鋼橋激光焊修復(fù)裂紋

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正交異性鋼橋面板由于具有自重輕、極限承載力大、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于橋梁中。但由于其布局受力繁雜且受焊接剩余應(yīng)力影響較大，在受集中荷載作用和焊接部位易發(fā)生疲乏裂紋。本文介紹了正交異性鋼橋面板裂紋產(chǎn)生的理由以及在制造過(guò)程中針對(duì)疲乏裂紋采取的工藝措施。

鋼橋；橋面板；正交異性；疲乏裂紋

1概述

正交異性鋼橋面板具有自重輕、極限承載力大、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于跨徑橋梁中。高速鐵路鋼橋正交異性鋼橋面板橋面系由帶有縱向加勁肋的橋面板單元、縱梁、橫梁三個(gè)片面組成，如圖1所示。橋面板單元與縱梁蓋(腹)板、相鄰橋面板連接在拼裝場(chǎng)完成，橫梁腹板、底板及橋面板與主桁連接在橋位完成。通常，面板與主桁間采用焊接，橫梁腹板、底板與主桁以及縱向勁肋間接采用高強(qiáng)度螺栓連接。由于正交異性鋼橋面板布局直接承受橋面活載作用，受力繁雜，在集中荷載作用下會(huì)局部變形，產(chǎn)生疲乏裂紋。此外，鋼橋面板構(gòu)造繁雜，焊縫數(shù)量多，施焊難度大，工廠制造和現(xiàn)場(chǎng)的組裝精度和焊接質(zhì)量（更加是某些焊縫的熔深、咬邊和焊接缺陷）也是潛在的疲乏裂紋源，疲乏開(kāi)裂將嚴(yán)重影響整個(gè)橋梁的安好。因此,高速鐵路鋼橋正交異性橋面板在制造過(guò)程中務(wù)必采取安好有效的措施來(lái)保證其質(zhì)量。

2正交異性板單元常見(jiàn)疲乏裂紋及成因

目前國(guó)內(nèi)投入運(yùn)營(yíng)橋梁的正交異性板布局暴露出一些疲乏裂紋問(wèn)題，主要表現(xiàn)部位和形式如下：

2.1頂板與U肋焊縫處的縱向裂紋，嚴(yán)重的已經(jīng)貫穿面板，如圖2、圖3所示。主要理由一是面板厚度較薄，造成橋面剛度較弱，在局部輪載直接作用下，U肋與面板連接處會(huì)產(chǎn)生裂紋；二是Ｕ形肋與面板的焊縫質(zhì)量較差，熔深達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，焊縫有效喉厚缺乏，或者焊趾部位存在咬邊等焊接缺陷，形成疲乏源，在活載的反復(fù)作用下產(chǎn)生裂紋。

2.2U肋下端過(guò)焊孔處U肋與隔板間的裂紋，如圖4所示，主要理由是端頭圍焊部位焊縫質(zhì)量差，打磨不徹底，導(dǎo)致應(yīng)力集中現(xiàn)象。

2.3橫梁腹板上Ｕ肋穿過(guò)的開(kāi)孔部位的裂縫，如見(jiàn)圖5所示，主要是由于橫梁腹板開(kāi)孔切割面存在切割缺陷和尖角，應(yīng)力集中明顯；此外，橫梁腹板開(kāi)孔部位是剛度陡變部位，抗橫梁腹板橫向變形的吸能區(qū)范圍小，易產(chǎn)生疲乏裂紋。

3正交異性板單元常見(jiàn)疲乏裂紋對(duì)策

針對(duì)上述裂紋現(xiàn)象和產(chǎn)生理由，在制造過(guò)程中采取相應(yīng)工藝措施如下：

3.1增加面板的剛度，現(xiàn)行設(shè)計(jì)模范規(guī)定面板不應(yīng)小于14mm；

3.2采取無(wú)碼組裝胎定位、壓緊工藝、組拼工藝，操縱Ｕ形肋與面板的組裝精度，確保組裝間隙在0.5mm以內(nèi)，制止因間隙過(guò)大展現(xiàn)焊穿而造成不成修復(fù)的Ｕ形肋內(nèi)部焊縫缺陷；

3.3制定定合理的焊接工藝，通常采用船位焊接方法

3.4在焊接橫梁腹板與U形肋的焊縫時(shí)，要選派優(yōu)秀的焊工，盡可能制止在端頭圍焊的過(guò)程中展現(xiàn)冷接頭，同時(shí)焊后要細(xì)致打磨，確保焊縫外觀勻順；

3.5橫梁腹板Ｕ形肋穿過(guò)開(kāi)口的非焊接邊緣務(wù)必舉行打磨，圓弧半徑不小于R2，確保切割邊緣無(wú)缺陷，去尖角，消釋?xiě)?yīng)力集中源。同時(shí)要將開(kāi)口的尺寸舉行調(diào)整，增大變形吸能區(qū)，如見(jiàn)圖7所示；

圖7開(kāi)口尺寸的提升

3.6取消橫梁腹板與U形肋與面板之間的過(guò)焊孔，如見(jiàn)圖8所示。

圖8過(guò)焊孔的提升

4終止語(yǔ)

正交異性板橋面制造，采用無(wú)碼組裝胎定位、壓緊工藝，解決了U形肋組裝間隙超差；反變形技術(shù)保證坡口角焊縫的熔透深度和成形要求，制止了焊縫偏心，焊縫成形差、咬邊等缺陷；U形肋槽口的打磨和橫梁腹板與U肋焊縫的焊接依次和打磨要求，供給了抗