橋梁鋼結(jié)構(gòu)焊接變形及矯正方法

摘要：

橋梁在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)焊接作業(yè)的時(shí)候最大的問(wèn)題便是焊接時(shí)鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，這一變形不僅會(huì)影響鋼結(jié)構(gòu)在橋梁建設(shè)中的安裝，還會(huì)影響整個(gè)橋梁工程的施工質(zhì)量。本文分析探討了橋梁的鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的成因，并提出了在焊接作業(yè)的時(shí)候如何有效的控制鋼結(jié)構(gòu)變形以及對(duì)變形的鋼結(jié)構(gòu)的矯正辦法。

現(xiàn)今，我國(guó)的橋梁工程大力發(fā)展，橋梁工程的施工技術(shù)也有了極大的進(jìn)步，在橋梁建設(shè)中廣泛的使用鋼結(jié)構(gòu)焊接框架，這種框架強(qiáng)度高、質(zhì)量小且具有較好的韌性，在安裝時(shí)也較為簡(jiǎn)單方便。但是隨著使用的增多，該結(jié)構(gòu)所存在的問(wèn)題也日漸顯現(xiàn)出來(lái)，尤其是由于焊接而引起的變形問(wèn)題對(duì)于橋梁工程有了很大的影響。

1.橋梁鋼結(jié)構(gòu)在焊接時(shí)變形的原因

焊接的原理是將鋼鐵在高溫下熔化使其和原材料一起凝固成永久性的連接體。而焊接時(shí)的局部的高溫就會(huì)使得焊件整體受熱不均勻，從而產(chǎn)生不均勻的熱膨脹，使得焊件整體變形。在變形的時(shí)候，對(duì)于部分鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)成型的焊件，則不能夠自由變形，從而使得焊件產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力，而這種拉應(yīng)力也會(huì)促使鋼材發(fā)生形變。從形變的原理進(jìn)行分析，影響鋼材變形主要是由焊接的方法、焊接的參數(shù)以及焊接的具體部位、形狀和焊件的自身性質(zhì)。常見的變形情況主要有橫縱向的收縮變形以及彎曲變形、角度擴(kuò)張和扭曲等。尤其是在進(jìn)行立體操作的時(shí)候，在后期的焊接工作中的焊件部件會(huì)受到前面所焊接而成的結(jié)構(gòu)的變形約束而在焊接體的內(nèi)部形成扭曲，最后產(chǎn)生扭曲變形。

2.橋梁鋼結(jié)構(gòu)在焊接時(shí)對(duì)變形的有效控制辦法

在對(duì)橋梁的鋼架結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接時(shí)，由于焊接時(shí)，材料受熱而導(dǎo)致的熱脹冷縮是無(wú)法避免的，但是在實(shí)際的操作中我們應(yīng)該盡量的減少結(jié)構(gòu)受熱不均的情況，從而盡可能減少焊接變形情況，確保橋梁的框架結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

2.1科學(xué)設(shè)計(jì)焊接節(jié)點(diǎn)

在焊接時(shí)主要是依據(jù)之前所設(shè)計(jì)的焊接節(jié)點(diǎn)圖來(lái)進(jìn)行焊接作業(yè)。故而要尋找合理的焊接位置就需要科學(xué)的設(shè)計(jì)焊接節(jié)點(diǎn)。在焊接的時(shí)候，焊縫的數(shù)量、位置以及尺寸直接關(guān)系著附近的焊件材料的膨脹情況。數(shù)量越多，則焊接點(diǎn)分布越密集，其變形的情況就會(huì)越復(fù)雜。焊縫的尺寸越大，則附近的焊件受到的影響就會(huì)越大，而導(dǎo)致變形較大。故而在進(jìn)行焊接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)時(shí)要盡可能的減少焊接的數(shù)量，并盡量將焊縫尺寸控制在最小范圍。尤其是在進(jìn)行坡口焊接設(shè)計(jì)時(shí)，一定要考慮坡口的形狀和尺寸的選擇，保證其承載的能力并對(duì)焊接的變形情況進(jìn)行估測(cè)，盡可能的避免焊縫過(guò)于集中。例如在實(shí)際的實(shí)際中，如果某一節(jié)點(diǎn)需要使用雙面焊接時(shí)，盡可能的將焊接位置設(shè)置為軸對(duì)稱，這樣可以有效的減少變形，保證橋梁鋼結(jié)構(gòu)的外形。

