浅谈钢箱梁桥变形控制

浅谈钢箱梁桥变形控制

黄太林

中国二冶集团有限公司 内蒙古包头 014010

摘要：近年来我国基础建设高速发展，尤其在道路桥梁板块显得尤为突出，而钢结构箱型截面桥梁应用的更加广泛，钢结构具有自重轻、承载力强，工厂预制作业、现场吊装拼接施工。钢箱梁加工制作，应严格控制各个工序质量，特别是对各种变形的控制，以确保工程进度。

关键词：钢箱桥、变形、焊接、矫正

1. 工程概况

本文以我公司正在施工的兰州西固柴家峡大桥钢箱梁工程为背景阐述变形控制，该工程位于兰州市西固区，是甘肃省兰州市的核心工业区。本工程起止桩号为K8+900-K10+150全线长1250m，西侧与高架桥顺接，东侧与北环路地面道路顺接。主桥设计跨径：46m+54m+364m+54m+45m+39.862m。桥面宽度为35.5m，主桥为斜拉桥，桥塔采用A字形高低塔布置，双塔双索面，半漂浮体系，南岸桥塔塔高102m、北岸桥塔塔高118m，钢箱梁采用半封闭式双箱断面，梁高3.0m，斜拉索采用拉板式锚固主梁上。

2. 变形产生的原因

通过实际制作总结出钢箱梁制作过程中产生变形主要表现在以

下方面：

1、板单元下料时产生的

钢板在受热不均匀时，就会产生不同的翘曲，特别是在剖口加工时尤为突出。

2、在板单元拼接过程中，铆工装配U型肋及底板时，间隙较

大且分布不均匀，焊接时产生扭曲变形。

3、由于钢箱桥板单元各个主材零件在宽度及长度方向上均需

要接料，制作过程中未对阶段板进行预修理，或做反变形导致后期焊接变形较大。

4、钢箱梁是全焊接结构，内部有大量的对接接头、熔透或角

接接头等多种接头形式及各种不同焊接位置，且焊缝要求级别高，同时钢板厚度与刚度较小，焊缝密集，特别是支座处结构复杂，受力集中，焊后残余应力与焊接变形难以控制。

3. 控制变形措施

1、下料变形控制措施

在下料过程中采用数控等离子进行下料，利用多嘴头同时切割可有效地保证受热均匀控制变形，对于剖口加工，薄板采用刨边机加工，厚板采用多台半自动切割机对称同时作业保证钢板热传递均匀，可使成型后的零部件平整，减少翘曲等现象产生。

2、焊接变形控制

无论是制作过程中间隙大或是接料或是其他处零部件组合都需要焊接，而焊接变形是整个钢箱梁变形控制的关键，也是最为复杂难易控制的工序，通过本工程可以归纳以下几种方法。

1. 加强装配精度

铆工在组对U型肋之前，应用水准仪检查单元板所在的胎具是否平整，然后在板上画出U型肋所在的位置，将U肋放置在相应位置，观察U肋与底板是否接触紧密，没有间隙，若出现间隙需要将U肋进行修理，保证与板接触没有间隙。

2. 严格按照焊接工艺评定加工零件剖口

箱梁焊缝坡口形式设计中，在保证焊接质量的前提下，选用焊缝填充金属少的坡口形式对减小焊接收缩变形有利。 各种部位的T型和十字型焊接工艺初步确定如下：开不对称K型坡口，在大坡口面以CO2气体保护焊打底，然后连续焊接；达到设计要求的焊角高度；在小坡口面以碳弧气刨或打磨方法清根，然后连续焊接；达到设计要求的焊角高度。

3. 板单元焊接时先做反变形，如图所示：

有U肋结构的单元件采用预变形船形位置焊接胎架焊接，其它结构的单元件采用预变形焊接胎架焊接。

4. 选择合适的焊接参数及工艺方法。

施焊前，进行焊接工艺评定，根据合格的评定报告进行焊接，

焊接过程中采用工装进行固定，减小变形；不同的焊接方法，将产生不同的温度场，形成的热变形也不相同。一般来说，自动焊比手工焊加热集中，受热区窄，变形较小。CO2气体保护焊焊丝细，电流密度大，加热集中，变形小。

（5）选择合理的施焊顺序和方向

箱粱平放于经过测平的平台上，先由4人对称二保焊，按分段退步顺序施焊控，将箱粱内4条主焊缝做封底焊接，焊脚高8mm，均匀、对称焊接有效的减少变形。

（6）优化设计方案，实施合理的焊接工艺

为了减少焊接后发生的变形，一般现场宜选用可以限制电流的最低使用值，同时也减少了输出热量，如现场采用的二氧化碳的气体保护焊，它采用了成形性好药芯焊丝，另外，对于钢箱梁的箱形钢板较厚的且焊缝多的、截面大的，焊接时应注意焊接的顺序，尽量先焊接收缩变化明显的，接下来再焊接收缩不明显的。在结构上来说，焊接变形最容易发生在钢箱梁的部件中腹板向内收缩而且变形程度很大，因为腹板是焊接中第一条重要的焊缝，接头自由，易发生变形，一般采用分阶段退焊法。

结束语

总而言之钢箱梁在制作过程中变形是一种普遍现象，而焊接变形是其中最常见的，虽然不能完全控制，若果不能有效控制，将会大大影响施工进度及制作精度更有可能造成构件报废，通过本文的应对措施使其变形达到最小，不仅使使构件达到符合质量标准的目的，而且还能提高加工精度，提高工作效率，减少施工工期。

参考文献

[1] 81-2002建筑钢结构焊接技术规程 [S] 北京，中国建筑出版社，2007

[2] 李占文，李树文，焊接结构变形控制与矫正[M] 北京：化学工业出版社，2010

[3] 兰州西固柴家峡大桥钢箱梁制作方案