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1、反变形技术在钢桥面面板单元中的运用摘 要：重点介绍钢桥面板，在施工过程中的反变形控制，以达到焊接后平面度符合质量要求。阐述此技术工艺要点，及计算参数，为以后加工类似钢桥面提供技术支撑和参考。关键词：变形 钢桥面 反变形技术运用 反变形参数 一、引 言 近年来高速铁路桥中正交异形钢桥面板结构大量采用，大跨度的面板单元制造中难以避免的焊接收缩导致面板单元变形。如何有效的控制变形，使得在面板单元焊接过程中变形处于控制范围之内，是面板单元钢结构制造的重点。 本文结合南钦铁路南宁邕江桥钢桥面的制造实例主要阐述反变形技术在面板单元制造中的应用，反变形焊接胎架应用于钢桥面板焊接的有利效果。二、工程简介201
2、0年，我公司承接了中铁大桥局南钦铁路南宁邕江桥钢桥面的制造。铁路桥面为正交异形板整体钢桥面板结构，顶板板厚16mm，采用U型纵肋，纵肋高度300mm，宽度400mm，板厚10mm，U肋间距800mm。面板单位分为两种规格，U型纵肋较为密集，焊接量大，且面板单元不平度要求为1mm以内。面板单位构造如下图所示： 面板单元构造图三、反变形胎架制作考虑到焊接后面板收缩变形导致面板平整度难以控制，且变形后仅能通过火焰矫正，费气费工，因此在面板单元进行U肋焊接时进行反变形处理以保证成型质量。面板单元焊接量较大，采用手工焊接效率较低，因此在胎架设计时，将角焊缝设计为船型焊，采用小车半自动气体保护焊。反变形胎
3、架设计为翻转胎架，如下图所示： 1、支架梁 2、翻转支座 3、压紧器 4、预变形横肋 5、预变形撑板 翻转反变形胎架 胎架设计应保证压紧器的稳定牢靠、支架梁的稳定性及刚度、支座的稳定性等因素，在一侧支起时，应在高侧增加稳定的刚支架，避免反变形胎架在操作过程中抖动、倾覆。四、反变形参数设置U肋间每两条纵向焊缝面板单元预留收缩量考虑为1mm，在焊接实验中，未设置反变形量的情况下，面板的翘曲度约为每1000mm内翘曲20mm,且焊逢处存在明显的凹缝。考虑到整体面板焊接作业时，多条焊缝将导致变形加剧，初步确定为7400mm宽桥面板单元反变形矢高（中心点与两端的高差）为200mm，5800mm宽桥面板单
4、元为160mm。在实际操作过程中，预设反变形量效果并不理想，面板单元焊接成型后存在较为明显的翘曲变形，因此加大了反变形矢高，通过多次实际操作，确定了7400mm宽桥面板反变形矢高为210mm、横肋圆弧半径R1为32965mm；5800mm宽桥面板反变形矢高为180mm、横肋圆弧半径R2为23690mm。焊接采用YM-500CL5HGE晶闸管控制CO2/MAG焊机，基本焊接参数设定为：I=300mA，U=25V,焊接行走速度为20mm/min。五、钢桥面U肋板制作要点 1、在桥面板装配前，应检查板件的平整度，对板件平整度达不到要求的板件返回矫正，板件平整度矫正采用11辊平板机床进行矫正。若板件超
5、宽，也可采用火焰矫正，火焰矫正应在平整的钢平台上进行。钢板平整度应将误差控制在1mm /1000mm之内。 2、U肋组装主要控制以下两点指标： （1）保证U肋定位的精确性，控制U肋外边的平直度误差在1mm以内，过大的平直度误差不利于小车气保焊施焊时的连续性。目的在于避免角焊缝偏离、焊接停顿引起变形复杂化，可控制性降低。 （2）保证U肋装配与面板紧密贴实，U肋与面板间的间隙不得大于1mm,避免板件连接间隙在焊接过程中可能引起的凹凸变形，以利于面板的整体成型。 3、U肋在反变形胎架上焊接完成后，待焊缝自然冷却后才能松开两边压紧器，以保证反变形的有效性。4、焊接时应保证一侧焊缝连续完成，翻转胎架后焊
6、接另一侧焊缝，一个面板单元应连续施焊，尽量避免过长的间隔时间。焊接周期过长不利于反变形控制。六、反变形数据的扩展应用 在实际制作的单元件中，有7400mm与5800mm两种，长度均为6000mm，面板板厚为16mm，U肋与面板焊缝为贴边角焊缝，焊高Hf =8mm分别采用210mm和180mm的弧形胎架，单元件成型后变形较小。 在实际应用上，板件的变形影响因素具有较多的不可确定性，根据板厚、板宽、板长、焊缝密集度、焊角高度、作业区温度、作业区湿度等不同，应对反变形矢高作出相应调整，通过参数计算，初步确定反变形弦高，然后通过实验以最终确定反变形胎架弦高。 面板单元件反变形参数的初步计算经验公式如下
7、： a=L+2L/L1 -1r=b/2sin(a/2r) -2 h=r- -3 注： a为反变形弧长；b为反变形弦长；L为面板单位宽度；L1为U肋间距；r为反变形半径；h为反变形矢高； 为面板厚度经验折算系数，= (t为面板厚度)； 公式2中r计算求值较为困难，可通过作图法求得。 各种因素对反变形矢高的影响应做出适当调整，具体如下： （1）面板厚：厚度t12mm时，焊接变形较为明显，适当增大折算系数，按1=1.2进行折算。 （2）板宽；较长板宽的单元件在焊接时变形量基本成线性变化，可根据比例增减反变形弦高，应该按公式1来计算反变形弧长a。 （3）板长：关系到单条焊缝长度，对反变形弦高影响较小。
8、 （4）焊缝密集度与焊高：不表现为线性变化，焊缝密集度与焊高增大时则需增大反变形弦高，反之亦同理。焊缝密集度表现为L/L1，影响到a的经验计算取值；焊缝高度大小较大的影响到CO2气体保护焊小车的行走速度，其对反变形的矢高影响应根据实际焊接结果调整。 （5）在焊接过程中还有其他很多不可控制性变形因素，可靠的反变形数据不止停留在参数计算值上，还应通过多次实验来确定，以符合所处地区差异（地区温度、空气湿度等因素）和实际工况的需要。七、桥面板反变形技术及胎架的应用和效益 翻转反变形胎架在邕江桥项目桥面板单元制造中起到了良好的效果，尤其是在U肋焊接冷却后，面板件在焊缝处的凹凸变形基本上控制在1mm之内，在后期矫正方面仅需通过少量的火焰矫正以及个别变形处采用水泥砝码压顶配合火焰烘烤的方法即可保证整体面板的平整度，大大的提高了制造效率，保证了桥面板外观成型质量符合项目要求。 在大面积纵向焊缝构件中均可以采用翻转反变形胎架，例如：多花纹板钢走道或平板构件反面纵向加劲较多等，由于板件较薄，焊接变形大，采用翻转弧形反变形胎架可以很好的控制弯曲变形，焊接冷却后，构件平面自然伸展，而不是未采取措施或一般措施的情况下焊接工件成弧形变形。减少因矫正而增大的作业量和辅材消耗，大大的提高制作效益，降低制作成本。
