钢结构变形（精选12篇）
钢结构变形 篇1
0 引言
焊接是种热加工, 加工过程中就会存在焊接应力和焊接变形, 焊接变形的产生不仅影响了钢结构的外观, 降低装配质量, 增加制造成本, 还会降低焊接接头的性能和降低结构的承载能力, 如果严重的话会导致焊件报废, 还可能在使用过程中造成人身财产安全隐患。因此, 焊接施工前必须对焊接变形不同类型和产生原因进行全面分析, 并采取有力的措施控制焊接变形量, 以确保钢结构工程质量。
1 焊接应力和焊接变形
焊接过程中, 对焊件进行局部不均匀的加热是产生焊接应力和焊接变形的主要原因。焊接应力和焊接变形既同时存在又相互制约。如果焊接应力减小则焊接变形会增大, 如果焊接应力增大则焊接变形会减小, 一般焊接应力和焊接变形都减小是不可能的。在实际制造过程中, 往往焊后的焊接结构既存在焊接应力, 又产生焊接变形。如果要使焊接应力和焊接变形都减小, 就不得不采取一定的工艺措施, 比如焊后消除应力热处理, 锤击焊缝等可以减少焊接应力, 采取合理的焊接工艺可以减少焊接变形。
2 焊接变形的分类和产生的原因
1) 焊接变形的分类。焊接变形通常指的是焊接残余变形。焊接残余变形是影响焊接质量的主要因素。焊接残余变形对结构的不同层次的影响分为整体变形和局部变形;根据变形的不同特点则可分为:角变形、弯曲变形、收缩变形、扭曲变形、波浪变形和错边变形。钢结构发生较多的变形类型是整体变形。
2) 焊接变形产生的原因。 (1) 钢结构刚度:刚度是指结构体对拉伸方向和弯曲变形的抵抗能力。钢结构的刚度主要取决于结构截面形状和尺寸的大小。例如工字钢截面和纵向桁架变形量, 主要取决于其横截面积的大小, 横截面积大刚度好, 抗变形能力强。 (2) 焊接连接缝的位置和数量:从经济上考虑, 一般会尽量选用尺寸规格小的型钢, 当钢结构刚度不足时, 就应在设计焊接连接缝位置和数量时, 尽量减少焊缝数量, 考虑在结构上对称安排, 使得构件只能产生线性变形;当焊缝为不对称的安排, 则会产生弯曲变形和角变形。 (3) 装配顺序:一般焊件整体刚性比零部件的刚性大, 从增加刚性减小变形的角度考虑, 对于截面对称、焊缝对称的焊件, 采用整体装配焊接, 产生的焊接变形较小。然而有时因为结构复杂, 不能整体装配, 而是边装配边焊接。 (4) 焊接工艺方面:焊接线能量对焊接变形的影响也比较大, 随着焊接线能量的增加, 加热宽带增加, 引起的焊接变形也增大。断续式焊缝与连续焊缝相比收缩变形量小。焊接变形还与坡口形式有关, 坡口角度越大, 则产生的角变形大。因此, 在焊接施工过程中必须制订合理的焊接工艺措施。
3 钢结构焊接变形防治措施
3.1 焊接节点构造设计
1) 控制焊缝的数量和大小。钢结构焊缝数量多、尺寸大, 焊接时的热输入量也越多, 造成的焊接变形也更大。因此, 在钢结构焊接节点构造设计时, 应设法控制焊缝的数量和大小, 尽可能减少焊接变形。钢结构所使用的工字钢、槽钢、角钢等结构材料尽可能长、尽可能少拼焊以减少焊缝数量。
2) 根据焊接工艺选择适合的焊缝坡口的形状和尺寸。对焊缝坡口形成与大小合理的选择应能够确保钢结构整体的承载能力充分。板厚14 mm以上的对接焊缝采用X坡口如图1, 采用双面焊, 角焊缝采用对称焊缝如图2。
3) 焊接节点的位置应处于构件截面的对称处, 结构中性轴焊接节点的位置应尽可能在构件截面的中性轴对称位置, 同时应避免在高应力区。
4) 对于节点形式的选择, 应选用的刚性小的节点形式。避免由于焊缝集中而导致的高温和焊缝应力集中, 从而减少焊接变形。
3.2 焊接工艺措施
1) 组装和焊接顺序。钢结构的制作、组装应该在一个标准的水平台上进行。该平台应确保所受的自重压力的程度足够大, 不会出现钢构件失稳和下沉的现象, 以满足构件组装的基本要求。在焊接小型构件时可一次完成, 即在焊接固定好位置后, 用合适的焊接顺序组装完毕。而大型钢结构组装与焊接需要先将小件组焊接完毕, 然后再进行最后的组装和焊接。
2) 预留收缩余量。由于在冷却过程中焊缝会产生收缩反应, 结果减少了工件焊接后的尺寸。在大型构件焊接时常用预留收缩余量的方法。预留收缩余量就是在焊接前特意将构件长度加长一点点, 或者组装时留一些间隙, 防止构件尺寸焊后缩短, 留间隙会增加填充量, 焊接热量加大, 又会另外增加了焊接变形, 所以通常是将构件尺寸放长一点点, 留有收缩量, 焊后便保证了构件的尺寸。
3) 反变形。由于在冷却过程焊缝会产生收缩产生拉应力, 使得构件发生变形, 在大型构件焊接时常用反变形的方法。例如为了防止工字钢梁上下盖板的焊接角变形, 可以在焊前用油压机或折边机在相反方向预先压弯盖板;为保证扁钢与工字钢焊后保持垂直, 可先将扁钢向后焊一边倾斜一个小角度 (通常2°左右) , 焊后变形会垂直 (如图3) 。
4) 刚性固定法。大型结构件在焊接接头时各个工件和零件在自重和焊接应力的作用下, 要想使其位置固定是比较困难的。所以, 每件焊接工件和零件除了要用焊接平台固定位置外, 还需要用一些焊接夹具将构件夹紧以使得焊接过程中构件得以固定, 可使结构件的水平度和垂直度得到保证。
4 结语
通过采取适当的焊接节点构造设计措施和焊接工艺技术措施, 可以有效地控制钢结构的焊接变形, 达到确保工程质量和进度的目的。并在实践中不断总结和积累焊接经验, 以提高控制焊接应力和焊接变形的技术水平, 确保钢结构工程质量, 并提高工程施工效率, 为人身财产安全提供可靠的保障。
参考文献
[1]王国凡.钢结构焊接制造[M].北京:化学工业出版社, 2004.
[2]焊接材料、工艺及设备手册[M].北京:化学工业出版社, 2001.
钢结构变形 篇2
试述钢结构焊接变形与应力控制
焊接应力与变形是焊接过程中产生的.内应力及焊接热过程中引起焊件形状与尺寸的变化,针对钢结构焊接变形与应力控制进行论述.
作 者：孙玉琴 作者单位：黑龙江化工建设有限责任公司,黑龙江,哈尔滨,150000刊 名：黑龙江科技信息英文刊名：HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：“”(21)分类号：关键词：钢结构 焊接变形 应用控制
钢结构焊接变形的成因与解决方法 篇3
关键词：钢结构；焊接；应力集中；变形
在建筑工程施工过程中，结构较为复杂、多样的钢结构焊接工作量非常大，这为钢结构焊接过程中的变形控制工作来带了压力；同时，钢结构焊接变形会对施工质量产生不利影响、造成严重的人员伤亡，因此加强对钢结构焊接变形问题的研究，具有非常重大的现实意义。
1.钢结构焊接变形问题分析
钢结构焊接变形类型主要表现为以下几种。第一，降温型收缩变形。该种焊接变形主要是因为焊接完成后，随着温度的降低而导致金属收缩，从焊缝开始，会产生纵向的变形。第二，降温过程中，焊缝位置因金属收缩量不同而形成产角度位移，进而产生角度型变形。第二，因扭曲而形成的螺旋变形。在焊缝角位置，因钢结构纵横面分布不均匀，所以形成钢结构焊接变形。第四，错边变形。钢结构焊接人员在实际施工操作过程中，如果对钢结构加热不均匀，则钢结构构件就会产生不同程度的收缩，以致于焊缝位置的构件尺寸不相同，进而形成错边变形。第五，挠曲型变形。钢结构焊接过程中，如果焊缝位置不能产生一样的焊接变形结果，则会给人一种扭曲感，这就是挠曲型变形。第六，波浪型变形。对于钢结构而言，在焊缝位置存在着内应力，该种内应力在焊接位置会产生波浪式的表现形式。
第一，焊接过程中因温度控制不当而产生的焊接变形。从实践来看，温度是造成钢结构焊接变形的重要因素，随着温度的不断升高，当达到金属熔点时，甚不同类型的金属材料膨胀程度存在着较大的差异；在此过程中，钢结构感官上会有不协调之感，此时即产生钢结构焊接变形。当一种金属接近或者达到熔点时，该种金属会使临近的金属材料产生一定的膨胀，进行造成变形。
第二，焊接过程中因钢结构焊接顺序、施工方法不当而言产生的焊接变形。在钢结构焊接过程中，不同位置、顺序的焊接操作，可能会导致焊接变形。实践中可以看到，由于钢结构焊缝位置承载力存在着一定的差异性，因此如果先焊接承载力相对较小一些的钢结构，则大负荷会将钢结构压至扭曲、出现焊接变形现象。
第三，焊接过程中所使用的钢结构材料造成的焊接变形。对于不同的施工材料而言，它们的熔点也不仅相同。比如，温度条件相同的情况下，不同的钢结构材料膨胀程度存在着一定的差异性。然而，膨胀过大、过小，均会导致钢结构出现焊接变形现象，严重影响焊接施工质量。
第四，钢结构焊缝。在钢结构焊接过程中，总焊缝的位置在一定程度上决定着钢结构焊接变形程度。比如，在实际焊接施工过程中，不同负荷的钢结构对不同承载力金属产生的压力效果存在着较大的区别。因此，科学选择总焊缝，可以有效控制焊接变形。
2.钢结构焊接变形问题的控制方法
基于以上对当前钢结构焊接变形类型、产生的主要原因分析，笔者认为要想有效解决钢结构焊接变形问题，可从以下几个方面着手：
2.1钢结构焊接变形问题的预防
在受弯构件放样过程中，需对其采取起拱处理措施，这样可以使其在施焊后补偿焊缝收缩。在焊接下料过程中，应当依靠不断的试验，最终确定收缩余量。一般而言，不超过24米的弯构件收缩量放出5毫米为宜；超过24米的弯构件其收缩量以放出8毫米为宜。在钢结构的自重压力条件下，為了能够有效提高钢构件自身的稳定性，拼装平台必须保持平直。如果钢结构不复杂，则建议根据顺序采用一次安装的方式来完成焊接。同时，需要注意的是焊接操作要在整体装配完成后方可进行，采用角焊接法平衡焊接变形。若构件拼装时的应力、焊接变形过大，则需采用不同型号的零件，以免钢构件焊接完成后产生过大的拘束应力，进行而产生变形。在钢构件焊接施工过程中，应当控制好焊接速度、焊接顺序等，有序施工操作。
2.2钢结构焊接过程中的控制方法
