房山线车站弧形钢梁焊接变形控制.pdf

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1、器基础与结构工程Foundation＆StructureEngineering房山线车站弧形钢梁焊接变形控制曹开彬，李文宝，高著海(北京市市政六建设工程有限公司，北京100023)摘要：北京市轨道交通房山线车站工程的钢结构弧形梁是由8段半径不同的圆弧拼接而成的不规则构件。其结构形式为跨度较大的焊接H型钢，由于刚度较小，焊接工作量较大，质量要求较高，且工地安装均为高强螺栓连接，精度要求高，因此应严格控制焊接变形。根据构件结构特点，分析焊接变形的主要形式及产生的原因，采取有效的控制措施，防止和减少了焊接变形的发生，最终使构件

2、几何尺寸偏差和焊接质量均满足要求．为现场安装奠定了基础关键词：地铁车站；弧形梁；焊接H型钢；焊接变形；控制措施中图分类号：TG404文献标志码：B文章编号：1009—7767(2012)04-0128--04WeldingDeformationControlofCurvedSteelBeamofFangshanLineStationCaoKaibin，LiWenbao，GaoZhuhai轨道交通房山线工程是北京市重点工程之一．沿500mmx300mmxl0mmxl6mm。车站钢结构制作重点线的车站工程更是设计新颖，外观造

3、型独特．犹如一张为弧形梁，下面主要讨论弧形梁构件的主要焊接变形巨大的长方形纸张卷成圆筒后抽拉而成。车站钢结构形式及其控制方法。单根弧形梁结构平面图见图2。工程的主要构件弧形梁属不规则的焊接H型钢．为细长构件，刚度较小，控制焊接变形较困难。焊接变形是焊接结构生产中经常出现的问题．不但影响结构的尺寸准确和外形美观．而且有可能导致结构内部产生焊接残余应力，从而降低结构的承载能力，甚至产生裂纹，最后使结构体系发生断裂破坏，引起事故。因此在弧形梁加工前，根据构件的结构特点判断出主要会出图l车站外形效果图现什么样的焊接变形，并采取相

4、应的焊接变形控制措施尤为重要。1工程概况■——北京市轨道交通房山线工程某车站主体结构长／123Ill，宽2lm，最高点距地面22．35m，投影面积为酱～I弧高口2583m，车站整体效果见图1。钢结构工程是车站罩棚蛩7300结构的主体，结构造型独特，幕墙、装饰装修等构件均须安装在其上，主要由80个钢牛腿、40根弧形梁、连接I＼／梁、檩条等构件组成。钢牛腿与主体结构边梁侧面预埋图2弧形梁平面图铁焊接，弧形梁安装在钢牛腿上，连接形式为铰接。弧形梁间用7根连接梁连接。弧形梁为较大的异型构2弧形梁焊接变形分析件，由8段半径不同的圆

5、弧拼接而成，且分为曲率不在实际生产中，有些焊接变形是不可避免的。出现同的内弧梁和外弧梁，内外弧连接点是变化的．中间用了焊接变形，就需要花费大量的工时去矫正，当发生连接梁连接。弧形梁结构为焊接H型钢，截面尺寸为比较复杂的变形时，矫正工作量可能比焊接工作量还128瘩数术2012No．4(Ju1．)Vo1．30基础与结构工程器Foundation&StructureEngineering为参考。根据施工经验，在理论数值基础上应适当增大开弧长、限界点弧高与最高点弧高等数值，将实际偏差变形收缩量数值．才能保证弧形梁实际焊接后达到设

6、值与允许偏差值进行对比，结果见图7。从图7中可以计要求的尺寸，该工程中每根弧形梁增加20mm的焊看出，经过采取焊接变形控制措施，焊接后的尺寸误接收缩量。差均在允许偏差范围内『4J，满足规范及设计图纸要求。3．2刚性固定法弧形梁在钢制平台上拼装时．可将其用自制卡具及限位板加以固定来限制焊接变形。刚性固定法可以预防弧形梁产生挠曲变形和角变形，固定方式见图6。焊接卡具(自制)和限位板隔1000Trim布置1块，焊接卡入～具可以限制焊接焊缝1、2时翼板上端向内自由收缩，限位板可以限制翼板下端向外自由扩张。实践表明’冈0V一一性固

7、定法是控制弧形梁焊接角变形最为有效的措施。l2345678910焊接卡具@1ooo／~置16mill钢板制成(自制)+展开弧长实际误差值+限界点弧高实际误差值十最高点弧高实际误差值日逞萼图7实际误差与允许偏差对比图5结论随着城市的发展及城市景观的需求，类似轨道交通房山线车站这样造型独特的工程会越来越多。虽然图6刚性固定示意图车站弧形梁单独的构件结构不太复杂，但它属较大的异型构件，刚度较小．先进的加工、焊接设备无用武之3．3焊接工艺选择地不但降低了工作效率，而且增大了加工制作、焊接1)该工程中所有角焊缝焊接均选用线能量较低

8、变形控制的难度。本文通过分析弧形梁的结构特点，明的CO气体保护焊(GMAW)，不但焊接变形小，而且确主要几种焊接变形的种类，利用理论计算和分析，初效率较高。从式(1)中可以看出，纵向焊接收缩量△步估计出弧形梁构件的焊接变形收缩量，制定简洁有与系数K成正比，在焊接材料和其他条件均相同的情效、操作性较强的焊接变形控制措施