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提高正交異性鋼橋面板焊接接頭疲勞強度的施工方法

文檔序號:3056158閱讀:228來源:國知局
專利名稱:提高正交異性鋼橋面板焊接接頭疲勞強度的施工方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種提高正交異性鋼橋面板焊接接頭疲勞強度的施工方法,具體地說是一種基于鎢極氬弧焊重熔工藝提高正交異性鋼橋面板單元U形縱肋與橋面板的縱向連接角接焊縫疲勞強度的施工方法。
背景技術(shù)
正交異性鋼橋面板自二戰(zhàn)后問世以來,因自重輕,極限承載力大,鋼箱梁自身高度低,易于加工制造,施工周期短等優(yōu)點,已被歐洲、日本等國家廣泛使用在大、中跨度橋梁中。上個世紀(jì)末,隨著正交異性鋼橋面板理論的不斷成熟和施工工藝的提高,美國等國家也開始越來越多的應(yīng)用。我國于20世紀(jì)70年代初引進(jìn)鋼橋面板技術(shù),90年代開始大規(guī)模修建采用正交異性鋼橋面板的鋼橋,特別是大跨度索支撐鋼橋,迄今為止,國內(nèi)已建成近百座大跨度正交異性鋼橋面板的斜拉橋、懸索橋、拱橋和梁橋。這些鋼橋的建造,加快了交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)步伐,對社會經(jīng)濟的發(fā)展起到了非常重要的作用。盡管在設(shè)計時借鑒了國外正交異性鋼橋面板橋的設(shè)計思想,但是限于當(dāng)時對正交異性鋼橋面板的整體認(rèn)知水平,有些鋼橋還是重蹈了國外既有鋼橋曾經(jīng)出現(xiàn)疲勞裂紋的覆轍,個別鋼橋投入使用不久就出現(xiàn)大量疲勞裂紋,直接影響結(jié)構(gòu)安全和行車安全。因此,有必要對正交異性鋼橋面板的疲勞裂紋進(jìn)行分類分析,明確其產(chǎn)生的原因,以利于有針對性的進(jìn)行研究,并為今后正交異性鋼橋面板的設(shè)計、制造和安裝,以及鋼橋設(shè)計規(guī)范的修訂提供依據(jù)。正交異性鋼橋面板的疲勞裂紋分為兩大類一類是主應(yīng)力引起的疲勞,如U形縱肋對接接頭部位;另一類是面外變形引起的疲勞,如U形縱肋與面板焊接連接部位、U肋縱肋與橫肋交叉連接部位、腹板垂直加勁肋與面板焊接連接部位。這四種裂紋是迄今為止發(fā)現(xiàn)數(shù)量最多的裂紋。產(chǎn)生這些裂紋是內(nèi)因和外因共同作用的結(jié)果。外因就是反復(fù)作用的汽車活載,特別是超載車輛,內(nèi)因就是構(gòu)造細(xì)節(jié)本身,包括施工工藝因素的影響,外因和內(nèi)因的共同作用使得在關(guān)鍵構(gòu)造細(xì)節(jié)處產(chǎn)生較大的循環(huán)應(yīng)力集中,從而產(chǎn)生疲勞裂紋。從上述的原因分析來看,外因是一個交通管理問題,暫且對此不作分析。內(nèi)因除構(gòu)造細(xì)節(jié)外,主要還是施工工藝和施工質(zhì)量問題,就上述四種常見較多的疲勞裂紋來分析,腹板垂直加勁肋與面板焊接連接部位,現(xiàn)從設(shè)計上就注視了此問題,因腹板上的垂直加勁肋是加強腹板的,故可讓腹板垂直加勁肋與面板不連接,并留有一定量的間隙,從而解決了此問題。U形縱肋與橫肋交叉連接部位,現(xiàn)設(shè)計橫肋上的U形縱肋穿過孔時,通過優(yōu)化孔的形狀,從有利于施工角度來保證焊縫端頭的焊接質(zhì)量,從而也使該部位的疲勞裂紋得到了控制。