大跨钢结构箱梁桥现场焊接施工分析

2018-01-03曹玉军

设备管理与维修 2017年12期

关键词：钢箱梁箱梁钢结构

曹玉军

（中交二航局结构工程有限公司，湖北武汉 430000）

大跨钢结构箱梁桥现场焊接施工分析

曹玉军

（中交二航局结构工程有限公司，湖北武汉 430000）

钢箱梁具有施工质量轻、施工周期短等优点，在城市立交工程中得到了广泛的应用。在钢箱梁施工过程中，焊接施工是非常重要的一个环节，对工程质量有比较大的影响。以实际工程为例，首先进行工艺评定，然后对大跨度钢结构箱梁桥现场焊接施工技术进行具体分析和探讨。

钢结构箱梁桥；焊接工艺；横隔板

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.12.40

0 工程概况

某大跨钢结构箱梁桥在施工时，钢箱梁梁高为1.4 m，F匝道钢桥的总长度为43.91 m，位于半径900 m的竖向曲线，最高点桩号FK0+265。在加工钢箱梁时，外侧边缘预拱度为19 cm。内侧边缘的预拱度为1.8 cm，匝道钢桥中施工长度为4492 m。以此工程为例，对大跨度结构箱梁桥现场焊接施工技术进行分析和探讨。

1 工艺评定

1.1 焊接工艺评定流程

（1）在进行钢结构制作工作前，必须完成焊接工艺的评定工作，编制焊接工艺的相关依据就是焊接工艺评定。在进行评定试验的过程中，所选择的母材应该尽量和产品保持一致，试板的制备应该尽量选择和产品一致的母材。

（2）拟定焊接工艺相应的评定方案。

（3）依据相关设计图纸以及相关规定，对焊接工艺进行评定验证，然后再编写焊接工艺规程，编写的依据为相应的焊接工艺评定报告。

（4）在焊接工艺评定中，需要进行温度冲击试验。

（5）只有经过监理工程师审核通过后，相应的焊接工艺评定试验所提供的结果才能生效。同时需要后续的生产过程中，进行追踪，检查，然后对工艺进行补充和完善。一旦发现有质量不稳定或者质量低下的产品出现，应该立即停止使用。

（6）试验报告经过相应的审批后，需要进行各种接头的焊接工艺指导书的编写。监理工程师批准后，方可投入使用。

1.2 剪力钉焊接工艺评定

剪力钉的焊接工艺评定流程：（1）应该编制焊接工艺的计划用书；（2）对焊接工艺进行评定；（3）确定焊接工艺卡[1]。

1.3 火焰切割工艺评定

（1）在加工钢材工作前，火焰切割工艺的评定，所用到的就是具有代表性的试件。如果在切割工作前，相关钢材已经做过除锈预处理同时已经喷上车间底漆，那么进行切割工艺的评定工作中，相关试件也需要涂抹相同的底漆。

（2）在进行火焰切割工艺评定的过程中，如果钢材厚度等于20mm，那么相关评定结果对厚度＜20mm的钢材也适用，如果钢材厚度等于40mm，那么，其工艺评定结果适用于厚度处于20mm和40mm之间的钢材；如果钢材厚度超过40mm，那么钢材厚度每增加10mm，就需要进行一次工艺评定[2]。

（3）在进行火焰切割评定试验的过程中，需对热量进行验证，同时证明一下内容：①确保切割面不存在任何裂纹；②保证局部硬度＜350 HV；③不存在对结构使用性能产生影响的威胁。

2 施工过程

2.1 三维建模

图1为凭借Solidworks所建立的电子模型。精准的计算涂抹面积以及吊装重量，同时调整钢构件焊接顺序。

图1 横隔板三维图

2.2 工厂内加工

（1）测量放样工作需要具体依据钢箱梁平向、纵向以及横向数据进行，必须制作专用胎架，然后焊接牢固，同时应该及时采取预压措施。

（2）按照放样尺寸进行下料。在具体施工过程中，应该严格依据相关的工艺要求，对切割边缘加工余量以及焊接收缩量进行预留。在实施气割工作前，应该保证切割区域不存在铁锈以及污物，完成气割后应该及时对飞溅物以及熔渣进行清除[3]。

