出，但因焊接時(shí)冷速過快，使氫用材料一般為Q345或Q235，其強(qiáng)度較高，增大來不及逸出而保留在焊縫金屬中，焊縫中的氫處了保證焊接質(zhì)量的難度。于過飽和狀態(tài)。隨著放置時(shí)間的增加，部分氫從由以上管節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知，管節(jié)點(diǎn)焊接難焊縫中逸出，部分氫則擴(kuò)散到鋼微缺陷處，成為度大，焊接質(zhì)量難保證，特別容易形成焊接裂紋。殘余氫，而這些殘余氫繼續(xù)對(duì)焊縫起作用，成為冷裂紋的罪魁

8、禍?zhǔn)讅”1。2裂紋成因分析2)材質(zhì)淬硬對(duì)裂紋的影響。鋼管混凝土拱橋中管結(jié)構(gòu)所用材料為Q345C，鋼的淬硬傾向主要決定于其化學(xué)成分、鋼管是優(yōu)質(zhì)低合金高強(qiáng)鋼，其化學(xué)成分和力學(xué)性能分別厚度、焊接工藝和冷卻條件等，其中化學(xué)成分有見表1和表2。很大的影響。鋼的淬硬傾向越大，越易產(chǎn)生裂紋。鋼管混凝土拱