U形縱肋對接焊接頭部位,由于此對接接頭均為現(xiàn)場嵌補段的對接,采用的是帶鋼襯墊的對接縫,且最易發(fā)生疲勞裂紋的部位是縱肋下翼緣的仰焊位置,故此問題的控制關(guān)鍵在于嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量。至于U形縱肋與面板焊接連接部位,由于其分布在整個橋面板上,且數(shù)量很大,是發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋最多的部位,如單純只是靠現(xiàn)有的施工技術(shù)手段來保證焊縫質(zhì)量,已不能控制疲勞裂紋的產(chǎn)生,必須找到一種新的施工工藝來保證焊縫質(zhì)量,從而提高焊接接頭的疲勞強度,延長疲勞壽命。
采用鎢極氬弧焊重熔工藝提高焊接接頭疲勞強度的試驗及應(yīng)用均有報道,并被國際焊接協(xié)會推薦使用,但從應(yīng)用情況看,多數(shù)應(yīng)用于重要構(gòu)件的重要焊縫,至于象正交異性鋼橋面板板單元制造這類外形結(jié)構(gòu)基本相同,數(shù)量較多的批量構(gòu)件的應(yīng)用,還沒有相關(guān)報道,因此需找到一種既能適應(yīng)大生產(chǎn),又不影響工程施工進(jìn)度的施工方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述正交異性鋼橋面板焊接接頭疲勞強度問題,而提供一種基于鎢極氬弧焊重熔工藝提高正交異性鋼橋面板焊接接頭疲勞強度的施工方法。本發(fā)明為了達(dá)到上述目的采取的技術(shù)措施是提供一種提高正交異性鋼橋面板焊接接頭疲勞強度的施工方法,按如下步驟施工
⑴、準(zhǔn)備一個放置橋面板單元的施工胎架,施工胎架的胎架基體下設(shè)有鉸軸和支座,在胎架基體近四個角處采用支撐桿固定,通過調(diào)節(jié)支撐桿使胎架基體處于水平位置;
⑵、將已焊接完工的橋面板單元放置在施工胎架上,并用胎架基體兩側(cè)的鎖緊夾具將橋面板單元固定;
⑶、轉(zhuǎn)動施工胎架,使橋面板單元與地面形成15° 25°的傾斜夾角,調(diào)節(jié)支撐桿固定施工胎架,使U形縱肋一側(cè)的焊縫處于亞船形位置;
⑷、將自動行走的焊接小車放置在U肋處于亞船形位置的一側(cè),焊接小車上固定有鎢極氬弧焊焊槍,調(diào)試好焊槍裝夾在焊接小車的狀態(tài)以保證焊槍與焊趾的合理角度和距離, 設(shè)定好焊接小車的行走速度和氬氣的流量;
( 啟動焊接電源及焊接小車,采用不加焊絲的全自動鎢極氬弧焊,使鎢極氬弧焊焊槍產(chǎn)生的電弧沿焊縫焊趾移動,對焊趾重新熔化一次,使焊縫與基本金屬之間形成平滑光順過渡;焊接小車從U肋一端向另一端移動,將處于亞船形位置的焊縫逐條進(jìn)行施焊;
(6)、轉(zhuǎn)動施工胎架,讓U形縱肋另一側(cè)未重熔的焊縫處于同樣角度的傾斜位置;
(7)、同步驟(5),采用不加焊絲的全自動鎢極氬弧焊將余下處于亞船形位置的所有焊縫的焊趾處重熔一次;
⑶、轉(zhuǎn)動施工胎架,使橋面板單元處于水平位置,同樣在胎架基體近四個角處調(diào)節(jié)支撐桿將其固定在水平位置;