（3）组装制作箱梁立体单元需要在胎架上完成。首先将底板坡口朝下进行放置，为了使台架上的定位标记线和底板单元的定位线互相重合，需要对胎架上的底板位置进行调整，在这个过程中，还需特别注意底板边缘的预拱值；箱梁立体单元的具体组装顺序为：先底板后中腹板、先底板后横隔板、先底板然后边腹板最后顶板。

箱梁的组装以及焊接工作要在胎架上完成，然后进行矫正修磨，继而开始相邻单元的对口拼接工作。

2.3 影响精度的关键工艺

2.3.1 箱梁尺寸控制

文章所涉及到的箱梁结构具体为扁平钢箱梁，属于全焊板系结构。在设计钢箱梁结构的过程中，具有较高的几何精度要求，同时以制作假设的特点为基础。在制作过程中，为了尽可能的降低温差对板单元定位精度造成影响，同时也是为了更好的控制钢箱梁的拼装精度，需将关键部位的拼装定在日出前、晚上或阴天进行，比如边副板单元的定位等[4]。

2.3.2 焊接变形控制

在进行焊接箱梁的过程中，会对箱梁板尺寸产生一定的影响，进而会造成箱梁结构的线性变化。为了避免焊接残余变形情况的发生，必须依据箱梁的相关结构特点，针对焊接前、焊接中以及焊接后采取合理的措施进行控制。

（1）焊接工作前，需对收缩量进行合理设置。通过对钢梁结构的几何尺寸控制点以及钢梁结构的相关特点进行研究可知，焊接横向收缩量会因为相邻段对接收缩量匹配以及宽度受到影响外，凭借一定的焊后处理措施，其他项点都可以达到相应的焊接精度要求。对制作钢梁段的几何尺寸进行控制的关键因素在于能否精准的对焊接横向收缩量进行控制。

（2）焊接过程中的控制要点。在具体焊接施工过程中，焊接顶一记底板的时候，应该使用实心焊丝CO2气体进行保护焊打底，然后再应用埋弧自动焊填充盖面的单面焊双面成型技术。在进行焊道打底的过程中，很容易出现焊接不良问题，诸如马板根部出现收缩孔、反面成型不良以及弧坑裂纹等。在具体施工过程中，需要严格对焊道的相关工艺参数进行控制，在焊接熄弧处的过程中，为了能有效地解决此类根部熔合不良的问题，需凭借回焊20mm或者加快接头速度，同时仔细考察焊接间隙是否有过大或者过小的现象，采用向前推活拉的方式加以解决。另外，完成首道埋弧自动焊缝后，再将衬垫去除，旨在对受热下坠的焊缝金属进行推托[5]。为了能够尽量缩小焊接变形，首道焊道完成焊接后，焊缝温度降低到一定程度后将马板进行拆除。在钢箱梁具体的焊接施工进行中，为了可随时对焊接变形以及焊接收缩量进行控制，必须严格依照相应的焊接顺序进行焊接。完成首个区域全部构件的焊接拼装后，对其进行测量，然后将相关数据进行整理，形成报告。在具体施工过程中，各个阶段的焊接需要在20℃或20℃相近温度条件下进行，如果不能满足温度条件，则需进行精准的计算，确定标高值。

（3）焊接完成后对变形进行矫正。如果T型钢梁焊接后发生变形，应该使用火焰进行矫正，如果是因为角焊缝而造成的变形，通常采用的矫正办法为：凭借中性火焰，顺着焊缝对应的背面凸起部位进行加热，加热的方向始终保持线状。