恩施至黔江高速公路龙桥特大桥钢管拱拱肋对接焊接工艺评定试验研究.docVIP

PAGE PAGE 1 恩施至黔江高速公路龙桥特大桥钢管拱拱肋对接焊接工艺评定试验研究 　　摘要：为保证本桥钢管拱拱肋接头的工地拼装焊接质量，模拟拱肋钢管对接的全位置焊接接头，进行了相应的焊接工艺评定试验，通过试验结果的数据分析和评定，在满足规范和设计文件的要求的条件下，总结得出拱肋工地拼装焊接的焊接工艺参数和工艺措施，更好地从理论和实践两方面保证了拱肋工地现场拼装的焊接质量，为同类型的钢管拱拱肋拼装焊接储备了试验数据。 　　关键词：钢管拱；焊接工艺评定；对接接头 　　中图分类号：P755.1文献标识码：A文章编号： 　　1工程概况 　　湖北恩施至重庆黔江高速公路宣恩至咸丰（鄂渝界）段项目起于宣恩县晓关侗族乡倒洞塘村附近，接恩施至来凤高速公路宣恩枢纽，经宣恩县的晓关和咸丰县的高乐山、丁寨、朝阳寺等地，最后在湖北与重庆两省（市）交界处的咸丰县朝阳寺镇石门坎附近对接重庆市的黔江至恩施高速公路重庆段。路线全长约71km。全线采用双向四车道高速公路标准建设，设计速度采用80公里/小时，路基宽度24.5米。全线桥涵设计汽车荷载等级采用公路－Ⅰ级。 　　龙桥特大桥桥址区所在地隶属湖北省宣恩县晓关镇龙桥村，桥梁起点桩号K50+649.8，终点桩号K51+153.8，桥梁全长504m右幅桥（477.5m左幅桥），桥跨布置为4×30+1-280+3×30m右幅桥（4×30+1-280+2×30m左幅桥），主桥为268m上承式钢管混凝土桁架拱桥。变截面悬链线无铰拱，矢跨比f=1/5，矢高53.6m，拱轴系数m=1.5。本桥上部主体结构为钢管拱拱肋。图1为本桥的基本结构形式。 　　图1 　　2焊接工艺评定试验 　　钢管拱拱肋为本桥的主要结构，其工地拼装的焊接接头类型为钢管与钢管的对接接头，其实质为钢板与钢板的对接形式，所以在工厂模拟现场环境，采用钢板对接接头形式，根据现场的平、立、仰全位置焊接工位，选取了与实际拱肋钢管相同板厚，相同材质的钢板进行焊接工艺评定试验研究。 　　2.1试验母材 　　根据设计文件要求，本桥钢管拱拱肋实际采用材质为Q345D且化学成分和力学性能各项指标必须达到《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-2008）【2】的要求。 　　2.2试验焊接材料 　　2.3试验焊接设备 　　气体保护焊采用OTC牌XDS-500焊机。焊接电源均采用直流反极性接法。 　　2.4焊接工艺评定试验 　　模拟实际焊接接头及工位，进行了3组对接接头试验，试件厚度与拱肋钢管相同为30mm，试件材质Q345D，试件焊接工位分别为平、立、仰位。试件编号依次为DJ01、DJ02、DJ03，试板材质、板厚组合、坡口尺寸、焊接方法、焊接材料。见表1。 　　表1试验焊接试件及其内容列表 　　2.5试件施焊工艺参数及焊缝检验 　　对接接头施焊工艺参数及焊接条件见表2。焊后进行焊缝外观检查，表面质量符合技术要求。焊接24小时后对焊缝进行超声波探伤和X射线检查，质量等级为Ⅰ级【1】。 　　表2试验焊接试件施焊状况 　　2.6试件的试验结果 　　全熔透对接接头分别进行了接头拉伸、焊缝金属拉伸、低温冲击试验、侧弯、接头硬度和宏观断面酸蚀试验。 　　接头拉伸、焊缝金属拉伸、低温冲击试验结果见表3。 　　侧弯、接头硬度和断面酸蚀试验结果见表4。 　　表3试验焊接试件的接头拉伸、焊缝金属拉伸、低温冲击试验结果 　　表4试验焊接试件的接头侧弯、接头硬度和断面酸蚀试验结果 　　3试验结果分析 　　3.1接头强度 　　3.1.1评定标准：焊缝金属及全熔透对接接头拉伸试验的屈服强度、抗拉强度不低于基材标准值。【1】 　　3.1.2结果分析：由表3试验结果分析得到：1）焊缝金属拉伸试验，焊缝强度（包括屈服强度和抗拉强度）都不低于基材标准值。2）全熔透对接接头的拉伸试验，接头拉断强度高于基材标准值。拉断位置在基材上，表明焊缝的拉断强度高于基材抗拉强度。 　　3.2焊缝金属延伸率 　　3.2.1评定标准：根据规范要求，延伸率不低于基材的标准值。【1】 　　3.2.2结果分析：由表3试验结果可以看出，所有焊缝金属的延伸率均在基材标准值之上。 　　3.3接头侧弯 　　3.3.1评定标准：根据规范要求，对接接头侧弯180°试样受拉面上的裂纹总长不大于试样宽度的15%，且单个裂纹长度不大于3mm，则判为合格；当试验结果未满足上述要求，则允许从同一试件上再取一个试样重新试验，若试验结果满足上述要求，则仍判为合格，否则，判为不合格。【1】 　　3.3.2结果分析：由表4试验结果可以看出，对接接头的侧弯均合格。 　　3.4接头韧性 　　3.4.1评定标准：根据规范要求，对接接头V型缺口-20℃低温冲击试验结果的平均值不低于标准要求最低值34J【2】，见下表，且任一试验结果不得低于0.7倍的规定值。