⑶、松開兩側(cè)固定的鎖緊夾具,將橋面板單元從施工胎架上吊出。本發(fā)明所述的橋面板單元為正交異性鋼橋面板單元,不加焊絲的鎢極氬弧焊重熔工藝實施部位為正交異性鋼橋面板的U形縱肋與橋面板的縱向連接角接焊縫的焊趾。所述的需重熔的焊縫焊趾在施工過程中處在一個15° 25°合理的夾角,即亞船形位置。本發(fā)明所述的不加焊絲的全自動鎢極氬弧焊是將鎢極氬弧焊的焊槍裝夾在一臺可自動行走的焊接小車上,通過控制焊槍裝夾在焊接小車的狀態(tài)來保證焊槍與焊趾的合理角度和距離。采用全自動施焊可減少人為不可控制的干擾因素,易于控制操作,工作效率較高,重熔焊縫質(zhì)量穩(wěn)定可靠。本發(fā)明所述的施工胎架是針對橋面板單元的特點及本發(fā)明施工要點制作的。所述的施工胎架至少包含有胎架基體、鉸軸、支座、支撐桿和鎖緊夾具,所述的鉸軸設(shè)置在胎架基體與支座的連接處,通過鉸軸使胎架基體圍繞支座頂端轉(zhuǎn)動,以調(diào)節(jié)固定在胎架基體上的橋面板單元與地面傾斜的角度;所述的支撐桿設(shè)置在胎架基體近四個角處,其長度可調(diào)節(jié),通過支撐桿固定胎架基體的放置狀態(tài);所述的鎖緊夾具設(shè)在胎架基體兩側(cè),每個鎖緊夾具有兩根銷軸與胎架基體連接,需固定橋面板單元時,拔出一根銷軸,鎖緊夾具可繞余下的一根銷軸轉(zhuǎn)動,需鎖緊固定時,安裝好兩根銷軸,保證橋面板單元與胎架基體固定。本發(fā)明的施工方法具有如下優(yōu)點
①本發(fā)明中所采用的施工胎架結(jié)構(gòu)簡單,容易制造。②在專用施工胎架上應(yīng)用專用的鎖緊夾具,使橋面板單元方便地進(jìn)行裝夾和拆卸。③在專用施工胎架上,由于采用了設(shè)置有可轉(zhuǎn)動鉸軸的支座支撐形式,故能保證焊縫處在一個合理夾角的亞船形位置施焊。④由于采用了全自動鎢極氬弧焊重熔工藝,將鎢極氬弧焊焊槍裝夾在一臺可自動行走的焊接小車上施工,可減少人為不可控制的干擾因素,使操作易于控制,工作效率較高,重熔焊縫質(zhì)量穩(wěn)定可靠。


圖1為本發(fā)明針對的正交異性鋼橋面板典型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明針對的采用鎢極氬弧焊重熔焊縫焊趾部位的示意圖。圖3為本發(fā)明采用的施工胎架示意圖。圖4為本發(fā)明橋面板單元件在施工胎架上裝夾固定示意圖。圖5為本發(fā)明橋面板單元件向一側(cè)傾斜進(jìn)行鎢極氬弧焊重熔示意圖。圖6為本發(fā)明橋面板單元件向另一側(cè)傾斜進(jìn)行鎢極氬弧焊重熔示意圖。圖7為本發(fā)明橋面板單元件在施工胎架上拆出示意圖。上述圖中1-橋面板,2-U形縱肋,3-U形縱肋與橋頂板的縱向連接角接焊縫,4-焊恥,5-焊槍,6-胎架基體,7-鉸軸,8-支座,9-鎖緊夾具,10-支撐桿,11-橋面板單元,12-焊接小車,13-橫隔板,14-風(fēng)嘴,15-橋底板,16-地面,17-銷軸。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實施例1 本發(fā)明的施工方法在建橋施工中應(yīng)用,本發(fā)明針對的正交異性鋼橋的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示,該橋型施工中涉及到的結(jié)構(gòu)有橋面板1,橫隔板13,風(fēng)嘴14,橋底板 15。本發(fā)明所述的不加焊絲鎢極氬弧焊重熔工藝實施部位為正交異性鋼橋的U形縱肋2與橋面板1的縱向連接角接焊縫3,參見圖2,圖2中右圖是放大的焊縫3、焊趾4及鎢極氬弧焊焊槍5。本發(fā)明的一種提高正交異性鋼橋面板焊接接頭疲勞強度的施工方法,按如下步驟施工