钢结构焊接通常受周围环境条件的影响比较大，为有效避免环境因素对焊接施工的影响，建议在焊接处保持合适的温度，特别低温条件下的钢结构焊接操作过程中，对工艺技术手段的要求比较高。在此过程中，需对焊接流程进行严格控制。首先，焊接前的准备。①钢结构焊接前，为防止自然因素对焊接后的冷却效果的影响（比如快速的冷会导致焊接位置形成层状的裂缝），因此应当严格控制温度变化。②焊接坡口位置需进行焊接前的检查，对坡口污物、锈蚀等进行有效清理，从而为焊接操作准备好环境条件。③焊接温度较低时，需对其采取预热处理，即利用温度仪对加热温度进行严格监控，确保焊接受热均匀。在焊接顺序、施工工艺控制过程中，主要从以下几个方面着手：
第一，焊接顺序应当科学合理。焊接顺序由内而外，自上而下；先采取单独体焊接方式，然后再进行整体焊接。焊接过程中，其顺序应当严格遵守，不可随意更改。在焊接操作过程中，要注意每一个节点的有效焊接，焊道质量应当严格控制，一旦产生变形，则需对其进行合理的处理。焊缝缺陷处理过程中，应当严格的检测，焊缝缺陷返修时同样要进行严格预热、保温处理。
第二，焊接过程中需有效减小应力集中现象的发生。①为了能够在焊缝位置有效地将收弧线引出来，焊工焊缝之前要适当地延长时间，以便于能够在焊接操作完成后将其精准的切除掉，这样就能有效的避免接头裂纹病害的产生。②焊接操作过程中，可先焊接收缩量相对较大的位置。钢结构上、下翼与腹板相交处的
融合需严格按照顺序进行，其中上翼板应当先焊接，焊厚占钢板厚度一半时，再焊接下翼板。由于下翼板的焊接操作难度较大，必须有至少两名焊工配合进行；下翼板焊接完成后，再对上翼板的剩余部分进行焊接。
第三，钢结构焊接后的有效处理。当钢结构焊接操作完成后，应当利用不同的检查工具对其进行严格检查。比如，利用放大镜等工具对焊接表面的夹渣、气孔等进行严格检查，以免产生裂纹。在此过程中，主要注意两点。一是做好保温工作。钢结构焊接完成，并经过检查，对焊缝的后温进行严格处理，以确保功率比较大的烤枪沿焊缝中间两侧均匀加热，通常温度应当控制在250摄氏度左右，并且距中间部位两端位置大约150毫米范围内，时间以20分钟为宜。在后温处理时，建议用石棉布扎进该位置，然后将焊接防护棚密闭，特别是温度相对较低的环境条件下，应当避免骤冷造成的变形，当整体恢复常温以后，再将防护棚撤掉。二是对焊接节点超深比例20%进行无损检测。通过该种方式，可以及时发现施工焊缝存在的缺陷和问题。尤其针对较为重要的承力节点，建议进行一个月时间的跟踪复测，以免钢板出现撕裂型变形。
2.3已变形的焊接件矫正措施
第一，利用压力机或者撑直机来纠正钢结构焊接变形。比如，将压力机放在变形构件两边，对准凸出部位慢压，以此来矫正变形。第二，焊接施工完成后，利用高温火焰反其道矫正变形，对焊接变形位置输入热量，加热到塑性状态，就会产生一定的收缩差，变形会向相反方向发生变形，以此来矫正变形。
结语：钢结构是现代建筑结构的主要形式，应用也比较普遍。在钢结构加工制作过程中，只有进行事前、事中以及事后的焊接变形预防和矫正，才能保证后续施工质量的要求。
参考文献：
[1]张建平.高强钢厚板焊接最佳热输入研究[J].电焊机，2014（02）.
[2]欧阳成渝，王文海.浅谈控制钢结构焊接变形[J].甘肃科技，2011（18）.
[3]孙玉琴.试述钢结构焊接变形与应力控制[J].黑龙江科技信息，2010（21）.
钢结构焊接变形的控制 篇4
1 焊接变形的原理
在众多的焊接方法当中,电弧焊由于设备轻便,搬运灵活,适合于钢结构的施工作业等特点,成为主要的焊接方法。电弧焊就是在钢构件连接处,借助电弧放电所产生的高温,将置于焊缝部位的焊条或焊丝金属熔化,同时将工件的表面熔化,形成焊接熔池,将两块分离的金属熔合在一起,从而获得牢固接头的焊接方法。
在施焊过程中,焊件会发生变形,这种变形是暂时性的。当焊接完毕以后,构件完全冷却,会有一部分变形残留下来,形成焊接变形。焊接变形的实质取决于两个方面,一是焊缝区的熔融焊缝金属在冷却凝固收缩时产生了变形,导致构件发生纵向、横向或者角变形;二是焊缝区以外的焊件区域,由于熔融焊缝金属会将高温传递到焊件上,在焊件上形成热影响区,焊件在被加热和随后冷却的过程中产生变形,这种变形是一种单纯的热变形,如果焊件的热变形受到本身的刚度限制,就会引起焊件的变形。
2 焊接变形的影响
(1)焊接变形影响钢结构的施工。钢构件都是按照设计尺寸进行加工和安装的,发生焊接变形以后,增加了施工校正的工作量,有时甚至需要对连接处的构件进行修整和切割,额外增加了一系列新的施工工序;(2)焊接变形改变了焊件和焊接结构的工作条件。变形之后的构件拼装以后,由于结构内部构件的扭曲以及几何中心线的弯曲,构件会产生相互作用的内应力。相当于给结构施加了不利荷载,不仅是构件的强度发生变化,对结构的稳定性也会产生影响;(3)构件的局部焊接变形引起结构整体的变形或翘曲,导致如网架等平面结构表面的变形过大,影响结构的功能实现。
3 焊接变形的控制方法
控制焊接变形,最简单的方法是对焊接构件施加夹具约束,固定住所焊构件,焊接完成后撤去夹具。但是此种方法,由于限制了构件的收缩变形,会使结构产生极大的残余应力,或者失去很大一部分塑性,故此种方法一般不会单独应用。常用的控制方法如下:
(1)合理预留焊接收缩量和调整间隙。焊接变形以收缩变形为主,可以采用预留收缩变形量的方式补偿焊缝收缩所引起的缩短。前提是要确定需要预留合理的收缩量。
(2)选择合理的焊接顺序和焊接工艺。焊接复杂的结构或构件时发生的变形,往往与焊接顺序和工艺有很大的关系。例如工字钢的焊接采用不同的焊接顺序会对变形产生比较大的影响。第一种焊接顺序,先焊接腹板和一块翼缘板结合的焊缝,然后焊接腹板和另外一块翼缘板结合的焊缝,如图1中先焊接1、2点,然后焊接3、4点,此时梁会发生在腹板垂直平面内的弯曲;第二种焊接顺序,先在腹板的同一方向施焊两条焊缝,然后在腹板的另外一个方向施焊两条焊缝,如图1中先焊接1、4点,然后焊接2、3点,此时梁会发生在翼缘板平面内的弯曲[1]。这两种焊接顺序都会导致结构的变形,所以都不是合理的焊接顺序。
因为工字钢腹板和翼缘属于T型接头,工字钢的横截面沿着腹板轴线对称,且腹板和翼缘焊缝的长度较大,所以焊接处理方法为:工字钢延长度方向设置横向加劲肋,且焊接时将腹板和翼缘板固定,在工件放置条件允许或易于翻转的情况下,采用分段、双面同时施焊的方法。
常用的焊接顺序确定方法,还包括:先焊接收缩量较大的接头,后焊接收缩量较小的接头;对于较大收缩的接头,应预留焊接收缩余量;对于不对称的异性截面,可采用调整填充焊缝熔敷量和补偿加热的方法减少焊接变形[2]。对于网架结构,可以考虑中心向两端焊接,或者先腹杆后弦杆等焊接顺序。总之,按照正确的焊接顺序和工艺来进行操作,是防止焊接变形最为实用的方法。
(3)反变形法。预先估算结构的变形值,在施工时预先起拱。反变形法可以利用各种不同的方式实现,常用的方式是使构件反变形值与焊接产生的变形值相等,焊接完成后反变形消失。例如工字钢截面与工字钢截面或其他板材的对接接头,常需要三条焊缝,即腹板的一条竖向焊缝和翼缘板的两条水平焊缝,当完成第一条翼缘板焊缝的焊接后,所焊板材会缩短,导致另外两个未焊接的板材已不能再贴紧,如不采用方法来防止这种变形,则无法施工。针对此种情况可以采用反弯曲法,如先焊接上翼缘对接焊缝,则使结构向上起拱,具体起拱值根据实际条件确定,上翼缘的焊接收缩可以和起拱值相抵消,这样就不妨碍下翼缘板和腹板的焊接。
(4)选择合理的拼装方案。对于网架结构等大体积的焊接施工,为了避免整体结构发生大的变形,也为了施工方便,可以将大的结构,分解成很多个小拼单元,最后再进行总拼,形成整体结构。这样有利于控制整体结构的焊接变形,有效的减小局部焊接变形对整体结构的影响。
(5)焊接变形的火焰矫正法。火焰矫正法是目前常用的控制变形方法之一,经常用于型钢或者钢板由于焊接收缩产生的凹凸变形等情况。其原理是,在构件变形的凸起处进行局部加热,钢结构由于热胀冷缩的物理性能,会产生一定的膨胀变形,当加热结束,钢结构冷却收缩,收缩后的长度比加热前有所缩短,从而达到了矫正变形的目的。在使用火焰矫正法时,需要合理的确定加热范围、加热温度和深度。加热温度通常为500~800℃,火焰矫正时加热温度太低,矫正效果不明显;如果加热温度过高,会引起金属变脆,并降低冲击韧性,容易放生脆断。火焰加热的范围有点状、线状和三角形三种。其中,点状加热法适用于多数结构的矫正,可根据不同情况加热一点或数点。焊件较厚,则加热点的直径要大,焊件较薄,加热点直径要小一些。线状加热法适用于矫正变形量大及刚性大的焊接结构。三角形加热适用于厚度大、附性强的构件。加热深度一般控制在钢板厚度的40%以下。加热深度较难准确的测量,现在大都凭经验进行判断。如果一次加热未能矫正焊接变形,则可以进行第二次加热,加热温度或者深度较上一次增加,直至达到效果。另外矫正时使用衬板衬垫,会起到更好的控制变形的效果。
4 结语
没有适当的考虑焊接变形,就不可能选出合理的结构形式,也不可能保证结构有可靠的强度和工作性能。所以考虑焊接变形,并采取必要的措施是非常重要的。另外,在控制焊接变形时,还需要考虑控制残余应力的大小,做到防止变形和防止应力同时进行。
焊接变形控制方法很多,当一种方法无法满足变形控制的要求时,可以选用多种方法同时控制。焊接过程是复杂的,钢结构的形式也是千差万别的,寻找一种有效的控制方法一直都会是钢结构焊接方面一个重要的研究内容。
摘要：在钢结构设计、施工领域中,焊接连接是主要的连接方式。如何减小焊接变形一直是钢结构研究的课题之一。本文分析了焊接变形的原理、对结构的影响,并总结了控制焊接变形的措施。本文对钢结构工程有效控制焊接变形具有一定的参考价值。
关键词：钢结构,焊接变形,焊接变形控制
参考文献
[1]奥凯尔勃洛姆.焊接变形与应力[M].北京:机械工业出版社,1958.
