大跨度钢箱梁焊接变形控制研究

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大跨度钢箱梁焊接变形控制研究1 展览厅大跨度钢箱梁焊接变形控制方案
某会议展览中心是-座具有国际标准的大型展览建筑，主体东西长 540m，南北长 280m，高 60m。有会议
厅、 展览厅、 地下车库及各类相关配套用房，总建筑面积约为 25万平方米，总用地面积约 22万平方米，钢结构
工程总用钢量约为 313万吨，其中展览厅长约 540m，宽约 282m，高约 30m。屋盖由梁、 檩条、 支撑等组成，其主
梁为左、 中、 右三点支撑，分为左右各为约 160m长的两段大跨度钢箱梁，每段分为六个分段建造，在现场总装
而成。因此，该钢箱梁的焊接变形控制将对整个会展中心的建造质量产生重大影响。
111 角变形控制
为提高长方形钢箱梁整体和局部刚性及稳定性，在其内部安装了-定数量的隔板，因此箱内四条纵向角
焊缝采用双面埋弧自动焊较困难。为减少箱内焊接工作量，采用了单 V型钢衬垫坡口，在外部进行 CO2气体
保护焊打底、 埋弧自动角焊填充、 盖面组合焊接工艺。
112 整体变形控制
钢箱梁焊后的整体变形只要有扭曲变形、 挠曲变形和畸变变形发生，不但难以矫正，甚至可能由于超差而
报废。
图 1 腹板与钢衬垫焊接顺序
Fig . 1Pr ocedure of steel liningwelding
图 2 箱形柱卧装埋弧自动角焊示意图
Fig . 2Sketch of aut omatic angle welding of
a lying box2shaped structure
控制整体变形是通过控制构件制造和组装的精度、 制
定正确的焊接工艺来实现的。构件制造及组装时，如果腹
板、 翼板本身有旁弯或波浪变形而未经矫正强行组装，会使
钢箱梁产生较大的组装应力，焊接时以及焊后应力释放易
引起扭曲变形和挠曲变形，故腹板、 翼板拼接后必须进行平
直度矫正。若腹板、 翼板装配时腹板尺寸精度不到位，接头
处间隙过大，焊后会使焊缝收缩变形增加。因此，本工程采
用单面焊钢衬垫坡口型式，先将腹板与钢衬垫进行组装，焊
接后沿衬垫板长度方向刨边，确保箱性梁纵向角接头坡口
组装精度，避免因坡口不-致而导致变形的不利因素。腹
板与钢衬垫组装后其焊接程序见图 1。
本工程长方形钢箱梁四条纵向 T型角接头的焊接工
艺是控制钢箱梁整体变形的主要因素。如采用常用的船型
位置焊接，每次只能焊-条焊缝，易引起箱体扭曲变形。本
工程采用的方法为:将箱形柱的腹板平放在搁架上，使纵向
角焊缝处在水平位置，这样左右两条焊缝可由两台埋弧自动焊机同时进行焊接，埋弧自动焊前为防止钢衬垫
焊穿，先由 CO2气体保护焊打底两层，埋弧自动焊小车置于腹板面上的轨道，焊接时通过调整机头调整焊丝给
送机构的角度，使焊丝侧倾 3° ～315° 指向坡口根部 (见图 2)。该工艺既实现了高效率焊接，又可减少工件翻
身次数，并可有效地控制弯曲和扭曲变形。
113 通过适当的预热控制结构变形
为了减少焊接弯曲和扭曲变形，通常采用预热的方式。最佳预热方式是对四条焊缝同时加热，先焊的焊
缝预热温度为 100℃～150℃，后焊的焊缝预热温度增加 50℃～80℃，这样使焊接过程温度保持-致，可减懈
接应力和变形。
2 展览厅长方形钢箱梁焊接
211 展览厅钢梁箱形分段制造控制要点[3 ]
板单元件制造要控制好拼板的平面度，保证拼板对接错边量≤1mm。腹板单元件在反变形胎架先焊纵
29 江苏科技大学学报 (自然科学版 ) 2007年