⑴準(zhǔn)備一個放置橋面板單元11的施工胎架,參見圖3,將施工胎架的胎架基體6調(diào)整處于水平位置,并在胎架基體近四個角處采用支撐桿10將施工胎架固定在水平位置;
⑵、參見圖4,將已焊接完工的橋面板單元11放置在胎架基體6上,并用胎架基體兩側(cè)的鎖緊夾具9將其固定;
⑶、參見圖5,轉(zhuǎn)動胎架基體6,使橋面板單元11與地面16形成15° 25°的傾斜夾角,使U形縱肋一側(cè)處于亞船形位置;
⑷、將一臺可自動行走的焊接小車12放置在U肋處于亞船形位置的一側(cè),并將鎢極氬弧焊焊槍5固定在焊接小車12上,調(diào)試好焊槍裝夾在焊接小車的狀態(tài)來保證焊槍5與焊趾 4的合理角度和距離,設(shè)定好焊接小車的行走速度和氬氣的流量;
( 啟動焊接電源及焊接小車12,即可使鎢極氬弧焊焊槍5產(chǎn)生的電弧沿焊縫焊趾4移動,從而使焊趾4重新熔化一次,這樣即可保證焊縫與基本金屬之間形成平滑光順過渡;讓焊接小車12從U肋一端向另一端移動,并使其將處于亞船形位置的焊縫3逐條進(jìn)行施焊;
(6)、參見圖6,轉(zhuǎn)動胎架基體6,讓U形縱肋2另一側(cè)焊縫處于同樣角度的傾斜位置;
(7)、同步驟(5),采用不加焊絲的全自動鎢極氬弧焊將U形縱肋2處于亞船形位置一側(cè)的所有焊縫的焊趾4處重熔一次;
(8)、參見圖7,轉(zhuǎn)動胎架基體6,使橋面板單元11回到水平位置,并在胎架基體6近四個角處采用支撐桿10將其固定;
⑶、松開兩側(cè)固定的鎖緊夾具9,將橋面板單元11從施工胎架上吊出。本發(fā)明所使用的施工胎架是針對橋面板單元的特點及本發(fā)明施工要點制作的。所述的施工胎架至少包含有胎架基體6、鉸軸7、支座8、鎖緊夾具9、支撐桿10,所述的鉸軸7 設(shè)置在胎架基體6與支座8的連接處,通過鉸軸7能使胎架基體6圍繞支座8頂端轉(zhuǎn)動, 從而調(diào)節(jié)固定在胎架基體6上表面的橋面板單元11與地面16傾斜的角度;所述的支撐桿 10設(shè)置在胎架基體6近四個角處,通過支撐桿10固定胎架基體的放置狀態(tài);所述的鎖緊夾具9設(shè)在胎架基體6兩側(cè),每個鎖緊夾具有兩根銷軸17與胎架基體連接,需固定橋面板單元時,拔出一根銷軸,鎖緊夾具可繞余下的一根銷軸17轉(zhuǎn)動,需鎖緊固定時,安裝好兩根銷軸,保證橋面板單元11與胎架基體6固定。本發(fā)明的一種提高正交異性鋼橋面板焊接接頭疲勞強度的施工方法,適用于橋梁鋼結(jié)構(gòu)橋面板單元,也適用于其它鋼結(jié)構(gòu)類似板單元。
權(quán)利要求
1.一種提高正交異性鋼橋面板焊接接頭疲勞強度的施工方法,其特征在于按如下步驟施工⑴、準(zhǔn)備一個放置橋面板單元的施工胎架,施工胎架的胎架基體下設(shè)有鉸軸和支座,在胎架基體近四個角處采用支撐桿固定,通過調(diào)節(jié)支撐桿使胎架基體處于水平位置;⑵、將已焊接完工的橋面板單元放置在施工胎架上,并用胎架基體兩側(cè)的鎖緊夾具將橋面板單元固定;⑶、轉(zhuǎn)動施工胎架,使橋面板單元與地面形成15° 25°的傾斜夾角,調(diào)節(jié)支撐桿固定施工胎架,使U形縱肋一側(cè)的焊縫處于亞船形位置;⑷、將自動行走的焊接小車放置在U肋處于亞船形位置的一側(cè),焊接小車上固定有鎢極氬弧焊焊槍,調(diào)試好焊槍裝夾在焊接小車的狀態(tài)以保證焊槍與焊趾的合理角度和距離, 