CN112045279B - 一种使用复合垫块u型肋嵌补段对接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种使用复合垫块U型肋嵌补段对接方法，复合垫块组成为玻璃纤维布+紫铜垫块；紫铜垫块经机加工凹槽后折弯而成，玻璃纤维布为碱性材料，是一种性能优异的无机非金属材料，优点是绝缘性好、耐热性强；U型肋嵌补段开设手孔，通过手孔将玻璃纤维布平铺在嵌补段焊缝背面，垫块中心线与焊缝中心对齐，再将紫铜垫块放置在玻璃纤维布上方，采用简易磁吸装置将紫铜垫块固定在焊缝背面。优点：不仅能够实现嵌补段与U肋全熔透焊接，增加U肋纵向连续受力能力，解决焊接嵌补段疲劳问题，而且效率高，缩短了桥位架设周期，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种既能够实现嵌补段与U肋全熔透焊接，增加U肋纵向连续受力能力，又能解决焊接嵌补段疲劳难题，同时又能提高效率、缩短桥位架设周期、降低成本的一种使用复合垫块U型肋嵌补段对接方法。
背景技术
目前，钢梁桥位架设过程中，梁段之间的U肋往往采用栓接或者焊接的方法连接。焊接连接即两梁段之间设置嵌补段，场内制造时U肋背面预先焊接永久性钢衬垫，采用单面焊双面成型工艺实现U肋连接。由于目前折弯工艺本身局限性，很难保证钢衬垫与U肋零间隙贴合，这种局部存在的大小不一的间隙，将直接影响焊缝根部的质量，使得整个焊缝的抗疲劳能力大大降低。钢桥服役过程中，正交异性桥面板受交错载荷的作用，在连接部位钢衬垫背面极易产生疲劳裂纹，且难以维修加固。栓接连接即在U肋端部钻制螺栓孔，采用拼接板栓接，此方法对构件加工精度要求高，摩擦面需要特殊保护，成本较高，同时螺栓连接必须开孔，减弱了截面的强度，还会造成应力集中；在架设过程中调整线形和场内制造公差，梁段间间隙难以准确控制，目前各桥梁制作单位采用现场配钻拼接板一半孔群的工艺，大大增加桥位工作量大，且周期长，成本高。以纵横梁体系作为铁路桥桥面时，U肋往往为外露非密闭，嵌补段如采用高栓连接，其延迟断裂威及行车安全，因此，U肋嵌补段焊接是钢桥梁正交异性桥面板U肋连接的趋势。
发明内容
设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种既能够实现嵌补段与U肋全熔透焊接，增加U肋纵向连续受力能力，又能解决焊接嵌补段疲劳难题，同时又能提高效率、缩短桥位架设周期、降低成本的一种使用复合垫块U型肋嵌补段对接方法。
设计方案：近年来钢桥梁建设取得了飞跃式的发展，由于正交异性钢桥面板具有重量轻（板薄、用钢量少）、承载能力大的优点，大型钢桥梁的桥面板均采用正交异性钢桥面板，正交异性钢桥面板主要采用U型肋作为加劲肋。但是，受折弯工艺本身局限性，很难保证钢衬垫与U肋零间隙贴合，这种局部存在的大小不一的间隙，将直接影响焊缝根部的质量，使得整个焊缝的抗疲劳能力大大降低。本发明针对这一难题，在桥位U肋嵌补段不同焊接位置，使用新型复合非永久性垫块，实现桥位嵌补段的焊接连接， 完成嵌补段焊接连接，嵌补段与U肋之间采用单面焊双面成型工艺，背面垫块为玻璃纤维布+紫铜垫块的复合垫块。本方法能够实现嵌补段与U肋全熔透焊接，增加U肋纵向连续受力能力，解决焊接嵌补段疲劳问题，同时提高效率，缩短桥位架设周期，降低成本。