钢结构变形 篇5
关键词：桥梁结构；工程施工；变形；质量控制
桥梁是我国非常重要的基础设施之一，桥梁施工质量水平直接影响着交通运行安全性，如果桥梁在施工过程中存在缺陷，将直接诱发严重的交通事故，甚至还会导致人员的伤亡。由于桥梁施工工序复杂，并且受到诸多外界因素的影响，故而其工程质量很难控制。而桥梁工程最大的质量问题则是上部结构发生严重的变形现象。施工中，必须要选取科学的设计方案，最大程度上保证大跨度桥梁工程的质量，预防病害以及变形的发生，一旦出现严重的质量问题，需要及时采取措施进行处理，进而更好地提升桥梁工程的质量。
1控制桥梁变形的重要性
通过大量的调查之后可以了解到，目前我国的桥梁结构设计主要运用的是自架设体系法，这种方法能够更好地处理桥梁结构部分的搭接问题，但是却很容易出现变形。因此，要想全面提升桥梁工程的质量，则需加强管理与控制，从而切实提升工程的安全性与稳定性。因此，在桥梁施工中要选择合理的施工技术，从而使得桥梁工程更具稳定性[1]。
2控制桥梁变形的主要方法
（1）前进分析法
该种方法就目前来说是一种使用范围比较广泛的方法，可以综合分析、判断并且进行强度计算，从而保证桥梁的各项性能，也为设计提供更好的数据支持，全面提升桥梁工程的质量。上述的数据非常准确，能够保证设计方案更加科学和合理，确保工程的质量符合工程的具体要求。
（2）倒退分析法
这种方法较之前进分析法存在很大的不同，是正好相反的两种分析法。应用前进分析法进行计算主要是与施工的进度联系起来综合进行分析，为工程的正常实施提供各种准确的数据，这样才能更好地促进工程顺利进行。倒退分析法在使用中却容易受到很多因素的限制，比如没有充分考虑到时间效应等方面的因素，导致分析结果非常不准确。所以在实际施工中，可以将这两种方法联合起来使用，从而保证桥梁结构的设计更加合理，提升工程质量[2]。
（3）结构分析法
在施工过程中，桥梁的施工应该以模型作为主要的参考，并且保证桥梁的质量完全满足要求。结构分析法在使用的过程中主要是以桥梁模型为出发点，通过不同的计算模型可以更好地了解到桥梁在各个阶段中的性能，根据结构体系的变化然后使用有限元分析方法来进行复杂运算，从而可以得出准确的桥梁设计方案数据，保证所有的计算数据都非常准确，为工程的设计提供可靠的依据，从而确保桥梁工程施工过程更加顺利[3]。
3桥梁变形相关数据主要计算模式
（1）理论计算
桥梁结构设计中，工程的正确实施是分成若干时间段来进行的。此时为了全面提升工程的质量，要对每一个施工阶段中所存在的质量问题及时进行计算和分析，从而了解各部分的受力状况等等。为了全面提升桥梁工程的质量，就要严格检查各个部分的变形情况，针对性地进行分析和计算，从而将可能存在的问题及时消除。
（2）结构计算
由于桥梁结构在正常使用的过程中，非常容易受到外在自然因素的影响，从而造成了整个结构形式发生改变，最终造成了实际工程与模型存在很大的差异。为了防止这种情况的出现，在进行桥梁结构分析和计算的过程中，应尽量使用有限元分析法来进行，并且保证所有的计算数据都非常准确。但是为了有效防止由于外在因素的影响，要合理控制以免工程受到影响。结构分析法主要是使用统计分析方法来进行综合比较，从而获取更加准确的计算数据，进而总结出桥梁结构的主要特性以及结构伴随着时间而变化的具体情况，从而可以根据实际情况采取更加切实可行的措施[4]。
4预防桥梁结构变形的相关措施
（1）合理控制桥梁关键结构点
桥梁施工工序较多，结构点的数量也比较多，所以其整个工程都是非常系统化的。如果要保证桥梁施工规范及合理，则需对桥梁工程中的关键点进行有效控制及管理，从而有效控制桥梁变形程度。
（2）科学进行自适应控制
该方法是有效避免桥梁出现变形的主要方式。根据桥梁的标高以及所有的结构尺寸，并且以实际测量的数据作为基础来进行整个工程的参数分析、计算，及时发现数据存在的问题，然后对出现问题的数据进行完善，从而保证所有的数据更加准确，充分保证实际数据与设计方案保持一致。
（3）严格观测桥梁沉降量
首先需根据工程的实际情况设置观测点与观测网，本次工程中根据工程的实际情况确定了沉降观测点，同时还要对部分损坏的观测点进行修复或者重新更换，进而保证数据的准确性。观测点在设计时应该按照四等精度要求进行确定，观测网主要是按照三等水准来设置。而具体沉降量应该使用高精度的水准仪进行测量，根据本次工程的实际需要选择使用DINI12高精度数字水准仪，测量之前应该进行检定和校准。沉降量的检测应该保证其数据准确性符合要求，并且规定人员、设备以及路线。在检测之前要进行基点部分的检测，保证可靠及稳定，进而可以准确测量沉降数据[5]。
（4）承台水平位移观测
工程中进行承台观测则主要采用的是TCA2003全站仪。由于控制网并没有选择使用强制对中装置，所以在检测的过程中，很难保证数据的精度。因此，必须要埋设观测墩。对于其他方位的观测数据则一般使用的是方向观测方法。观测之后可以确定各个点坐标的数据，并且与第一期的数据进行比较确定。
（5）对观测数据分析处理
在施工中往往受到观测条件的影响而造成数据出现一定的偏差，因此，在观测之后要进行数据校准，从而将数据偏差控制在合理的范围内，如有必要可以选择野外粗检与室内细检相结合的方式来进行。
（6）建立施工控制网
在对结构变形进行控制时，应该要根据要求设计控制网，进而确保整个施工过程满足要求。控制网通常包含了如下两种形式：高程与平面控制网。平面结构形式比较特殊，在工程中可以达到三等工程的要求，要结合相应的施工方法，并且综合地分析和比较，进而对各个施工阶段都要进行观测和计算，并且全面提升数据的精度和准确性。
（7）建立工作基点
工作基点在工程中属于基础性工程，重点是为了全面提升工程的质量，并且根据要求改善浇筑方式，一般都是采用挂篮浇筑的方法进行固定，对于不同的浇筑部分进行编号记录。各个桥墩顶部箱梁、箱梁顶板平面以及高程都作为工作基点，确定了具体位置之后，应该对控制网内部所有的基点进行检查，保证其位置非常准确，可以满足工程的施工要求，并且每个高程基点要经过多次测量才能充分保证最终的数据非常准确。
5结语
综上所述，桥梁结构对工程质量的影响非常直接。要想全面提升工程的质量，则需在设计与施工中防止出现缺陷的情况，并且采取措施控制桥梁发生变形，保证整个工程更具安全与稳定性。
参考文献：
钢结构变形 篇6
【关键词】钢结构；防止；焊接变形；时间措施
1.钢结构
钢结构的焊接变形是焊件在焊接过程中不均匀的加热引起的，是钢结构制造中普遍存在的问题，如何有效的控制好焊接的变形，是钢结构产品制造成功与否的关键所在，也是难点之一。很多工厂的在钢结构得制作过程中，由于没有重视钢机构变形的问题，或者采用了不合理的钢件的焊接技术，使得干结构在焊接成后很难达到使用的质量标准， 采用不合理焊接技术，不仅给钢结构的焊接带来了一定的难度，解答了焊接的投入成本，还延长了焊接制作的的式宫的工期，给工程的顺利开展带来了一定的影响，不当的焊接还会严重影响房屋的使用寿命和承载能力。对此，我们一定要引起高度的重视。
2.焊接变形对钢结构制作的影响
在现代的工业生活总，工业厂房以及生活的建筑绝大部分已经采用了焊接结构，在钢结构的焊接过程中，钢结构的焊接变形的产生不仅可以改变钢结构的外观的哦变形、尺寸、降低配件的质量，严重时还会降低房屋建筑的使用寿命。为了矫正钢结构在焊接过程中的变形，常常需要话费巨大的经费，和工作时间，实践表明，矫正一个较为复杂的钢结构所需要的时间远远要超过其焊接的工作量。如果遇到钢结构在焊接过程中严重变形的，接矫正无效达到使用的要求的，最后只能选择报废处理。
3.钢结构的制作施工过程中存在的焊接变形以及防止变形
3.1采用合理的装配和焊接顺序防止焊接的变形
如图1是太钢二钢偏跨厂房结构的物价的示意图，有图可以清楚的看出，这个钢结构的物价最大的特点就是屋架的上下弦石油对组的丁字形钢梁组成的。次长钢梁在钢结构的焊接过程中是最容易产生变形的构件，如果没有爱用合理的焊接的顺序，很可能使钢结构在焊接的过程中产生极大的变形甚至会发生报废的危险。线面结合集中焊接技术的工艺的对比，使得钢结构在焊接过程中采用最优的方式进行焊接。
第一种方案；首先先制作丁字形的钢架，矫直后在我进行整体的组队，由于丁字型的功能钢梁是一种极为不对称的构建，因此，焊接组对后会产生向翼板一侧很大的歪曲变形，这样一来矫正器来要韩非较多的工作时间，而且矫正的难度很大，给房屋钢结构的制作带来了很大的难度，严重影响了整体的制作工期。
第二种方案；先进性整体的组队，然后再进行组对焊接，这样那个，采用一定的焊接顺序，可以最大限度的减小变形，是钢结构的外观的现状以及尺寸，呵护质量的要求，另一方面，根据实际情况，屋架在使用过程中，上弦受到的是轴心的压力、下线受到的是轴心的拉力，但是在焊接过程中，因为先进性的整体的组对，然后再进行的焊接，整体的组对就相当于一个封闭的协同，那么在焊接上下弦焊缝的过程是，周围的钢件会对的操作产生一定的约束作用，这样一来焊接冷却后，在钢结构的焊接的缝隙处会产生一定的参与的拉伸的应力。使钢结构的整体的承载能力下降。进而境地了钢结构的使用寿命。与此同时，再进行整体的组对后，上下弦焊缝就不能采用埋弧的焊接方式，这样一来就延长了焊接的制作工期。
