铜陵公铁两用长江大桥双节点弦杆焊接变形控制技术

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1、铜陵公铁两用长江大桥双节点弦杆焊接变形控制技术　　摘要：铜陵公铁两用长江大桥，主桁采用双节间整体焊接结构。在制造中通过对焊接收缩量、焊接线形变化趋势提前预测，选定合理的加工公差，制定合理的工艺措施，有效地控制住了杆件焊接变形的影响，确保了杆件制造的精度。关键词：铁路公路两用桥；双节点弦杆；焊接；预测及控制；桥梁施工中图分类号：TU97文献标识码：A工程概况：铜陵公铁两用长江大桥是合福客运专线铁路、合庐铜Ⅰ级干线铁路和安徽沿江高速公路连接线工程上的关键性工程，主桥为90+240+630+240+90m五跨

2、连续钢桁梁斜拉桥[1]，全桥长1290m。铜陵桥弦杆为整体双节点箱形杆件[2]，长30米，最大宽度为2.85m，最大高度为6.4m，最大重量为140.6t。腹板由两块异形板与三块方板不等厚对接而成并设一道通长纵肋，盖板由两块方板对接而成并设两道通长纵肋；箱体内设10档隔板，隔板对应外侧设桥面横梁连接板（边桁只有一侧有）。8二、弦杆焊接变形总体控制方案：铜陵桥弦杆主要控制点允许偏差为：节点间距±2mm，总长0~6mm，旁弯、拱度ƒ≤5mm，箱口尺寸±1mm，插入竖斜杆处节点内档尺寸0~1.5mm

3、[3]。而杆件超长（标准杆件长30米）、焊接量大、熔透焊缝多，这直接导致了其焊接变形的控制难度比一般的整体节点箱梁要高许多。为了满足精度要求，上下弦杆总体上采用30米杆件整体工厂内加工。工厂制造主要分以下三个主要工序：板单元制造、杆件箱体拼焊、杆件附属件装焊(横梁、桥面接头板下文统称附属件)。首先通过对焊接收缩量、焊接线形变化趋势提前预测。然后根据预测数据制定相应的控制技术。三、控制技术3（0.0467δ）δ为板厚（式一）纵向焊缝纵向收缩量△纵缝=k*ξ*AW*L/A（式二）k=1+85n*σs/E，为

4、多道焊调整系数；ξ:气体保护焊取0.043，埋弧焊取0.071~0.076；AW:焊缝截面积；A:构件截面积；L:构件长度。横向T型焊缝纵向收缩量△横缝=β*Kl/A（式三）β指T形接头横向焊接构件沿长度方向收缩系数：双面角焊缝取0.4~0.6，开坡口熔透取大值，不开坡口单面焊取半值;K为焊高；l为焊缝长度。2）预测结果及数据分析8（1）腹板单元由4道横向熔透对接、1根纵肋双面T型焊组成;盖底板由1道横向熔透对接、2根纵肋双面T型焊组成。把相关数据代入式一和式二可得收缩量预估值△1：腹板δ=28mm为1

5、5~16mm，δ=32mm为17.5~17.9mm，δ=36mm为20~21mm；盖板为7.5~8.5mm。（2）杆件箱体及附属件焊接形式有：箱内隔板及贴脚焊缝采用CO2焊接；箱外主焊缝采用埋弧焊焊接；附属件T型熔透角接采用CO2焊接。把相关数据代入式二和式三可得收缩量预估值△2：边桁杆件11.5~13mm；中桁杆件14~15.5mm。综合分析以上数据并结合制造允许公差可得：腹板单元件对接焊前的节点预留焊接收缩量为：δ=28mm边桁杆件留14~15mm，中桁杆件留15~16mm；δ=32mm边桁杆件留1

6、5~16mm，中桁杆件留16~17mm；δ=36mm边桁杆件留17~18mm，中桁杆件留17~18mm；盖板单元为10~11mm。使焊后单元件节点间距边桁为6~7mm，中桁为7~8mm；杆件成品节点间距在±2mm以内。3.2.2旁弯、拱度变化趋势的预测：纵向焊缝引起的旁弯，拱度值ƒ=C*L2/8曲率C=3.53*10-6qZ’/J（式四）q焊接线能量=0.24IUη/ν；Z’为焊缝到截面形心的距离；L为焊缝长度；J为截面惯性矩。8横向焊缝引起的旁弯，拱度值ƒ=φ∑a（式五）φ指长度为

7、b的横向焊缝所引起的角位移：=3.53*10-6qbZ’/J(其它符号同式四)把相应参数代入式四和式五，可得杆件最终的旁弯预估值ƒp：边桁下弦-5~-7mm，边桁上弦4~6mm，中桁下弦-8~-10mm，中桁上弦6~8mm。ƒg拱度：上拱为正，下挠为负；ƒp旁弯：远离桥纵轴线为正，靠近桥纵轴线为负。3.3主要工序焊接变形控制技术3.3.1、板单元焊接变形控制技术：合格的单元件是制造合格的杆件的基础，其制造流程为：板预处理→下料→对接→肋板拼焊。控制难点有：①、双节点腹板单元

8、节点间距及总长的控制；②、单元件焊后平整度及直线度的控制；1）总长及节点间距的控制技术：下料时将各工序的焊接收缩量预估值按比例分配到每块构件上，同时在杆件两端的构件上再加10mm端头配切余量。2）平整度的控制技术：①下料前对钢板进行冷校平;②厚板对接焊采取正反两面反复分次施焊并同时控制正反两面的焊接热输入量基本一致；③局部不平采取火焰矫平；④纵向肋板焊接采取在专用的焊接反变形胎架上对腹板进行预弯后再焊接。83）、直线度的控制技术：①以杆件纵