房山線車站弧形鋼梁焊接變形控制.pdf

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1、器基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)工程Foundation＆StructureEngineering房山線車站弧形鋼梁焊接變形控制曹開彬，李文寶，高著海(北京市市政六建設(shè)工程有限公司，北京100023)摘要：北京市軌道交通房山線車站工程的鋼結(jié)構(gòu)弧形梁是由8段半徑不同的圓弧拼接而成的不規(guī)則構(gòu)件。其結(jié)構(gòu)形式為跨度較大的焊接H型鋼，由于剛度較小，焊接工作量較大，質(zhì)量要求較高，且工地安裝均為高強(qiáng)螺栓連接，精度要求高，因此應(yīng)嚴(yán)格控制焊接變形。根據(jù)構(gòu)件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析焊接變形的主要形式及產(chǎn)生的原因，采取有效的控制措施，防止和減少了焊接變形的發(fā)生，最終使構(gòu)件

2、幾何尺寸偏差和焊接質(zhì)量均滿足要求．為現(xiàn)場(chǎng)安裝奠定了基礎(chǔ)關(guān)鍵詞：地鐵車站；弧形梁；焊接H型鋼；焊接變形；控制措施中圖分類號(hào)：TG404文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號(hào)：1009—7767(2012)04-0128--04WeldingDeformationControlofCurvedSteelBeamofFangshanLineStationCaoKaibin，LiWenbao，GaoZhuhai軌道交通房山線工程是北京市重點(diǎn)工程之一．沿500mmx300mmxl0mmxl6mm。車站鋼結(jié)構(gòu)制作重點(diǎn)線的車站工程更是設(shè)計(jì)新穎，外觀造

3、型獨(dú)特．猶如一張為弧形梁，下面主要討論弧形梁構(gòu)件的主要焊接變形巨大的長(zhǎng)方形紙張卷成圓筒后抽拉而成。車站鋼結(jié)構(gòu)形式及其控制方法。單根弧形梁結(jié)構(gòu)平面圖見圖2。工程的主要構(gòu)件弧形梁屬不規(guī)則的焊接H型鋼．為細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件，剛度較小，控制焊接變形較困難。焊接變形是焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的問題．不但影響結(jié)構(gòu)的尺寸準(zhǔn)確和外形美觀．而且有可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力，從而降低結(jié)構(gòu)的承載能力，甚至產(chǎn)生裂紋，最后使結(jié)構(gòu)體系發(fā)生斷裂破壞，引起事故。因此在弧形梁加工前，根據(jù)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)判斷出主要會(huì)出圖l車站外形效果圖現(xiàn)什么樣的焊接變形，并采取相

4、應(yīng)的焊接變形控制措施尤為重要。1工程概況■——北京市軌道交通房山線工程某車站主體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)／123Ill，寬2lm，最高點(diǎn)距地面22．35m，投影面積為醬～I(xiàn)弧高口2583m，車站整體效果見圖1。鋼結(jié)構(gòu)工程是車站罩棚蛩7300結(jié)構(gòu)的主體，結(jié)構(gòu)造型獨(dú)特，幕墻、裝飾裝修等構(gòu)件均須安裝在其上，主要由80個(gè)鋼牛腿、40根弧形梁、連接I＼／梁、檁條等構(gòu)件組成。鋼牛腿與主體結(jié)構(gòu)邊梁側(cè)面預(yù)埋圖2弧形梁平面圖鐵焊接，弧形梁安裝在鋼牛腿上，連接形式為鉸接。弧形梁間用7根連接梁連接?；⌒瘟簽檩^大的異型構(gòu)2弧形梁焊接變形分析件，由8段半徑不同的圓

5、弧拼接而成，且分為曲率不在實(shí)際生產(chǎn)中，有些焊接變形是不可避免的。出現(xiàn)同的內(nèi)弧梁和外弧梁，內(nèi)外弧連接點(diǎn)是變化的．中間用了焊接變形，就需要花費(fèi)大量的工時(shí)去矯正，當(dāng)發(fā)生連接梁連接?；⌒瘟航Y(jié)構(gòu)為焊接H型鋼，截面尺寸為比較復(fù)雜的變形時(shí)，矯正工作量可能比焊接工作量還128瘩數(shù)術(shù)2012No．4(Ju1．)Vo1．30基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)工程器Foundation&StructureEngineering為參考。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，在理論數(shù)值基礎(chǔ)上應(yīng)適當(dāng)增大開弧長(zhǎng)、限界點(diǎn)弧高與最高點(diǎn)弧高等數(shù)值，將實(shí)際偏差變形收縮量數(shù)值．才能保證弧形梁實(shí)際焊接后達(dá)到設(shè)

6、值與允許偏差值進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見圖7。從圖7中可以計(jì)要求的尺寸，該工程中每根弧形梁增加20mm的焊看出，經(jīng)過采取焊接變形控制措施，焊接后的尺寸誤接收縮量。差均在允許偏差范圍內(nèi)『4J，滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)圖紙要求。3．2剛性固定法弧形梁在鋼制平臺(tái)上拼裝時(shí)．可將其用自制卡具及限位板加以固定來限制焊接變形。剛性固定法可以預(yù)防弧形梁產(chǎn)生撓曲變形和角變形，固定方式見圖6。焊接卡具(自制)和限位板隔1000Trim布置1塊，焊接卡入～具可以限制焊接焊縫1、2時(shí)翼板上端向內(nèi)自由收縮，限位板可以限制翼板下端向外自由擴(kuò)張。實(shí)踐表明’岡0V一一性固

7、定法是控制弧形梁焊接角變形最為有效的措施。l2345678910焊接卡具@1ooo／~置16mill鋼板制成(自制)+展開弧長(zhǎng)實(shí)際誤差值+限界點(diǎn)弧高實(shí)際誤差值十最高點(diǎn)弧高實(shí)際誤差值日逞萼圖7實(shí)際誤差與允許偏差對(duì)比圖5結(jié)論隨著城市的發(fā)展及城市景觀的需求，類似軌道交通房山線車站這樣造型獨(dú)特的工程會(huì)越來越多。雖然圖6剛性固定示意圖車站弧形梁?jiǎn)为?dú)的構(gòu)件結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜，但它屬較大的異型構(gòu)件，剛度較小．先進(jìn)的加工、焊接設(shè)備無用武之3．3焊接工藝選擇地不但降低了工作效率，而且增大了加工制作、焊接1)該工程中所有角焊縫焊接均選用線能量較低

8、變形控制的難度。本文通過分析弧形梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，明的CO氣體保護(hù)焊(GMAW)，不但焊接變形小，而且確主要幾種焊接變形的種類，利用理論計(jì)算和分析，初效率較高。從式(1)中可以看出，縱向焊接收縮量△步估計(jì)出弧形梁構(gòu)件的焊接變形收縮量，制定簡(jiǎn)潔有與系數(shù)K成正比，在焊接材料和其他條件均相同的情效、操作性較強(qiáng)的焊接變形控制措施