鋼板梁主梁單元焊接工藝研究

廖瑩

（齊魯交通養(yǎng)護股份有限公司，濟南250000）

1 引言

鋼板梁由工型主梁單元與橫向聯(lián)系梁單元組合而成，工型主梁單元為工字型截面的形式，其中頂板與腹板、腹板與底板焊接形式主要為雙面腳焊縫或熔透角焊縫，本文主要針對這兩種焊接形式進行工藝比選，確定一種高效、通用的焊接工藝。

2 結(jié)構(gòu)形式

圖1 主視圖

圖2 側(cè)視圖

2.1 結(jié)構(gòu)介紹

本鋼梁模型為京滬改擴建項目中鋼橋梁施工項目的人行天橋，鋼梁由工型梁單元和橫向聯(lián)系梁單元組成。

2.2 加工制作

圖3 工形梁主焊縫

①首先利用Tekla 等三維建模軟件建立三維模型，在Tekla 建模時要充分考慮鋼橋應(yīng)位于圓周曲線上，模型建立完成后，將其分解為可下料的工程圖紙。②焊接。本文研究了工型梁焊接工藝，主要通過研究焊接順序來確定工型梁焊接的最優(yōu)方案。

第一，鋼板材質(zhì)Q345D；第二，焊接采用門式埋弧焊機；第三，焊接順序1-2-3-4、1-3-4-2、1-4-3-2。

3 焊接順序?qū)︿摿鹤冃蔚挠绊?/h2>

鋼梁主梁的焊接為T 型角焊縫[1]，焊縫應(yīng)力計算公式按照相關(guān)文獻給出的焊縫計算公式計算：σ=F/δh （1）

σ——焊縫應(yīng)力等于母材應(yīng)力[2]；δ——豎板厚度，取t=14mm；h——焊縫有效長度，取6.5m。

3.1 第一種焊接順序

圖4 工形梁主焊縫焊接變形模擬

從圖中可以看出，焊接變形最大為在（b）焊接完成后，焊接變形4.59mm。

3.2 第二種焊接順序

圖5 工形梁主焊縫焊接變形模擬

從圖中可以看出，焊接變形最大為在（b）焊接完成后，焊接變形7.84mm。

3.3 第三種焊接順序

圖6 工形梁主焊縫焊接變形模擬

從圖中可以看出，焊接變形最大為在（b）焊接完成后，焊接變形6.71mm。

綜上所述，通過使用有限元分析軟件模擬焊接工序的調(diào)整，為使焊接變形較小，應(yīng)選擇第一種焊接順序。

4 焊接道數(shù)對鋼梁變形的影響

利用有限元分析軟件進行模擬分析。

圖7 工形梁主焊縫多道焊焊接變形模擬

從圖中可以看出，焊接變形依次6.68mm、5.00mm、3.64mm、2.92mm。由數(shù)據(jù)能看出，隨著焊接道數(shù)的增加，焊接變形情況為曲線下降的趨勢[3]。而從經(jīng)濟性角度來看[4]，隨著焊接道數(shù)的增加，成本呈直線上升趨勢，每增加一道，成本增加一倍。綜合考慮成本及變形因素，采用兩道或三道焊接成型工藝最優(yōu)。

5 結(jié)論

本文利用有限元分析軟件分析鋼板梁主梁單元主焊縫焊接順序及焊接道數(shù)對焊接變形的影響，得出按照主焊縫1-2-3-4 的順序可減小焊接變形；綜合考慮經(jīng)濟性及變形因素，可選用兩道或三道焊接形式。