第三种焊接方案；首先将上下弦分别组成如图2所示的H型钢，H型钢的高度分别为上下弦钉子型钢的高度的两倍，再按照如图2所示。的焊接的顺序，采用埋弧自动焊进行焊接，经过矫直机矫直后，从中间采用气割切开，这样构建在焊接过程中，钢结构的焊接变形的幅度较小，残余的应力较小，并且可以采用自动的焊接技术。
综合以上的三种的施工方案，可以看出；第三种的焊接技术工艺既可以有效的防止钢结构在焊接过程中的变形，又可以采用埋弧自动焊的焊接技术进行焊接，有效的减少了工作的期限，比较切合现实。
3.2采用反变形法防止焊接的变形
翻遍心法是防止钢结构在焊接过程中变形的有效的方法，在目前的工程施工中较多的被采用，那么什么是反变形发呢？反变形法主要是指在焊接前进行装配时，先将要焊接的钢结构向相反的方向进行认为的变形，这样可以达到在钢结构在焊接后与焊接变形后相抵消的。
图3为焦化厂五焦炉柱的示意图，炉柱石油两个工字型钢，一面通过盖板，另一面通过中间的点半连接起来的。总的长度约为11米左右，这个炉柱的制作要求的弯度不能大于或者小于5厘米，要求的较为严格，从上图可以分析可知，设计的构件的焊缝对于结构的重心线的布局极不对称，而且这个钢结构的总体长度较长，刚性的硬度较小，焊接后很容易产生变形。因此，在焊接过程中如何防止变形问题变成为了焊接技术的关键所在，经过研究分析，决定采用反变形发，如果采用永久的反变形法，就需要在装配钱进行压机，使两个工字型钢顶弄成相当于焊接变形量的永久的变形。然后再进行装配在钢结构完成焊接后，构建恢复了原装，这样方法可以有效的保证了构件求的几何的尺寸的要求，但是前期进行的永久的反变形的需要的投入的工人的工作量较大，而且还需要提前算出反变形量。这样不但不容易做到，更不经济实惠，如果采用了弹性的反变形的方法，首先将组对好的钢结构的构件，无盖板的一面朝下防止，炉柱的下部中心垫高，点高的高度应为60厘米左右，依靠钢件自身的重力，再将两侧施加一定的压力，使得钢结构的构件产生一定的弹性的反变形，再由两名焊接工人从两侧采用分中对称焊接的方法同方向的实施焊接，防止钢件在焊接过程中产生扭曲变形。从而达到侧弯质量的要求。这种工艺方法操作过程极为简单，焊接后的质量较好，既经济又实惠，还大大缩短了一定的工期。
4.总结
钢结构的焊接变形，是钢结构在焊接过程中的难点和关键所在，是钢结构焊接的核心技术。随着当下房屋建筑的不断革新，钢结构在该房屋以及高层建筑的应用中越来越多的被使用了，钢结构在整个房屋的建造中发挥着关键的作用，直接影响着房屋的适应寿命和承载能力。如果钢结构的制作施工过程中，忽视了焊接的变形对钢结构的影响，在某些情况下会工程的施工带来严重的影响。因此在施工的准备过程中，应当根据施工的哦特点以及钢结构的自身的优势特点，分析钢结构在焊接后可能会出现的变形，根据钢结构的自身的特点，选择合理的防止焊接变形的焊接工艺。 [科]
【参考文献】
[1]欧阳荣添，李集福，唐梅香，刘星明.高灵敏度氯离子选择性电极的研制和应用[J].原子能科学技术，1980，（04）.
[2]姜增奎，关奎芝，孙广生，汪雪云.ZKJ—100型膜盒式真空继电器的研制[J].真空，1980，（03）.
[3]刘志华，赵青，李德清.空心阴极真空电弧焊接研究和设备研制[A].第九次全国焊接会议论文集（第2册）[C].1999.
论钢结构焊接变形的矫正方法 篇7
1 机械矫正法
机械矫正法是利用外力使构件产生与焊接变形方向相反的塑性变形, 是冷作矫正金属变形的一种方法。它是使发生相反方向变形的两者相互抵消, 达到矫正变形的目的。机械矫正法分为手工矫正法和机械设备矫正法。
1.1 手工矫正
对于尺寸较小的局部变形一般采用手工矫正。手工矫正的主要设备有大锤小锤和平台。在实际工作中经常会进行板件旁弯变形矫正、凹凸变形矫正、角变形矫正、扭曲变形矫正等。但手工矫正易出现锤疤和冷作硬化, 使材料变脆, 容易产生裂纹。另外, 工人劳动强度大, 生产效率也很低, 因此, 仅适用于刚度较小, 工作量不大的零部件。
1.2 机械设备矫正
机械设备矫正是焊接结构普遍使用的一种矫正方法, 其生产效率高, 矫正表面质量好。机械矫正通常使用的设备有卷板机、油压顶弯机等。另外, 还会用压力机或千斤顶等设备来矫正焊后产生的弯曲变形;焊后变形主要是焊缝及其附近区域收缩引起的, 若沿焊缝区锻打或碾压, 使该区得到塑性延伸, 就能补偿焊接时产生的塑性变形, 达到消除变形的目的。对于具有规则焊缝的薄板结构, 可使用碾压设备对焊缝及其附近碾压, 延展焊缝及其周围压缩变形区域的金属, 因为使用碾压设备消除变形具有生产效率高, 外观质量好, 不会产生锤疤, 有很大的优越性, 能收到很好的技术和经济效果。采用机械矫正法进行钢结构变形的矫正, 钢结构容易引起金属冷作硬化, 只能用于塑性良好的材料, 不允许对脆性材料或塑性较差的材料进行机械矫正。只适用于结构简单的中、小型焊件。实际生产中, 机械矫正法矫正过程中可能使用专用的卷板机、大型油压顶弯机、水压机、顶床或人工利用大锤矫正, 所以有一定的条件限制。
2 火焰矫正法
火焰矫正法是利用火焰为热源对金属进行局部加热, 使较长的金属产生压缩塑性变形, 在冷却后收缩, 收缩产生的变形去抵消焊接引起的残余变形, 来达到矫正变形的目的。火焰矫正法一般使用气焊焊炬, 不需要专门的设备, 方法简单, 操作方便, 比较机动灵活, 不受钢结构尺寸的限制, 可以在大型复杂的钢结构上进行校正, 因此在生产上应用比较广泛。
2.1 火焰矫正的质量
矫正质量一般和加热位置、加热温度和加热区的形状有着密切的关系。
2.1.1 加热位置
加热位置是矫正变形成败的的关键, 如果加热位置选择不当, 不但起不到矫正的作用, 反而会加重已有的变形。因此, 加热位置必须使焊件的变形方向和焊接产生的残余变形方向相反, 如产生弯曲变形或角变形的原因主要是焊缝集中于焊件中性轴的一侧, 矫正的时候必须选在中性轴的另一侧才能让残余变形抵消, 达到矫正的目的。
2.1.2 加热温度
钢结构进行加热时, 加热部位的温度必须高于相邻为加热的部位的温度, 金属受热膨胀受阻, 产生压缩性变形, 才能达到矫正的目的。对于厚碳钢板或刚性大的焊接构件局部加热温度高于100℃就能产生压缩塑性变形, 而在生产中对钢结构进行矫正时温度一般控制在600~800℃之间, 钢板呈现暗樱红色和深樱红色为合适, 可以出现樱红色, 但不能出现淡樱红色。一般通过眼睛观察加热部位颜色就能判断出加热的大致温度。
2.1.3 加热区的形状
加热区的形状有点状、条状和三角形三种。
2.1.3. 1 点状加热
顾名思义就是集中在金属表面上一点进行加热。这样可以获得以加热点为中心的均匀径向收缩效果。加热点直径d≥15mm, 加热点中心距a为50~100mm, 适合薄板加热, 易于矫平。而对于钢板较厚或者是变形量比较大的工件, 采用单点加热无法达到矫正矫平的目的时, 此时可以采用多点加热。多点加热常以梅花状均匀分布。
2.1.3. 2 条状加热
火焰沿直线方向移动, 连续加热金属表面, 形成一条加热线, 故也称为线状加热。若在移动过程中适当的做横向摆动, 就会形成有一定宽度的加热带。条状加热多用于矫正角变形、扭曲变形等。
2.1.3. 3 三角形加热法
加热区呈三角形, 故得名三角形加热, 可以获得三角形底边横向收缩大于顶端横向收缩的效果, 适合矫正发生弯曲变形的焊接构件。采用火焰法矫正钢结构时, 通过钢结构构件部分金属发生不可逆转的压缩塑性变形, 达到矫正整个钢结构构件变形的目的。
2.2 利用火焰矫正法的应注意的事项
矫正之前应认真分析钢结构的变形成因, 制定矫正工作方案, 确定加热位置及矫正步骤。了解被矫正钢结构的材料性质。焊接性好的材料, 一般都采用火焰矫正, 火焰矫正后材料性能变化也小。如低碳钢, 低合金钢Q345, 不仅可以用火焰矫正, 板厚不大时还可以浇水快速冷却, 这样可以限制热膨胀的范围, 增加对加热区的挤压作用, 提高矫正效率。同时, 应注意火焰矫正法同样要消耗材料一部分塑性, 对于有淬火倾向或刚性很大的钢结构, 不宜使用。并且温度不宜超过800℃, 否则会引起加热区过热, 使机械性能降低。矫正薄板变形若需锤击时, 应采用木锤, 不易产生锤疤。加热火焰一般才采用中性焰。
实践证明, 钢结构构件的多数变形是可以矫正的。不管是采用机械矫正法矫正还是采用火焰矫正法矫正, 实质上都是想方设法制造新的变形来达到或抵消已经发生的变形, 通过矫正, 使钢结构的功能既满足了设计要求, 经济要求, 又满足了使用要求。
参考文献
[1]陈祝年.焊接工程师手册[M].机械工业出版社, 2009.
