橋梁鋼結構焊接變形及矯正方法

摘要：

橋梁在進行鋼結構焊接作業的時候最大的問題便是焊接時鋼結構發生變形，這一變形不僅會影響鋼結構在橋梁建設中的安裝，還會影響整個橋梁工程的施工質量。本文分析探討了橋梁的鋼結構焊接變形的成因，并提出了在焊接作業的時候如何有效的控制鋼結構變形以及對變形的鋼結構的矯正辦法。

現今，我國的橋梁工程大力發展，橋梁工程的施工技術也有了極大的進步，在橋梁建設中廣泛的使用鋼結構焊接框架，這種框架強度高、質量小且具有較好的韌性，在安裝時也較為簡單方便。但是隨著使用的增多，該結構所存在的問題也日漸顯現出來，尤其是由于焊接而引起的變形問題對于橋梁工程有了很大的影響。

1.橋梁鋼結構在焊接時變形的原因

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。而焊接時的局部的高溫就會使得焊件整體受熱不均勻，從而產生不均勻的熱膨脹，使得焊件整體變形。在變形的時候，對于部分鋼結構已經成型的焊件，則不能夠自由變形，從而使得焊件產生一定的拉應力，而這種拉應力也會促使鋼材發生形變。從形變的原理進行分析，影響鋼材變形主要是由焊接的方法、焊接的參數以及焊接的具體部位、形狀和焊件的自身性質。常見的變形情況主要有橫縱向的收縮變形以及彎曲變形、角度擴張和扭曲等。尤其是在進行立體操作的時候，在后期的焊接工作中的焊件部件會受到前面所焊接而成的結構的變形約束而在焊接體的內部形成扭曲，最后產生扭曲變形。

2.橋梁鋼結構在焊接時對變形的有效控制辦法

在對橋梁的鋼架結構進行焊接時，由于焊接時，材料受熱而導致的熱脹冷縮是無法避免的，但是在實際的操作中我們應該盡量的減少結構受熱不均的情況，從而盡可能減少焊接變形情況，確保橋梁的框架結構質量。

2.1科學設計焊接節點

在焊接時主要是依據之前所設計的焊接節點圖來進行焊接作業。故而要尋找合理的焊接位置就需要科學的設計焊接節點。在焊接的時候，焊縫的數量、位置以及尺寸直接關系著附近的焊件材料的膨脹情況。數量越多，則焊接點分布越密集，其變形的情況就會越復雜。焊縫的尺寸越大，則附近的焊件受到的影響就會越大，而導致變形較大。故而在進行焊接節點的設計時要盡可能的減少焊接的數量，并盡量將焊縫尺寸控制在最小范圍。尤其是在進行坡口焊接設計時，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焊接的變形情況進行估測，盡可能的避免焊縫過于集中。例如在實際的實際中，如果某一節點需要使用雙面焊接時，盡可能的將焊接位置設置為軸對稱，這樣可以有效的減少變形，保證橋梁鋼結構的外形。

2.2焊接順序合理

由于先焊接的鋼結構對于后焊接的焊件變形存在著一定的阻礙影響，使得焊件內部產生拉應力。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生的變形和拉應力能夠相互抵消，使得鋼結構能夠恢復原形。例如，在焊接T形構件的時候，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，使得這一預留的部分能夠補償在之后的縱向焊接時所長生的變形，從而使得焊接的鋼結構質量更好，更有利于橋梁建設施工。

2.3適當的焊接方法

在實際的焊接中，有多種焊接方法，例如電火花焊接、保護氣體電弧焊、熔化極惰性氣體保護焊等。在對橋梁的鋼結構進行焊接的時候一定要根據鋼的材料和鋼結構的形狀和理論載荷分布情況進行了分析，從而選出較為合適的焊接方法。

2.4預變形方法

實踐表明，在一定的焊接手段下，焊接變形具有規律性，相同或類似結構焊件的變形趨勢和變形量相近。通過對橋梁焊接位置具體結構的研究，分析出焊接位置變形規律，焊接前將結構或部件裝配成具有焊接變形相反方向的預變形，從而使結構焊接完成后焊接變形與預變形相抵消，達到控制結構整體變形的目的。

3.橋梁鋼結構焊接變形之后的矯正方法

在焊接的時候，我們無法完全控制鋼結構件的變形，故而，我們必須要考慮如何對已經變形的鋼結構進行糾正，從而確保鋼結構在橋梁建設施工時能夠正確方便的安裝，從而不會影響橋梁施工質量。通常使用的矯正方法主要有機械矯正法和火焰矯正法兩種。

3.1機械矯正鋼鋼結構焊接變形

機械矯正其實就是對已經變形的鋼結構施以外力，使得鋼結構中原本伸長的部位縮短、展平，縮短的部位伸長。而對于焊縫收縮時，通常是使用錘子來對焊縫進行打擊，使得焊縫在受到外力之后發生形變，而這一形變剛好和之前焊接的時候發生的形變相反，這樣便可以抵消原本的形變情況。在實際的生產中，對于某些使用錘擊還是無法糾正形變的時候可以使用壓力機來進行糾正，利用高壓來時的鋼結構恢復成原來的樣子，但是切記一定要注意鋼結構所能夠承受的壓力范圍，避免構件損壞。

3.2火焰矯正鋼結構焊接變形

火焰矯正所使用的原理就是對剛結構進行二次加熱使得變形的部位發生二次形變，和焊接的時候所發生的形變相互抵消，從而實現對鋼結構的矯正。火焰加熱根據火焰的溫度不同分為中、低、高溫矯正。但是在實際操作中，金屬在高溫狀態下是不能夠被冷水激冷的，在激冷后整個金屬的結構會變得很脆，使得金屬的塑性降低，其承載能力下降。火焰的溫度最好是根據實際的鋼結構材料和其所承受的載荷來確定。例如在對橋梁梁柱的鋼結構的彎曲變形進行矯正時，就盡可能的采取中低溫的火焰，而其翼緣板上面的長焊縫則必須要同時進行加熱，避免產生受熱不均而向一邊彎曲或扭曲變形。