技术方案1：一种使用复合垫块U型肋嵌补段对接方法，1）准备紫铜垫块，垫块厚度、宽度，长度根据各钢桥U肋尺寸调整；2）在紫铜垫块面上加工出焊接凹槽；3）将紫铜垫块按照U型肋尺寸折弯；4）准备玻璃纤维布，使玻璃纤维布直接与焊缝熔池接触；5）制作U肋嵌补段，在嵌补段中间开设手孔，加工嵌补段两长边坡口，坡口角度为30～35°，并按照设计要求将嵌补段折弯；6）钢梁主焊缝焊接完成后，组装嵌补段，调整嵌补段与两侧U肋焊缝间隙为6～10mm，焊接嵌补段与面板的焊缝；7）通过嵌补段手孔将玻璃纤维布平铺在嵌补段焊缝背面，垫块中心线与焊缝中心对齐，再将紫铜垫块放置在玻璃纤维布上方，采用简易磁吸装置将紫铜垫块固定在焊缝背面；8）焊接嵌补段焊缝，采用药芯焊丝气体保护焊焊接，焊接电流为190～200A，电压为22～24V，仰位焊接速度为300～350mm/min，立位焊接速度为130～150mm/min，从中间往两侧焊接，焊接接头位置打磨成过渡斜坡，焊接过程中由仰位转为立位，且在嵌补段焊缝拐角处不允许断弧；9）焊接完成后，玻璃纤维布已全部烧损，将紫铜垫块取出，将焊缝接头和焊缝拐角处处打磨匀顺，完成嵌补段对接焊缝的焊接。即：
S1、准备紫铜垫块，垫块厚度为10mm，宽度为30mm，长度为737mm，长度可根据各钢桥U肋尺寸改变。此垫块制作后可重复使用。
S2、采用机加工的方法加工紫铜垫块焊接凹槽，宽度为10～12mm，深度为0.5～1mm（见图1）。采用紫铜垫块导热性能良好，提高焊缝冷却速度，有利于仰位焊缝成型。
S3、将紫铜垫块按照U型肋尺寸折弯（见图2）；
S4、准备玻璃纤维布，其宽度为50mm。玻璃纤维布，绝缘性好、耐热性强，使其直接与焊缝熔池接触，可避免焊接热量导致紫铜垫块烧损。
S5、制作U肋嵌补段，长度为500mm，在嵌补段中间开设手孔，手孔尺寸为80mmx200mm；加工嵌补段两长边坡口，坡口角度为30～35°；按照设计要求将嵌补段折弯；
S6、钢梁主焊缝焊接完成后，组装嵌补段，调整嵌补段与两侧U肋焊缝间隙为6～10mm，焊接嵌补段与面板的焊缝，焊接材料为普通药芯焊丝。
S7、通过嵌补段手孔将玻璃纤维布平铺在嵌补段焊缝背面，垫块中心线与焊缝中心对齐，再将紫铜垫块放置在玻璃纤维布上方，采用简易磁吸装置将紫铜垫块固定在焊缝背面（见图4）。整个复合垫块组装示意图见图5。
S8、焊接嵌补段焊缝，采用药芯焊丝气体保护焊焊接，焊接电流为190～200A，电压为22～24V，仰位焊接速度为300～350mm/min，立位焊接速度为130～150mm/min。从中间往两侧焊接，焊接接头位置打磨1:5的过渡斜坡，焊接过程中由仰位转为立位，且在嵌补段焊缝拐角处不允许断弧（见图6）。
S9、焊接完成后，玻璃纤维布已全部烧损，将紫铜垫块取出（重复利用）。将焊缝接头和焊缝拐角处处打磨匀顺，完成嵌补段对接焊缝的焊接。
技术方案2：一种复合垫块，玻璃纤维布裹在紫铜垫块外壁，面板位于紫铜垫块上端口，玻璃纤维布上有U肋和U肋嵌补段。
技术方案3：一种复合垫块固定结构， U肋和U肋嵌补段与两侧U肋焊缝间隙置有复合垫块，压条压在复合垫块上，磁石位于压条两头。