[2]田锡唐.焊接手册[M].机械工业出版社, 1992.
钢结构设计中的变形问题 篇8
1 结构变形与内力计算问题分析
在传统意义上针对钢结构内力计算所采取的方式多为一阶分析法。此种分析方法的特点在于:分析对象选取为未产生变形状态下的钢结构简图。因此, 一阶分析方法排除了钢结构受到荷载作用力影响而产生变形, 并对钢结构自身内力分布情况产生影响的因素。但这并没有将结构变形的全部对象纳入内力计算的研究范畴当中。举例来说, 对于悬索屋盖结构, 以及应用于柔索抗风的桅杆结构而言, 上述结构受到自身重力荷载, 以及风力荷载的影响而产生的位移是比较明显的。因此在有关此区域钢结构内力分布的计算过程当中, 不能直接对其进行忽略处理。更加关键的一点是:在高层建筑成为房屋建筑主流发展趋势的背景, 建筑材料强度的提升, 计算的精细, 以及轻型化的围护结构共同导致:在侧向作用力影响下, 钢结构框架所产生的位移足够形成竖向荷载-侧向位移效应。而这一点也正是钢结构设计中需要重点关注的因素所在。针对这一实际情况我国现行《钢结构设计规范》中, 针对此类框架结构给出了基于二阶效应的判别方式, 如下:
(所计算楼层柱体总压力*一阶弹性分析下所计算楼层层间侧移) / (产生层间侧移所计算楼层以及以上各楼层总水平力*所计算楼层总高度) >0.1; (1)
该上式当中, (所计算楼层柱体总压力*一阶弹性分析下所计算楼层层间侧移) 所计算得出的意义为:楼层受水平荷载作用力影响而对应产生的倾覆力矩数值; (产生层间侧移所计算楼层以及以上各楼层总水平力*所计算楼层总高度) 所计算得出的意义则为:钢结构变形所派生的二阶倾覆力矩作用力。对于在0.1*原始力矩以下的二阶倾覆力矩而言, 可对其所产生效应及变形影响予以忽略。
同时, 在引入二阶弹性分析方法的基础之上, 可给出基本与之相对应的计算方式, 如下:
基于二阶效应的杆端弯矩作用力=设定框架无侧移作用力影响状态下, 基于一阶弹性所对应的杆端弯矩作用力+基于二阶效应的计算层数杆件侧移弯矩增大系数*框架节点侧移状态下, 基于一阶弹性分析的杆件端弯矩; (2)
还需要注意的一点是:除常规意义上的框架结构以外, 大跨度结构以及网壳等结构在设计过程当中也可具备较大的柔性特征, 从而在有关此类钢结构设计内力计算与分析的过程当中, 也需要通过引入二阶分析的方式完成。
2 钢结构初始变形问题分析
无论是对于何种钢结构构件而言, 其均无法成为理论意义上的理想直杆。因此, 初始状态下的弯曲作用力对于受压构件自身的结构稳定性势必会产生一定的影响。除我们所熟知的初始弯曲作用力以外, 在钢结构初始变形当中, 同样需要重视对柱体初始倾斜度情况的考量。在我国现行的钢结构质量验收规范当中, 允许框架柱在自身垂直度方面存在一定的偏差。假定, 钢结构在初始状态下的侧向倾斜作用力为a, 同时, 荷载作用力对其所产生的倾覆力矩为Pa, 则钢结构初始变形相对于钢结构自身的不利效应可以通过荷载计算的方式予以实现, 如下:
基于上述分析, 在框架结构的设计过程当中引入假想水平荷载作用力是比较关键的。但该假想水平荷载作用力的取值并不能仅仅从安装偏差的角度入手进行考量, 同时还需要将柱体结构所对应的初始弯曲作用力以及残余应力纳入荷载计算过程当中。因此, 特别是对于框架层数较多的钢结构设计而言, 有关假想水平荷载作用力的取值可按照如下方式实现:
3 钢结构构造细部变形问题分析
在钢结构设计过程当中, 还有可能对钢结构内力分布情况产生影响的因素为:发生于钢结构构造细部部位的变形问题, 需要在设计工作中加以重点关注。以钢结构设计中, 对于柱体相对于牛腿部位的焊接节点而言, 在假定柱体腹板不受到横向加劲肋因素影响的前提下, 柱体翼缘部位在对牛腿翼缘作用力进行承受的基础之上, 势必会产生一定程度上的变形。而此区域出现的变形问题将对牛腿与柱体部位的焊接焊缝应力分布产生直接性的影响。一般来说, 腹板周边的应力越大, 则邻近翼缘边缘位置的应力也就越小。同时, 需要特别注意的一点是, 在对焊缝进行计算的过程当中, 基于对焊接焊缝区域应力分布不均匀性特征的考量, 需要以有效长度作为计算标准, 具体计算方式如下:
4 结论
通过本文以上有关钢结构设计变形问题的综合分析, 不难发现:钢结构所对应的变形问题会从多个方面对钢结构在荷载作用力下的相关行为表现产生深远影响。钢结构设计中的变形问题并不单单从钢结构在正常使用极限状态下的情况进行考量。甚至可以说, 钢结构中钢材性能的发挥会对结构整体变形能力的表现产生影响。因此, 需要将对高性能钢材的研究开发与应用作为今后钢结构设计的发展重点所在。笔者相信, 通过各方工作人员的通力合作, 必定能够正确应对在钢结构设计中所存在的变形问题, 从而保障钢结构使用的安全、稳定与可靠。
摘要：钢结构的变形会对钢结构在受载状态下的行为产生直接性的影响。因此, 在现阶段的房屋建筑工程作业当中, 就需要特别关注对钢结构的设计工作。同时, 在钢结构设计过程当中还需要重点关注钢结构各个部位所产生的变形问题。基于此, 本文分别从结构变形与内力计算、钢结构初始变形问题、钢结构构造细部变形问题这三个方面入手, 针对在钢结构设计过程当中需要重点考量的变形问题展开了较为详细的分析与阐述, 希望能够引起同行人员的特别关注与重视。
关键词：钢结构,设计,变形,内力计算,初始变形,构造细部,分析
参考文献
[1]苏洁, 张顶立, 高自友, 等.盖挖逆作法施工地铁车站结构变形及其控制[J].中国铁道科学, 2010, 31 (1) :59-65.
[2]谢益人.高层建筑箱形转换层结构变形和应力分析[C]//2011年建筑结构学术会议论文集, 2011:11-14.
[3]赵海燕, 黄金枝.深基坑支护结构变形的三维有限元分析与模拟[J].上海交通大学学报, 2001, 35 (4) :610-611.
[4]林金杰, Daniel Cohen-Or, 张皓等.非规则三维建筑模型的保结构变形[J].计算机辅助设计与图形学学报, 2012, 24 (2) :146-148.
