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摘要:钢结构辅助施工结构在现代桥梁施工的过程中必不可少,在保证桥梁工程的施工进度、保证桥梁工程主体的施工质量、降低桥梁主体的施工成本等优点,尽管其自身的优点很多,但是在实际施工的过程中还是存在很多的问题,不但影响桥梁主体的施工质量,也成为桥梁施工辅助钢结构自身安全的重要因素,所以必须要采取相应的措施加以解决。
关键词:钢结构;桥梁;焊接;施工技术
引言
钢结构桥梁具有自重轻、节约资源、跨度大、工厂化生产等特点。随着我国经济的飞速发展以及路桥建设技术的提高,钢铁产量逐年上升,已经具备大面积推广钢结构桥梁使用的条件,以此减少钢铁产量过剩的情况,同时也能促进行业标准的发展和进步。为推进钢结构桥梁建设,交通运输部发布了《关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见》,决定推进钢箱梁、钢桁梁、钢混组合梁等公路钢结构桥梁建设。钢结构是桥梁工程的重要组成部分,因此焊接质量的好坏,影响着钢结构桥梁的各项性能和稳定性等方面。
1我国桥梁钢结构焊接存在的问题
(1)缺乏品质高、工艺匹配性优良的焊接材料。桥梁钢强度等级和韧性指标不断提高,板厚不断增加、冷裂纹敏感性增加、焊接性降低,尤其是高强度耐候钢种不断研发出来,但缺乏与之匹配的高强度、高韧性、低氢型焊接材料,并且缺乏合理的焊接工艺规范探索,因而无法保证焊接质量。
(2)桥梁钢结构复杂,板厚不断增加,焊缝多,热输入大,焊接变形难以控制。影响焊接变形的因素非常多,如:焊接接头形式、焊接方法及热输入、板厚、焊接接头面积、焊接顺序、约束条件等。另外,由于焊接变形具有随机性及离散性大的特点,焊接变形的精确控制十分困难,尤其是对尺寸精度要求较高的钢锚箱焊接,变形控制难度极大。
(3)自动化焊接、智能化焊接程度不高,生产效率低。钢桥梁制造在先进设备引进上有了较大进步,但仍然脱离不了传统的钢结构制造模式,即:把各工序分割开来实施,与飞机、汽车等制造业相比,钢桥梁制造在工艺流程的合理化、焊接工艺的自动化、智能化以及全过程计算机连贯信息处理系统等方面有相当大的差距。
(4)超窄间隙MAG焊、脉冲MAG焊等低热输入先进的焊接工艺引入不够,焊缝质量难以提高。随着钢桥制造向重载、全焊、大节段制造方向发展,高性能高强度桥梁钢对焊缝质量提出更高要求,传统的焊接工艺热输入大,导致HAZ区晶粒粗大,脆性增大,焊缝质量难以提高,桥梁使用寿命受到制约。
(5)钢桥梁结构设计过于标新立异,结构复杂多样,受构件结构的影响,施工的可达性、机械化率差,限制了制造单位推广机械化焊接、自动化焊接及焊接机器人的力度。
2钢结构桥梁焊接施工技术要点
2.1制定焊接工艺
在项目施工当中,钢结构桥梁涉及到很多焊接施工部分,结合项目实际情况,制定具体的焊接工艺。九桥路大桥主桥钢梁焊接开始前,分别评定工厂焊接及宫底焊接工艺,确保焊接工艺评定试验条件,能够对应钢梁构件生产条件要求,同时,使用和实际结构相同的材料及焊材。根据钢路钢桥制造规范的相关规定,开展焊接评定试验,同时对规范中对于焊接接头性能要求加以执行。按照规定程序批准试验报告,投标人按照焊接工艺评定试验报告,对各种接头焊接工艺指导书进行编写。监理工程师审核批准焊接工艺指导书后,焊接人员按照焊接工艺指导书的内容,组织开展焊接施工。
2.2施焊方法及工作标准
由于结构件都很大,所以在焊接过程中会使用到各种位置焊接,下面就是各种位置焊接的工作及其标准。
