[发明专利]提高正交异性钢桥面板焊接接头疲劳强度的施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高正交异性钢桥面板焊接接头疲劳强度的施工方法，具体地说是一种基于钨极氩弧焊重熔工艺提高正交异性钢桥面板单元U形纵肋与桥面板的纵向连接角接焊缝疲劳强度的施工方法。

背景技术

正交异性钢桥面板自二战后问世以来，因自重轻，极限承载力大，钢箱梁自身高度低，易于加工制造，施工周期短等优点，已被欧洲、日本等国家广泛使用在大、中跨度桥梁中。上个世纪末，随着正交异性钢桥面板理论的不断成熟和施工工艺的提高，美国等国家也开始越来越多的应用。我国于20世纪70年代初引进钢桥面板技术，90年代开始大规模修建采用正交异性钢桥面板的钢桥，特别是大跨度索支撑钢桥，迄今为止，国内已建成近百座大跨度正交异性钢桥面板的斜拉桥、悬索桥、拱桥和梁桥。这些钢桥的建造，加快了交通基础设施的建设步伐，对社会经济的发展起到了非常重要的作用。尽管在设计时借鉴了国外正交异性钢桥面板桥的设计思想，但是限于当时对正交异性钢桥面板的整体认知水平，有些钢桥还是重蹈了国外既有钢桥曾经出现疲劳裂纹的覆辙，个别钢桥投入使用不久就出现大量疲劳裂纹，直接影响结构安全和行车安全。因此，有必要对正交异性钢桥面板的疲劳裂纹进行分类分析，明确其产生的原因，以利于有针对性的进行研究，并为今后正交异性钢桥面板的设计、制造和安装，以及钢桥设计规范的修订提供依据。

正交异性钢桥面板的疲劳裂纹分为两大类：一类是主应力引起的疲劳，如U形纵肋对接接头部位；另一类是面外变形引起的疲劳，如U形纵肋与面板焊接连接部位、U肋纵肋与横肋交叉连接部位、腹板垂直加劲肋与面板焊接连接部位。这四种裂纹是迄今为止发现数量最多的裂纹。产生这些裂纹是内因和外因共同作用的结果。外因就是反复作用的汽车活载，特别是超载车辆，内因就是构造细节本身，包括施工工艺因素的影响，外因和内因的共同作用使得在关键构造细节处产生较大的循环应力集中，从而产生疲劳裂纹。

从上述的原因分析来看，外因是一个交通管理问题，暂且对此不作分析。内因除构造细节外，主要还是施工工艺和施工质量问题，就上述四种常见较多的疲劳裂纹来分析，腹板垂直加劲肋与面板焊接连接部位，现从设计上就注视了此问题，因腹板上的垂直加劲肋是加强腹板的，故可让腹板垂直加劲肋与面板不连接，并留有一定量的间隙，从而解决了此问题。U形纵肋与横肋交叉连接部位，现设计横肋上的U形纵肋穿过孔时，通过优化孔的形状，从有利于施工角度来保证焊缝端头的焊接质量，从而也使该部位的疲劳裂纹得到了控制。U形纵肋对接焊接头部位，由于此对接接头均为现场嵌补段的对接，采用的是带钢衬垫的对接缝，且最易发生疲劳裂纹的部位是纵肋下翼缘的仰焊位置，故此问题的控制关键在于严格控制焊接质量。至于U形纵肋与面板焊接连接部位，由于其分布在整个桥面板上，且数量很大，是发现疲劳裂纹最多的部位，如单纯只是靠现有的施工技术手段来保证焊缝质量，已不能控制疲劳裂纹的产生，必须找到一种新的施工工艺来保证焊缝质量，从而提高焊接接头的疲劳强度，延长疲劳寿命。

采用钨极氩弧焊重熔工艺提高焊接接头疲劳强度的试验及应用均有报道，并被国际焊接协会推荐使用，但从应用情况看，多数应用于重要构件的重要焊缝，至于象正交异性钢桥面板板单元制造这类外形结构基本相同，数量较多的批量构件的应用，还没有相关报道，因此需找到一种既能适应大生产，又不影响工程施工进度的施工方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述正交异性钢桥面板焊接接头疲劳强度问题，而提供一种基于钨极氩弧焊重熔工艺提高正交异性钢桥面板焊接接头疲劳强度的施工方法。

本发明为了达到上述目的采取的技术措施是：提供一种提高正交异性钢桥面板焊接接头疲劳强度的施工方法，按如下步骤施工：

⑴、准备一个放置桥面板单元的施工胎架，施工胎架的胎架基体下设有铰轴和支座，在胎架基体近四个角处采用支撑杆固定，通过调节支撑杆使胎架基体处于水平位置；

⑵、将已焊接完工的桥面板单元放置在施工胎架上，并用胎架基体两侧的锁紧夹具将桥面板单元固定；

⑶、转动施工胎架，使桥面板单元与地面形成15°～25°的倾斜夹角，调节支撑杆固定施工胎架，使U形纵肋一侧的焊缝处于亚船形位置；

⑷、将自动行走的焊接小车放置在U肋处于亚船形位置的一侧，焊接小车上固定有钨极氩弧焊焊枪，调试好焊枪装夹在焊接小车的状态以保证焊枪与焊趾的合理角度和距离，设定好焊接小车的行走速度和氩气的流量；