钢结构焊接变形的控制与矫正 篇9
1 焊接变形的主要原因
(1) 焊缝在结构的位置原因, 不同的焊缝位置在焊接完成后都会产生不同形态的变形, 这主要是由破口角度、接头形式等结构形态不同而引起的重力性变形。
(2) 结构刚性导致的变形, 在受力相同的情况下, 刚性较大的结构变形就小, 而刚性弱则变形大, 如较薄的钢结构与小而重的结构进行焊接时, 刚性小的薄片结构就容易变形。
(3) 焊接顺序和装配原因, 一个同样的焊接结构采用不同的床配方法和焊接顺序都会对其变形产生一定的影响, 如前面提到的刚性较弱的结构如在安装和焊接顺序上增加了对其的载荷就容易使之变形。
(4) 焊接材料的原因, 焊接后由于热胀冷缩的原因材料会在焊接后产生一定的变形, 而焊接材料的线膨胀系数较大则会对焊接变形影响较大。如:不锈钢和铝材的焊接后变形的几率要大于碳钢材料, 就是这个原因。
(5) 焊接采用方法的原因, 在焊接过程中, 焊接使得焊件受热而温度升高, 金属材料的导热性会导致整个材料变热, 而焊件的体积越大则受热变形的几率也就越大变形也就越严重。如:实践中气焊比手弧焊的变形大, 而手弧焊比气保护焊接的变形严重。因此应当根据材料和工艺的要求选择合适的焊接方法。
(6) 焊接规范执行原因, 对焊机规范的执行也可以影响焊接的变形, 如:变形随着焊接电流的增加而增加, 焊条直径越大而变形增大。因此在焊接中应当根据技术标准尽量选用更加合理的焊接规范来进行操作。
2 控制措施
对焊件进行焊接时会产生瞬间的内部应力, 焊接后产生的残余应力并以此产生的残余应力变形这时焊接中不可避免的情况。但是通过必要的手段对前面提到的变形的某些因素进行控制, 或者采用合理的校正措施还是可以控制部分焊接变形的产生的, 下面就对几种主要的焊接变形控制措施进行介绍。
2.1 焊前准备
(1) 钢材要求:焊接前应当做好对钢材料和焊接材料准备工作, 即按照生产要求对焊接用构件的钢材的牌号、规格、尺寸、质量等指标进行核对, 同时按照图样或者设计要求进行检查。焊接用钢材料的材料质量应符合相应的国家或者行业规范, 确定原则有:钢板、型材、管材的计算厚度大于6mm时重要的构件不能采用级别A的沸腾钢;结构件的半径/厚度小于10并需要冷弯的时候, 则应当选用对应的钢材;如确定钢材的等级时应当考虑工作的环境温度、材料厚度、构造部位、焊接工艺等综合因素进行选用, 可以按照行业或者设计要求进行选取。重要的结构应当按照焊接工艺评定执行。
(2) 焊条、保护气体的要求:对低碳结构和合金结构焊接用焊条应符合国家5117、5118标准;气焊、埋弧焊、气体保护焊接则需要按照国标1300、8100标准;采用二氧化碳保护焊接则需要控制保护气体的纯度达到99.5%。其余氮气小于0.1%, 水蒸气小于0.05%。
另外, 在焊接新型的钢材或者使用新型的焊机和焊条时应先行做实验, 以保证其工艺可以达到技术指标, 同时保证焊机材料焊条、焊丝、焊药、保护气体等选择符合整个焊接工艺的要求。
2.2 合理的焊接工艺
焊接工艺的关键阶段: (1) 下料和预处理, 这个阶段是将材料进行预先的处理, 如对托料架进行清理、找平, 满足切割要求;保证相应的托架符合材料的尺寸;下料适应保证材料的余量控制;切割过程中应当保证速度、气流、气压等符合工艺要求, 同时不应对切割区域进行冷却处理, 切割后应及时进行矫形处理。 (2) 组对、焊接阶段, 这个过程应当控制焊接的基准面便于操作, 并保证工件的稳定, 对接角度符合设计要求;在焊接时应按照规程进行控制, 保证质量;对焊条应进行必要的处理。
焊接工艺是影响焊接质量和控制变形的关键流程, 因此应当合理的采用焊接的工艺, 并且使之符合两点要求:第一, 在焊接工艺的选择和改进中应当保证符合自身作业的条件, 如果焊接工艺的设计不符合实际生产条件的要求, 过高或者过低都将直接影响工艺的实施;第二, 焊接工艺设计应当符合材料的状况, 即在下料、组对、焊接、焊接后处理等环节都应当符合钢制构件的材料特征, 并且便于开展工艺, 如大批量生产还应当考虑满足机械化自动化作业的需求。
(1) 缩减焊缝的尺寸。焊接的内应力是来自焊接中对局部的加热过程, 为此在满足设计构件的尺寸要求下, 应当合理设计焊缝的尺寸, 即利用合理的焊接设计技巧既满足构件的使用要求也可以尽量缩小焊接的长度, 以此降低变形。
(2) 降低焊接约束力。在焊接中对工件的约束力越小其焊接后的恢复性形变也就越小, 其热胀冷缩的情况也可以降低, 因此在焊接中尽量不要采用刚性过大的固定方法, 而是尽量采用托架的方式, 以此降低对焊接件的约束, 和重力变形。
(3) 合理设计焊接顺序。在需要多次焊接的情况下, 即对焊缝较多的构件进行焊接前应当进行合理的分析和设计, 根据焊接构件的形状和焊缝的规律设计焊接的顺序, 即对可能会产生大的形变的焊缝先焊接, 而对变形影响较小的焊缝后焊接, 这样就可以先对自由度较大的构件进行约束控制构件的整体变形幅度。
(4) 利用外力控制焊接残余应力。在焊接完成后可以利用锤击法对焊缝进行处理, 即在焊接完成后利用圆头的小锤或者电动工具对焊缝的金属进行修正, 使其产生塑性的延伸性变形, 以此消除器冷却后产的收缩性拉力。但是此方法应当视材料和钢构件的情况而定, 对要求精度高或者材料脆性大的不宜采用。
(5) 采用强制变形和反变形法。对于大的工件采用强制变形法和反变形法相结合, 选择好强制固定位置和反变形余量, 掌握好冷却时间, 对于工件变形量的控制效果更佳。
参考文献
[1]蔡延彬.机械用钢板焊接工艺的探讨[J].电焊机, 2010 (7) .
[2]郑建西, 何惠付.不锈钢钢构件的焊接工艺[J].焊接, 2009 (1) .
钢结构变形 篇10
关键词：大型钢结构,焊接变形控制,焊接工艺
钢结构焊接变形是一个不可避免的问题，大型复杂钢结构尤其是现场安装，一旦发生过大焊接变形，其高空安装校正难度相当大，将会极大地影响安装工期、生产成本和安装质量，因而必须通过焊接工艺、焊接顺序等方面来对焊接变形进行控制，尽可能减少焊接变形。焊接变形主要是由于焊接中焊件受到不均匀的加热和冷却，焊接各部位金属热胀冷缩的程度不一致，而各部分相互连接相互制约，不能自由的伸长和缩短，进而产生应力不均导致变形，常见的焊接变形有横向收缩变形、纵向收缩变形、弯曲变形、角变形、扭曲变形和波浪变形六种，其中纵向收缩变形和横向收缩变形是基本的变形形式，根据以往的焊接生产经验，焊接变形的影响因素主要有构件刚度及约束状态、焊缝形式、焊接顺序、焊接方法、焊接工艺等。
1 焊接变形控制研究
上海中心大厦工程位于上海市浦东新区，塔楼地上124层，建筑高度632 m，沿竖向共分为8个区段和1个观光层，在每个区段的顶部均布置有设备层和避难层，裙房地上7层，建筑高度为38 m，地下室5层，整个建筑总面积约57万m2。结构采用了巨型框架+核心筒+伸臂桁架抗侧力结构体系，为钢—混凝土混合结构，整个工程钢结构用量约10万t，具有构件重大、节点复杂、安装精度要求高、焊接变形控制难度大等特点，为有效控制焊接变形，主要从以下几方面进行了控制研究。
1.1 增加约束来控制焊接变形
一般情况下，结构刚度越小，焊后变形越大，反之变形越小。结构的刚性取决于其截面的形状、尺寸及约束状态，截面越大，结构刚性越大，变形就越小，约束状态下的焊接变形较无约束的小。上海中心大厦外框竖向由12根内埋劲性钢骨的巨型柱构成，是结构最主要的受力构件之一，其劲性钢柱安装精度控制是整个工程钢结构安装质量控制的重点，而巨型柱截面复杂(见图1)、板件厚，焊前组装对接错位要求高，制作精度和安装精度控制难度大。为有效控制现场焊接变形，确保组装精度，在巨型柱吊装就位，上下节柱对接焊接前，须将与上节柱相连的框架梁吊装就位与之连接，以形成局部小框架的稳定结构后(见图2)，才能开始进行巨型柱的焊接。这样楼面钢梁可以对巨型柱提供较好的侧向约束，从而有效减少巨型柱的焊接变形。
1.2 利用合理的焊接顺序减少变形
焊接顺序不同其焊后变形也不同，一般的焊接顺序是先焊主要焊接、约束大的焊缝，再焊刚度小、次要焊缝，当构件具有对称布置的焊缝时，可采用对称焊接减少变形。对于本工程巨型柱，根据截面特点，加之巨型柱靠核心筒侧倾斜，为减少焊接变形，采用4人对称焊接，焊接顺序为A→B→C→D。施焊时，首先由3名焊工进行焊缝群对称轴线的A焊接，考虑到柱子内倾，再由1名焊工对A部位进行焊接，这样可以有效减少向核心筒侧的焊接变形。之后由4名焊工对称的进行B部位焊缝焊接，之后是C部位，最后是D部位焊接(见图1)。在环带桁架与巨型柱的节点板对焊，节点板板厚达120 mm，焊缝长度达3 m多，且为立焊，焊接难度大，焊接变形大，为有效减少焊接变形，采用分段退焊的措施。
1.3 预变形法
在焊前进行装配时，预置反方向的变形量为抵消焊接变形，这在生产实践中是行之有效的好办法。本工程巨型柱随着结构的增高，与核心筒的距离逐渐变小，即巨型柱向内侧倾斜，巨型柱在焊接过程中，由于柱子内倾自重影响，容易向内侧倾斜变形，为此，在吊装就位施焊前，将柱在理论位置基础上向外侧预倾斜3 mm～5 mm。
1.4 预设焊接横向变形收缩余量
巨型柱焊接时，焊缝横向收缩变形(高度方向)将对结构安装精度控制带来较大影响，为确保巨型柱标高及钢梁标高精度，需要对焊缝横向收缩变形进行控制。通常而言，焊缝横向收缩变形可按下式估算:单V对接焊缝横向收缩近似值及公式:y=1.01×e^(0.046 4t)，其中，y为收缩近似值;e为2.718 282;t为板厚，但实际工程中，其变形值受焊接方法、间隙等影响较大，要精确计算其横向变形较难，为此，在本工程钢结构安装的起始阶段，通过对大量巨型柱焊缝收缩变形的实测(见图3)，统计得出巨型柱焊接横向收缩变形在1 mm～3 mm间，根据统计分析结果，考虑到施工的效率和标高控制，在巨型吊装就位矫正时，将组装间隙在理论值的基础上统一预加2 mm～3 mm，从而较好的控制了巨型柱标高的安装精度。
