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簡介：本文結(jié)合南京二橋的建造，對鋼正交異性結(jié)構(gòu)板單元在制造焊接中的變形情況進行了測量，據(jù)此對板單元無余量下料工藝及反變形焊接工藝進行了研究。 
關(guān)鍵字：正交異性板 焊接變形 無余量下料技術(shù) 反變形焊接工藝 


一、前言 

　　南京長江第二大橋南汊橋（以下簡稱南京二橋）的上部結(jié)構(gòu)為鋼箱梁斜拉橋，主跨長628m，居世界第三，國內(nèi)第一，鋼箱梁的頂板及底板均采用正交異性板結(jié)構(gòu)。 

　　鋼箱梁生產(chǎn)分成板單元制造、梁段組焊及預(yù)耕和橋位吊裝及焊接三個階段。為使我國鋼橋制造水平上一個新臺階，在生產(chǎn)中采用了一系列新技術(shù)新工藝。本文介紹了 南京二橋鋼正交異性板單元生產(chǎn)過程中的焊接變形問題并研究其控制技術(shù)，包括無余量下料技術(shù)及反變形技術(shù)的研究。

二、板單元焊接變形簡介 

　　1.帶U型肋的板單元焊接變形的基本形式及變形機理 

　　南京二橋鋼箱梁的頂板和底板單元均為正交異性板結(jié)構(gòu)形式，主要受力部件為面板、縱向U型助和橫隔板，如圖1所示。 

　　焊接U型助時，板單元主要發(fā)生四種形式的焊接變形，即縱向收縮變形、橫向收縮變形、縱向面外彎曲變形和角變形。


　　焊接時，U型肋角焊縫和周圍熱影響區(qū)的鋼材在凝固和冷卻過程中會發(fā)生收縮，導(dǎo)致板單元的縱向和橫向收縮變形以及縱向面外彎曲變形。另外，由于是在面板的單 側(cè)施焊，沿面板的厚度方向存在溫度梯度，所以面板有U型肋角焊縫的一面比另一面發(fā)生了更大的收縮，在焊縫處形成了角變形。在實際情況中，板單元的整體變形 是由四種基本形式組合的復(fù)雜變形。 

　　2.研究板單元焊接變形控制技術(shù)的意義 

　　板單元制造中的焊接變形對生產(chǎn)是不利的，加角變形使板單元整體彎曲，必須進行大面積的火焰矯形，從而使鋼材進一步收縮變形，導(dǎo)致U型肋尺寸及相互間距發(fā)生 變化，對以后的整體拼裝精度產(chǎn)生不利的影響。全橋93段鋼箱梁的整體組裝時要求兩兩梁段之間的面板和所有U型肋必須嚴格對齊，偏差不得超過1mm，因此在 板單元制造階段應(yīng)避免過多的火焰矯形。目前，板單元焊接的角變形問題可用反變形焊接工藝加以控制，以滿足設(shè)計精度的要求。 

　　另外焊接的縱向和橫向收縮也是不能忽視的，如果準確了解焊接收縮的規(guī)律，就可以在鋼材下料及單元切割等過程中精確控制尺寸，減少材料的浪費及額外的切割或補長次數(shù)。 

　　全橋板單元數(shù)量眾多，制造工作量大；研究改進板單元的生產(chǎn)工藝將大大提高整個橋梁鋼箱梁制造的效率，縮短工期，減少材料消耗，降低成本，保證質(zhì)量。


三、板單元制造中焊接收縮及無余量下料技術(shù)的研究 

　　1.焊接收縮與無余量下料技術(shù) 

　　過去，考慮在板單元制造的焊接、火焰矯形、切割坡口等過程中，鋼材均會發(fā)生不同程度的收縮，所以在板單元下料時，都要預(yù)留一定尺寸的富余量。由于對制造流 程中的鋼材收縮量尚無精確預(yù)計的方法，因此在下料時普遍預(yù)留了過大的富余量，造成了鋼材的浪費，從全橋的規(guī)模來看，這種浪費是不能忽視的。 

　　要解決這一問題，可以采用無余量下料技術(shù)。就是下料時精確預(yù)留材料富余量，既充分考慮制造中的收縮，又最大限度地減少過多預(yù)留造成的材料浪費。從板單元的 整個生產(chǎn)流程看，焊接過程中的收縮量占整體收縮量的絕大部分，所以準確把握焊接收縮的規(guī)律是研究板單元無余量下料技術(shù)的關(guān)鍵問題。