(1)平焊:最多采用的焊接方法,如果装配间隙过大,焊接时焊条可适当横向进行摆动,但幅度不要太大,不要超出焊接区域。对于厚板坡口须进行多层多道对接焊缝的时,需要注重焊条角度、焊条摆动方式及焊条的摆动幅度等问题。(2)立焊与横焊:立焊熔深较大时,要对熔宽加以控制,改善焊缝外观的美感,通常采用上立焊进行操作,再辅以三角形摆动,上立焊焊条与工件相对位置角度为5°~10°间,对于薄板结构焊接,由于熔深较小,采用下立焊法。焊条不做横向摆动。横焊:多采用左右运条手法,焊条做直线运动,需要时做小幅度的摆动,焊条与工件垂线相对位置5°~10°间。(3)仰焊:用小规范进行焊接,薄板结构多采用小幅度往复摆动,中厚板,可适当横向摆动,摆动时在接缝或坡口两侧稍作停留,用以防止液态金属受重力作用而下淌。
2.3钢材质量的把控
为了保证焊接质量和整体结构的稳定,在钢材进场时应对其各类证明材料进行检查,同时对数量、型号进行详细的核查,确保对焊接质量不会造成影响;按照国家有关规定对进场材料进行抽检,如果出现抽检质量不合格,则应对该批钢材进行相应的成分检验或其他专项检验。
针对钢材的焊接性能,要求钢材在焊接时所产生的高温热循环作用下不产生裂纹和热效应,并且焊接接头处的主要力学性能不低于母材的力学性能。
裂纹的形式主要有:张开型、滑移型、撕开型。裂纹的出现对钢结构的危害极大,主要体现在以下几个方面:①裂纹的出现减小了焊接构件的截面面积。②在裂纹出现处易出现应力集中的情况。③裂纹的出现使钢材的保护程度降低,将加速钢材腐蚀的情况发生。④在一定程度下,会影响结构的安全和整体稳定性。
钢材最主要的缺点之一就是易腐蚀,要根据不同钢材的特性,选择合适的防腐技术,在其表面涂刷防护层,钢材堆放场地应避免扬尘附着以及湿度过大使钢材造成生锈现象的发生。
2.4焊缝磨修及缺陷修补
每部分的焊接完成后,使用气割切掉两端的引、熄弧板或产品试板,同时将切口磨平,避免对母材造成损伤。焊脚尺寸、焊波、余高等超出规定上限的焊缝,或1mm以下超差咬边,需要修磨匀顺。1mm以上的焊缝咬边或焊脚尺寸不足的情况,采取手工电弧焊的方式返修处理,同时修磨匀顺。焊接完成后,对钢材缺陷等进行修补。钢材局部表面麻坑、伤痕,深度在0.3-1mm可磨修匀顺,深度在1mm以上的可在补焊后磨修匀顺。钢材局部边缘夹层缺陷,深度在5mm以下可将缺陷清除后补焊磨修。利用碳弧气刨或其它机械方法,将缺陷消除,需要刨出有利于返修焊的坡口,使用砂轮将坡口表面氧化皮磨掉,使金属光泽露出。气割边缘切口或崩坑,深度在2mm以下的可磨修匀顺,深度在2mm以上的需要铲磨出坡口,然后补焊并磨修匀顺。弯曲加工产生边缘裂缝,查明原因后,按规定将缺陷清除,清除范围要涵盖裂纹全长并向两端分别延伸50mm。电弧擦伤深度在0.5mm以下是用砂轮磨修匀顺,深度在0.5mm以上是采取补焊后用砂轮磨平。焊瘤可使用砂轮磨掉,或用气刨清楚后磨修匀顺。构建焊接后使用气割切掉两端引板,将切口磨平,避免对母材造成损伤,修磨焊缝需要确保修磨后最终磨痕方向,与拉力方向顺应。
结束语
钢结构桥梁是当前比较常见的一种桥梁建筑类型,在此类桥梁结构类型中,涉及到了很多焊接施工内容,因此必须对焊接施工技术详细分析和准确把握。在施工中制定合理的焊接工艺,明确各个方面的焊接施工要求,做好焊接施工技术的应用和控制。最后还要妥善完成焊缝磨修及缺陷修补,保证焊接施工技术质量符合要求。
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