1.5 尽可能减少热输入量、熔敷金属量
减小焊缝截面积，在得到完整、无超标缺陷焊缝的前提下，尽可能采用较小的坡口尺寸(角度和间隙)，有利于减少焊接变形。本工程桁架层节点板最大板厚达120 mm，为减少焊缝面积，在横向焊缝中，将常规的坡口角度30°～45°减少到15°(见图4)。此外，将常规的立焊单面坡口焊接改为双面坡口焊接也可以减少焊缝面积(见图5)。焊缝截面积减少，相应的焊缝熔敷金属也减少，从而热输入量更小，自然可以减少焊接变形。此外，尽可能的采用小电流施焊也有利于减少热输入量。选用焊接线能量小的焊接方法，可以有效地减少焊接变形。本工程钢结构现场焊接全部采用CO2药芯焊丝气保焊来代替焊条电弧焊，不但效率高，而且线能量相对较小，可以明显地减少焊接变形。
1.6 优化焊接工艺
厚板焊接用多层多道焊(见图6)，小电流有利于减少焊接变形。每道焊缝收头需熔至上一道焊缝端部约50 mm处，即错开50 mm，使焊道的接头不集中在一处。钢板两端增设引弧、收弧板。
1.7 利用合理的节点装配焊接顺序
环带桁架与巨型柱的节点连接中(见图7)，考虑到节点1,3的现场焊接变形较大，为此，按图示顺序先将两端焊接完成，然后对腹杆进行连接，最后对中间的螺栓进行施工。中间的螺栓节点亦采取用临时连接板包夹腹板和翼缘进行临时固定，临时连接板可采取开扩大孔或长圆孔的方式，投入一定数量的螺栓为临时螺栓，使构件能够应对焊接收缩变形，随后加工厂按实测数据制作连接板进行替换，保证了桁架层的顺利安装，确保了节点连接质量。
2 结语
上海中心大厦主体钢结构现场安装具有构件重、大、节点复杂、钢板厚、焊接变形控制难度大等特点，通过选择合理的焊接方法及顺序、优化焊接工艺和接头形式、预设反变形、合理的节点安装顺序等对焊接变形进行了系统的控制研究并严格实施，目前主体钢结构核心筒已安装至60层，外框钢结构已安装至45层，焊接变形得到了有效控制，焊接接头间隙及错位、高强螺栓连接穿孔质量得到了保证，构件安装精度符合设计和规范要求，确保了钢结构安装的顺利进行和现场安装质量。
参考文献
[1]GB50205-2001,钢结构工程施工质量验收规范[S].
[2]JGJ81-2002,建筑钢结构焊接技术规程[S].
钢结构变形 篇11
关键词：钢渣滚筒；基本结构；应力；变形计算；钢渣处理技术 文献标识码：A
中图分类号：TU333 文章编号：1009-2374（2016）15-0062-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.15.029
技术在变，社会在变，我们所处的时代也在变。互联网的到来就像一场革命，改变了一切，它让这个世界相互联结、包容开放，促使着一代又一代人的创新。在这样的一个时代，越来越多的人习惯于借助网络这个媒介进行双方相互之间的交流、开店、购物、购票等一系列的活动，其中网上购票就是诸多网络活动中与人们的日常出行息息相关的一种。网上铁路售票系统的出现和应用极大地丰富了铁路客运的营销手段，提供了良好的人机交互页面，打破了传统面对面的经营方式。随着网络技术的高速发展，我国的铁路售票系统也逐渐走向
世界。
1 网上铁路售票系统的特点
与传统方式的火车售票相比，网上售票无需更多的排队等待时间。由于互联网的快速发展，网络技术的不断进步，人们可以不用再去售票窗口排着长队等着买票，他们只需要在电脑或是手机上打开这个系统，就可以随时随地地了解火车车次的详细信息，并予以购买，这不仅方便了乘客，同时也在一定的程度上缓解了售票窗口的拥挤状况，提高了售票的效率，节省了时间。此外，现在的网上售票系统还提供了“自取”或“送票上门”的服务，对于那些忙于工作或是其他事情而没有时间自取的乘客，“送票上门”的服务在很大的程度上为他们解决了取票的烦恼，这样他们只需要等着车票送上门，乘车时直接到达检票窗口即可。另外，该系统通过使用网络连接技术将车票信息直接与乘客身份证相系。乘客们去乘车时可以不用再兑换纸质票，只需要携带好他们的身份证，检票时直接刷二代身份证便可，这种方式不仅实现了一对一的实名制，还节约了纸质票的使用，创造了社会效益等。然而任何事情都不可能十全十美，火车网上售票系统也不例外。它就像“潘多拉的魔盒”一样，有好的一面，也有令人困扰的一面。因为在网上售票的时候存在着一些细小的漏洞或纰漏，而这些问题恰恰恰会影响人们的购票，大则是人们无法买到自己心仪的票，小则是人们无法了解具体的班次信息，诸多问题都累积到一起，不仅会给乘客造成损失，一定程度上也可能会威胁到社会的效益。
2 火车网上售票系统存在的问题
根据现今人们对火车售票系统的异议以及结合我们自身网络购票的实际经历，火车网上售票系统主要有五个方面的问题：第一，目前升级版的网络售票系统为了提高网站的安全性，设置了难识别的购票验证码。据统计网站购票的验证码共581种，然而这些验证码有的却并不容易识别，每输错一次验证码，就意味着当次购票成功率下降80%左右，越来越多的乘客表示面对验证码不知所措。也正是由于这样的原因，许多乘客可能就买不到心仪的票，更严重的可能就会因为买不到票而给乘客带来损失；第二，居民身份证强制使用，影响乘客的乘车，造成不便。由于网上购票是与用户的身份证相联系，乘客乘车必须要携带身份证，只有使用身份证乘客才能取票坐车或是刷身份证才能过安检坐车，若是乘客忘带身份证或者身份证遗失了，他们就不能坐车，这给乘客们带来了极大的不便；第三，网上售票系统对安装并使用该系统的用户开通提前数天就能上网购票的权限，引发不公。我国虽然人口众多，但是会使用网络的网民却不及总人口的一半，而会安装该系统且能够顺利购票的人更不及网民总数的一半，这样对于那些不会上网或者是不会使用该系统平台的人存在着明显的不公平；第四，网上售票系统不稳定，购票混乱。目前我国的网络技术已经有很大的提高，网上售票系统也相对可靠，但是由于假期购票人数太多，该系统也出现不稳定的情况，具体的就是乘客在购票高峰期间系统刷新的缓慢，可能前一秒看到的票用户想购买，可是因为系统的反应过缓，下一秒用户就错过了该班次的票；第五，最重要的方面是钓鱼网站众多，用户易陷。中国现今已处在“互联网+”的时代，在网络高速发展的今天，各种网络技术也被人们开发出来，有些人为了搞破坏又或是为了赚钱，运用网络技术开发出各种软件及网站等。而钓鱼网站正是这其中最具代表性的一种，对于那些第一次在网上购票或者一票难求的乘客来说，他们是这种网站深深的受害者。这样不仅会导致用户对火车网上售票系统的不信任，今后减少在网上购票，甚至还会导致铁路部门因此引发巨大的损失，减少社会效益。
3 对售票系统存在问题的分析与对策
当今的网络时代带给我们的既是机遇更是挑战。网上火车售票系统在这样一个大的背景下难免或多或少地会出现一些问题，而这些问题对我们的出行可能也会造成影响，社会的效益价值也会因此大打折扣。我们针对目前国内外的现状结合自身的购票经历对存在的问题提出意见：第一，售票系统网站上的验证码的种类可以稍微减少且验证码图片的清晰度稍微提高，这样人们就可以减少因验证码的识别错误，从而提高火车票班次准确购买的效率。同时售票系统设计部门也可以设计一些提高系统的安全性的加密软件嵌入在网站的网页设计中，这样不仅可以更加方便用户车票的购买，节省验证码的识别时间，而且有利于网站的管理与维护。第二，由于目前二代身份证在办理的时候都需要录入个人的指纹，对此铁路部门可以利用这一优势，建立一个指纹识别的系统并将其与现有的网络售票系统相连，这样人们在出行的时候可以再也不用为不带身份证无法坐车这个问题而困扰了，只需按一下指纹一切问题都迎刃而解了。第三，网络的发展带来了各种网上联络工具、支付工具等的出现，如QQ、微信、微博、支付宝、财付通等，由于人们也越来越多地使用这些软件，铁路部门可以与这些运营商合作，共同进行网络售票，这样对于那些不是网站的注册用户可以不用再登录专门的售票网站而能轻松购票，缓解了网站购票高峰的状况。第四，针对售票高峰期网站上售票的不稳定，铁路部门可以在网站首页上多开通几个售票的入口，用户们可以多一些买票的机会，降低因买不到票的风险，尽量减少用户的损失。第五，网络技术的发展所带来的钓鱼网站问题不可避免，但是可以加大网站的宣传力度，让人们更多地了解正确的网上售票系统的登录方式，提高用户的网络安全意识。或者在浏览器上安装检测钓鱼网站的识别软件，降低用户误入钓鱼网站的风险，减少用户因误入钓鱼网站的损失。
4 结语
21世纪是互联网快速发展的时代，它已快速地融入各行各业，在李克强总理提出了“互联网+”这个新概念后，更是每天引来上百万网民的点赞。可以说，“互联网+”在中国的迅猛发展带动了互联网产业的高速发展，提升了一个又一个传统行业的层次。网上火车售票系统就是在这样的背景下逐渐成熟乃至面向世界，成为了我国外交的一个重要的方面，同时它在我们日常出行中也是必不可少的。虽然网上售票在整个铁路运营过程中看起来只是一个简单的业务，但是它却包含着网络运营、铁路运营调度、客户管理、人力资源安排等诸多方面，而且它还可以缓解传统窗口排队售票的高峰，对人们外出时间的安排也有一定的帮助。所以在原来的网络售票系统上加以改进是非常有必要的，这样既可以打击黄牛党，也可以让乘客们买到自己心仪的票，总体上保证铁路运营效益得到提高。
随着网络技术不断的创新发展，网上售票系统是可靠的、切实可行的，可以给社会带来巨大的效益。
参考文献
[1] 何万敏，杨永安.高级程序设计语言教学改革的探讨
[J].电脑知识与技术，2005，（10）.