2.2焊接順序合理

由于先焊接的鋼結(jié)構(gòu)對(duì)于后焊接的焊件變形存在著一定的阻礙影響，使得焊件內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力。故而必須要特別注意焊件的焊接順序，盡可能的使得多次焊接之后所產(chǎn)生的變形和拉應(yīng)力能夠相互抵消，使得鋼結(jié)構(gòu)能夠恢復(fù)原形。例如，在焊接T形構(gòu)件的時(shí)候，就盡可能的使橫縱向的焊縫相互交叉，先橫后縱，并盡可能的在焊接的交叉處先斷開，使得這一預(yù)留的部分能夠補(bǔ)償在之后的縱向焊接時(shí)所長(zhǎng)生的變形，從而使得焊接的鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量更好，更有利于橋梁建設(shè)施工。

2.3適當(dāng)?shù)暮附臃椒?/p>

在實(shí)際的焊接中，有多種焊接方法，例如電火花焊接、保護(hù)氣體電弧焊、熔化極惰性氣體保護(hù)焊等。在對(duì)橋梁的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接的時(shí)候一定要根據(jù)鋼的材料和鋼結(jié)構(gòu)的形狀和理論載荷分布情況進(jìn)行了分析，從而選出較為合適的焊接方法。

2.4預(yù)變形方法

實(shí)踐表明，在一定的焊接手段下，焊接變形具有規(guī)律性，相同或類似結(jié)構(gòu)焊件的變形趨勢(shì)和變形量相近。通過(guò)對(duì)橋梁焊接位置具體結(jié)構(gòu)的研究，分析出焊接位置變形規(guī)律，焊接前將結(jié)構(gòu)或部件裝配成具有焊接變形相反方向的預(yù)變形，從而使結(jié)構(gòu)焊接完成后焊接變形與預(yù)變形相抵消，達(dá)到控制結(jié)構(gòu)整體變形的目的。

3.橋梁鋼結(jié)構(gòu)焊接變形之后的矯正方法

在焊接的時(shí)候，我們無(wú)法完全控制鋼結(jié)構(gòu)件的變形，故而，我們必須要考慮如何對(duì)已經(jīng)變形的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行糾正，從而確保鋼結(jié)構(gòu)在橋梁建設(shè)施工時(shí)能夠正確方便的安裝，從而不會(huì)影響橋梁施工質(zhì)量。通常使用的矯正方法主要有機(jī)械矯正法和火焰矯正法兩種。

3.1機(jī)械矯正鋼鋼結(jié)構(gòu)焊接變形

機(jī)械矯正其實(shí)就是對(duì)已經(jīng)變形的鋼結(jié)構(gòu)施以外力，使得鋼結(jié)構(gòu)中原本伸長(zhǎng)的部位縮短、展平，縮短的部位伸長(zhǎng)。而對(duì)于焊縫收縮時(shí)，通常是使用錘子來(lái)對(duì)焊縫進(jìn)行打擊，使得焊縫在受到外力之后發(fā)生形變，而這一形變剛好和之前焊接的時(shí)候發(fā)生的形變相反，這樣便可以抵消原本的形變情況。在實(shí)際的生產(chǎn)中，對(duì)于某些使用錘擊還是無(wú)法糾正形變的時(shí)候可以使用壓力機(jī)來(lái)進(jìn)行糾正，利用高壓來(lái)時(shí)的鋼結(jié)構(gòu)恢復(fù)成原來(lái)的樣子，但是切記一定要注意鋼結(jié)構(gòu)所能夠承受的壓力范圍，避免構(gòu)件損壞。

3.2火焰矯正鋼結(jié)構(gòu)焊接變形

火焰矯正所使用的原理就是對(duì)剛結(jié)構(gòu)進(jìn)行二次加熱使得變形的部位發(fā)生二次形變，和焊接的時(shí)候所發(fā)生的形變相互抵消，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的矯正?；鹧婕訜岣鶕?jù)火焰的溫度不同分為中、低、高溫矯正。但是在實(shí)際操作中，金屬在高溫狀態(tài)下是不能夠被冷水激冷的，在激冷后整個(gè)金屬的結(jié)構(gòu)會(huì)變得很脆，使得金屬的塑性降低，其承載能力下降?；鹧娴臏囟茸詈檬歉鶕?jù)實(shí)際的鋼結(jié)構(gòu)材料和其所承受的載荷來(lái)確定。例如在對(duì)橋梁梁柱的鋼結(jié)構(gòu)的彎曲變形進(jìn)行矯正時(shí)，就盡可能的采取中低溫的火焰，而其翼緣板上面的長(zhǎng)焊縫則必須要同時(shí)進(jìn)行加熱，避免產(chǎn)生受熱不均而向一邊彎曲或扭曲變形。