設(shè)定好焊接小車的行走速度和氬氣的流量;( 啟動焊接電源及焊接小車,采用不加焊絲的全自動鎢極氬弧焊,使鎢極氬弧焊焊槍產(chǎn)生的電弧沿焊縫焊趾移動,對焊趾重新熔化一次,使輝縫與基本金屬之間形成平滑光順過渡;焊接小車從U肋一端向另一端移動,將處于亞船形位置的焊縫逐條進(jìn)行施焊;(6)、轉(zhuǎn)動施工胎架,讓U形縱肋另一側(cè)未重熔的焊縫處于同樣角度的傾斜位置;(7)、同步驟(5),采用不加焊絲的全自動鎢極氬弧焊將余下處于亞船形位置的所有焊縫的焊趾處重熔一次;⑶、轉(zhuǎn)動施工胎架,使橋面板單元處于水平位置,同樣在胎架基體近四個角處調(diào)節(jié)支撐桿將其固定在水平位置;⑶、松開兩側(cè)固定的鎖緊夾具,將橋面板單元從施工胎架上吊出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高正交異性鋼橋面板焊接接頭疲勞強度的施工方法,其特征在于所述的橋面板單元為正交異性鋼橋面板單元,不加焊絲的鎢極氬弧焊重熔工藝實施部位為正交異性鋼橋面板的U形縱肋與橋面板的縱向連接角接焊縫的焊趾。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高正交異性鋼橋面板焊接接頭疲勞強度的施工方法,其特征在于所述的施工胎架至少包含有胎架基體、鉸軸、支座、支撐桿和鎖緊夾具,所述的鉸軸設(shè)置在胎架基體與支座的連接處,通過鉸軸使胎架基體圍繞支座頂端轉(zhuǎn)動,以調(diào)節(jié)固定在胎架基體上的橋面板單元與地面傾斜的角度;所述的支撐桿設(shè)置在胎架基體近四個角處, 其長度可調(diào)節(jié),通過支撐桿固定胎架基體的放置狀態(tài);所述的鎖緊夾具設(shè)在胎架基體兩側(cè), 每個鎖緊夾具有兩根銷軸與胎架基體連接,需固定橋面板單元時,拔出一根銷軸,鎖緊夾具可繞余下的一根銷軸轉(zhuǎn)動,需鎖緊固定時,安裝好兩根銷軸,保證橋面板單元與胎架基體固定。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高正交異性鋼橋面板焊接接頭疲勞強度的施工方法,主要針對正交異性鋼橋面板單元U形縱肋與橋面板的縱向連接角接焊縫的焊趾。施工要點是先將橋面板單元固定在水平位的施工胎架上,轉(zhuǎn)動施工胎架,使橋面板單元與地面形成15°~25°的傾斜夾角,使U形縱肋一側(cè)的焊縫處于亞船形位置,由焊接小車采用不加焊絲的全自動鎢極氬弧焊將所有處于亞船形位置焊縫的焊趾重熔一次,再轉(zhuǎn)動施工胎架使橋面板單元處在同樣夾角的位置用相同工藝將另一側(cè)焊趾重熔一次。施工中鎢極氬弧焊焊槍裝夾在焊接小車上,通過調(diào)節(jié)焊槍的裝夾狀態(tài)來保證焊槍與焊趾的合理角度和距離。在施工胎架上采用全自動施焊效率高且易于控制,重熔焊縫質(zhì)量穩(wěn)定可靠。
文檔編號B23K37/04GK102407397SQ20111027342
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者朱本芳 申請人:海波重型工程科技股份有限公司
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