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必读!中国正交异性钢桥面板U肋焊接创新之路

2017-09-07 11:13:24 来源:中国检测网 阅读:

 

  1.疲劳问题

  

  正交异性板结构以其重量轻、承载能力大、施工周期短等优点,在钢结构桥梁的建设中得到了广泛的应用,尤其是千米级的大跨径钢桥,其技术优势更加明显。但正交异性钢桥面板因局部轮载及结构细节应力集中影响,各类疲劳开裂问题突出,其中U肋与桥面板连接焊接接头处萌生的焊根裂纹及焊脚裂纹广受关注。该类裂纹一旦萌生,很可能向桥面板发展形成贯通裂纹,影响行车安全,且检测维护工作十分困难。

  

  桥面U肋加劲属于闭口形式,常规技术只能从外侧单面施焊,U肋腹板板厚较薄,要保证不烧穿又有足够的焊缝熔深并非易事。此外,即使实现了75%~85%的部分熔透焊,留下15%~25%的未熔合部分(1~2mm),当超载现象成为常态时,这1~2mm的未熔合部分应力集中,在车轮载荷反复作用下,面板与U肋焊缝处仍然容易产生疲劳裂纹。

  

  2.U肋焊接工艺发展现状

  

  目前国内对于板厚8mm以上的U肋,要求焊缝熔透率80%以上,普遍还是选用两道焊工艺进行焊接,其焊缝根部相对不易烧穿,熔深也容易得到有效控制。U肋角焊缝焊接用金属粉芯药芯焊丝取代普通药芯焊丝已形成共识,例如港珠澳大桥钢箱梁所有U肋角焊缝的焊接采用了金属粉芯药芯焊丝,包装方式也由容量200kg以上的桶装焊丝取代过去15kg的盘装焊丝。

  

  为进一步提高U肋角焊缝的焊接效率,近年来开始应用双丝气体保护焊工艺,通过在门式焊接操作机上同一焊臂上前后安装两把焊枪来实现。双丝不共熔池,前枪采用药芯焊丝CO2气体保护焊或实芯焊丝富氩气保护焊,进行打底焊,后枪采用药芯焊丝CO2气体保护焊,进行盖面焊。

  

  3.U肋板单元自动化焊接技术

  

  在港珠澳大桥工程建设之前,我国钢桥制造行业的自动化水平较低,U肋板单元普遍采用导轮式角焊小车进行焊接,焊缝的质量稳定性欠佳。2011年开始,国内各大钢桥制造厂通过技术引进与自主创新,全面升级钢箱梁板单元自动化焊接技术。

  

  (1)焊缝自动跟踪技术 目前,U肋焊接的焊缝自动跟踪技术和方式主要有机械轮式、感应探头式和电弧传感式三种,其技术复杂度和焊缝跟踪精度依次提高。

  

  (2)自动化焊接装备 国内几大钢桥制造厂借鉴国外先进经验,自主开发了U肋板单元自动化焊接装备,其基本结构是在自行门架上安装多个焊接操作臂,形成了三种各有特点的U肋板单元自动化焊接方案。具体如下:一是以中铁山桥为代表的“焊接机器人+摇摆斜胎架”方案(见图1a);二是以中铁宝桥为代表的“多头焊接专机+固定平胎架”方案(见图1b);三是以武船重工为代表的“多头焊接专机+摇摆斜胎架”方案(见图1c)。其中“摇摆斜胎架方案”具有“中国特色”,可使U肋角焊缝处于船形位焊接,有助于改善焊缝成形,“液压式板单元反变形角焊摇摆胎架”先由武船重工提出,于2006年申请了专利。
 

  必读!中国正交异性钢桥面板U肋焊接创新之路

  (a)焊接机器人+摇摆斜胎架

  必读!中国正交异性钢桥面板U肋焊接创新之路

关键词:无损检测,钢桥,检测

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