鋼板梁主梁單元焊接工藝研究

廖瑩

【摘 要】按照傳統(tǒng)鋼橋梁形式劃分，鋼橋梁主要有鋼板梁、鋼桁梁、鋼箱梁三種結(jié)構(gòu)形式，鋼板梁以其施工簡單、架設(shè)方便、成本低等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用，特別是小跨徑人行天橋、車行天橋項目。論文主要從鋼板梁主梁單元焊接工藝入手，通過比選不同焊接方式、焊接順序，介紹了一種適用于鋼板梁主梁單元作業(yè)的最優(yōu)焊接工藝。

【Abstract】 According to the traditional steel bridge form division， steel bridge mainly has steel plate beam， steel girder beam， steel box beam three structural forms. The steel plate girder is widely used for its advantages of simple construction， convenient erection， and low cost， especially for the small-span pedestrian overpass and vehicle overpass projects. Starting from the welding process of the main beam unit of steel plate beam， this paper introduces an optimal welding process suitable for the main beam unit of steel plate beam operation by comparing different welding methods and welding sequences.

【關(guān)鍵詞】鋼板梁;焊接工藝;加工工藝

【Keywords】steel plate beam; welding process; processing technology

【中圖分類號】U445.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）07-0157-02

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(jìn)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

2.1 結(jié)構(gòu)介紹

本鋼梁模型為京滬改擴(kuò)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

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(jī);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?/p>

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(xiàn)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

利用有限元分析軟件進(jìn)行模擬分析。

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

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

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(jìn)行模擬分析。

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(jì)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(jì)性及變形因素，可選用兩道或三道焊接形式。

【參考文獻(xiàn)】

【1】王學(xué)明，梁醒培.基于有限元的T形焊接接頭應(yīng)力計算公式探討[J].中原工學(xué)院學(xué)報，2010，（21）：21-24.

【2】戴晴華，季鵬，殷晨波，等.焊接順序?qū)χ泻癜鍖雍笟堄鄳?yīng)力的影響[J].機(jī)械設(shè)計與制造，2011（7）：64-66.

【3】張敏，周小華，李繼紅，等.中厚板CO2多層多道焊對接接頭焊接殘余應(yīng)力及其分布[J].西安理工大學(xué)學(xué)報，2007（4）：394-397.

【4】黃長清，文長法.鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性焊接分析[J].石油工程建設(shè)，2009，35（4）：43-45.