[2] 冯军.电影院计算机售票及业务管理系统的应用与发
展[J].影视技术，2005，（4）.
[3] 孙涌.现代软件工程[M].北京：北京希望电子出版
社，2003.
基金项目：江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项目（创意类）（项目编号：201513986014X）。
作者简介：裔乐（1994-），女，江苏镇江人，江苏大学京江学院学生，研究方向：市场营销（网络商务）；孙瑗梅（1993-），女，江苏南通人，江苏大学京江学院学生，研究方向：市场营销（网络商务）。
试述钢结构焊接变形与应力控制 篇12
焊接应力与变形是焊接过程中产生的内应力及焊接热过程中引起焊件形状与尺寸的变化。焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织是产生焊接应力与变形产生的根本原因。焊接应力与变形的存在, 对构件强度、刚度、稳定性、加工精度以及耐久性等产生严重的影响, 采用合理的焊接技术及施工措施控制焊接应力与变形是钢结构安装的关键。
下面以某斜交网格钢结构工程为例, 应用有限元程序ANSYS, 分析了钢构件制作及安装时温差导致的变形及25℃与32.8℃两种温况下钢结构合拢的变形及应力, 并从构件焊接、总体安装工艺、焊接顺序、焊接方法等方面探讨了焊接变形与焊接应力的控制措施。
2 温度变形及应力有限元分析
2.1 制作与安装温度变形分析
因工厂的焊接环境、设备及器具等条件比现场好, 在满足运输限制的条件下.最大限度地在工厂完成焊接工作, 有利于控制钢结构质量。但是构件太长, 制作与安装时的温度差异会产生较大的变形, 导致较大的尺寸误差, 因此确定构件的最长加工长度是首先要解决的问题之一。2.1.1温度选取。根据气象部门资料, 制作月平均最低气温为5.2℃;安装月最高气温:26.1℃:温差:20.9℃。因此选择参考温度5.2℃, 计算温度26.1℃。2.1.2截面选取。计算截面选择焊接箱型梁1000 X300×10X12, 计算长度为1m, 材质为Q345GJB的钢材。2.1.3模型建立。根据结构的实际尺寸。建立胎架的空间三维模型作为计算模型, 钢材料为Q345GJB, 弹性模量E=2.06x 105 MPa, 屈服强度fy=295MPa, 泊松比为0.3;材料本构关系采用理想弹塑性模型, 屈服准则采用Yon Mises, 屈服准则, 计算时屈服强度取值为345MPa。2.1.4计算分析。利用ANSYS有限元分析软件计算构件的温度变化。采用三维实体单元BEAM4单元进行计算。从计算结果可以看出构件变形为025mm/m。按构件分段长度1 6m左右, 制作与安装温度差异产生的构件变形可控制在±3~4mm。因此确定主梁构件的加工长度最长16m。
2.2 钢结构合拢时温度效应分析
2.2.1 荷载选取。
根据现场工期安排及相应的气象资料, 将在25℃及32.8℃的温度工况条件下合拢, 比选结构此时的温度变形及应力, 以确定最佳的合拢温度。2.2.2截面选取。计算截面选择合拢时的结构面框架。材质为Q345GJB的钢材。2.2.3模型建立。根据结构的实际尺寸, 建立胎架的空间三维模型作为计算模型.钢材料为Q345GJB, 弹性模量E=2.06 X105 MPa, 屈服强度fy=295MPa。泊松比为O.3:材料本构关系采用理想弹塑性模型, 屈服准则采用Yon Mises, 屈服准则, 计算时屈服强度取值为345MPa。2.2.4计算分析。利用ANSYS有限元分析软件计算构件的温度变化。采用三维实体单元BEAM4单元进行计算。以X向为例, 计算时取的温度25℃, 计算结果为:在X方向最大变形为6.7mm, 在Y方向的最大变形为0.9mm。在Z方向的位移为0, 最大应力30.9MPa;在32.9X2时, 在X方向最大变形为10.8mm, 在Y方向的最大变形为1.4mm, 在Z方向的位移为0, 最大应力50MPa。综合比较后.选择温度为25℃的时段进行结构合拢较为合适。
3 焊接变形控制措施
焊接变形从大型构件焊接、总体安装工艺焊接顺序、焊接方法等多方面进行控制。
3.1 构件焊接工厂化
由制作与安装温度效应分析可知, 主梁构件的加工长度最长1 6m, 次梁连接牛腿带在主梁节点上;大型铸钢节点分两段铸造, 但在工厂完成拼装焊接工作。
3.2 总焊装控制
3.2.1 吊装。
采取“以构件组合成块、成片吊装为主, 以散件吊装为辅”的吊装方法, 在地面最大限度地进行构件组合, 尽可能地减少高空拼装焊接量。安装总体安装工艺采取平面上从一边向另一边扩散安装, 立面上从下向上逐步安装的工艺流程, 减少各种误差的集中积累。3.2.2焊接顺序。总体焊接顺序随安装进度次第跟进;调整校正好一个主梁结构平面后, 再进行该主梁结构面的焊接;每个正在焊接的主梁结构面顺结构安装的方向无约束, 焊接应力可顺结构安装方向自由释放;结构的整体安装焊接是结构不断逐步向一个自由拓展的过程。单元主梁结构面的焊接顺序是先焊主约束, 后焊次约束的方法, 即先焊主梁拼阶段;后焊主梁与铸钢节点的连接;再焊主梁与次梁的连接点;最后焊接次梁与次梁的连接点。3.2.3焊接施工控制。在焊接方法上, 采用组合焊接方式, 即Co:气体半自动保护焊+药芯焊丝及手工焊接;在焊接工艺上, 加大焊接能量密度, 减少热输入, 采用小电流、快速度、多层、多道焊接工艺措施;焊接材料选用小直径的焊条、焊丝;所有使用的焊材具有在大电流密度下保持电弧持续稳定的特性。3.2.4焊接坡口。焊前严格按照工艺试验确定的坡口尺寸认真组装, 特别对铸钢节点的坡口尺寸检查, 要比现行规范严格2-3倍。同时, 为减少热输入量, 在工艺试验取得成功的前提下, 适当减少焊缝坡口尺寸。3.2.5接头全位置各种角度的焊接。接头拼装后, 考虑工件尺寸, 采取两人对称焊, 都以仰焊部位起弧, 以平焊部位收弧;按照仰焊一侧爬焊一侧立焊一立平焊一平焊的顺序进行。, 对接头水平方向的焊接变形控制。采用双人对称均速、多层、多道焊接。对接头垂直方向的焊接变形控制, 因先后焊接对各部位的收缩量不同, 一般上壁比下壁收缩量大1.5~2.3mm, 端头中心下降约0.5mm~1.2mm, 这样, 可在拼装时预先将安装标高提高2mm~3mm来进行控制。
4 焊接应力消除
4.1 母材检查
焊接前用超声波和磁粉对母材焊道周边200mm范围内进行探伤检查, 防止因母材缺陷, 在焊接过程中出现应力集中现象。
4.2 焊中应力消除与焊后热处理
焊接过程中, 用电动风铲振动敲击焊道, 消除焊接应力。焊接完成后, 为保证焊缝中的扩散氢有足够的时间得以逸出及焊接产生的应力得以释放, 从而避免延迟裂纹出现, 焊后立即进行后热、保温处理。后热时用氧、乙炔中性火焰在焊缝两侧100mm范围内, 全位置均匀烘烤, 用温度计在焊缝80mm, 100mm处测得温度为28℃~250℃后, 用4层以上的石棉布裹紧, 保温4h以上, 然后自然风冷至环境温度。
5 结论
结合工程实例, 对其焊接应力与变形的消除与控制进行了探讨, 得到以下几点结论:
5.1 通过有限元分析, 确定主梁构件的加工
长度最长为1 6m, 可将制作与安装温度差异产生的构件变形控制在±3~4mm:选择温度为25℃的时段进行结构合拢较为合适。
5.2 现场焊接的构件时, 应注意:
5.2.1 采用适当的焊接程序, 如分段焊、分层焊;
5.2.2尽可能采用对称焊缝, 使其变形相反而抵消:5.2.3施焊前使结构有一个和焊接变形相反的预变形;5.2.4对于小构件焊前预热、焊后回火。然后慢慢冷却, 以消除焊接应力。
5.3 对焊缝要进行合理的设计:
5.3.1避免焊缝集中、三向交叉焊缝:5.3.2焊缝尺寸不宜太大;5.3.3焊缝尽可能对称布置, 连接过渡平滑, 避免应力集中现象;5.3.4避免仰焊。
分析结果表明:主梁构件的加工长度选定在16m。可将制作与安装温度差异产生的构件变形控制在±3N4mm:选择25℃时段进行结构合拢较为合适, 控制焊接变形与应力的措施可为其他同类工程提供借鉴参考。
摘要：焊接应力与变形是焊接过程中产生的内应力及焊接热过程中引起焊件形状与尺寸的变化, 针对钢结构焊接变形与应力控制进行论述。