本发明与背景技术相比，一是采用复合垫块实现桥位嵌补段的焊接，避免钢衬垫焊接的疲劳问题，提高正交异性桥面板整体连接质量，同时相较栓接连接方法，有高效率、低成本等优点；二是本发明使用的玻璃纤维布为碱性材料，使其直接与焊缝熔池接触，避免紫铜垫块的烧损，从而可重复利用紫铜垫块，可降低成本；三是本发明使用的紫铜衬垫延展性好，便于折弯成型。且铜衬垫导热性能良好，在很大程度上提高了焊缝冷却速度，有利于仰位焊缝成型；四是本发明将两种衬垫的优异性能充分结合，工艺简单，操作可行，可用于嵌补段的焊接，提高焊接操作性的同时，大幅度提升了焊缝外观质量和内部质量。
附图说明
图1是紫铜垫块焊接凹槽加工意图。
图2是紫铜垫块折弯前示意图。
图3是紫铜垫块折弯后示意图。
图4是U肋嵌补段折弯、手孔加工及坡口加工前示意图。
图5是U肋嵌补段折弯、手孔加工及坡口加工后示意图。
图6是图4中C-C部结构示意图。
图7 复合垫块组装示意图。
图8是图7中A-A部结构示意图。
图9是图7中B-B部结构示意图。
图10 复合垫块固定示意图。
图11焊接顺序示意图。
具体实施方式
实施例1：参照附图1-11。一种使用复合垫块的U型肋嵌补段焊接方法，如图1-6所示，该焊接方法包括：
（1）紫铜垫块加工：加工准备紫铜垫块，垫块厚度为10mm，宽度为30mm，长度为737mm。采用机加工的方法加工紫铜垫块焊接凹槽，宽度为10～12mm，深度为0.5～1mm（见图1）。紫铜垫凹槽加工成后，将紫铜垫块按照U型肋尺寸折弯（见图2-3）；
（2）制作U肋嵌补段：嵌补段长度为500mm，加工嵌补段两长边坡口，坡口角度为30～35°；按照设计图要求将嵌补段折弯；采用仿形火焰切割机在嵌补段中间位置开设手孔，手孔尺寸为80mmx200mm；
（3）桥位嵌补段组装：调整嵌补段与两侧U肋焊缝间隙为6～10mm，焊接嵌补段与面板的焊缝，焊接材料为普通药芯焊丝。
（4）复合垫块的组装：通过嵌补段手孔将玻璃纤维布平铺在嵌补段焊缝背面，垫块中心线与焊缝中心对齐，再将紫铜垫块放置在玻璃纤维布上方采用简易磁吸装置将紫铜垫块固定在焊缝背面（见图7-9）。整个复合垫块组装示意图见图10。
（5）焊接嵌补段焊缝，采用药芯焊丝气体保护焊焊接，焊接电流为190～200A，电压为22～24V，仰位焊接速度为300～350mm/min，立位焊接速度为130～150mm/min。从中间往两侧焊接，焊接接头位置打磨1:5的过渡斜坡，焊接过程中由仰位转为立位，且在嵌补段焊缝拐角处不允许断弧（见图11）。
（6）焊接完成后，玻璃纤维布已全部烧损，将紫铜垫块取出（重复利用）。将焊缝接头和焊缝拐角处打磨匀顺，完成嵌补段对接焊缝的焊接。
实施例2：参照附图7-9。一种复合垫块，玻璃纤维布1裹在紫铜垫块2外壁，面板3位于紫铜垫块上端口，玻璃纤维布1 上有U肋4和U肋嵌补段5。紫铜垫块焊接凹槽宽度为10～12mm，深度为0.5～1mm。U肋嵌补段长度为500mm，嵌补段中间开设尺寸为80mmx200mm；加工嵌补段两长边坡口角度为30～35°。复合垫块厚度为8～12mm，宽度为28～32mm，长度为750～800mm，长度可根据各钢桥U肋尺寸改变。
实施例3：参照附图7-10。一种复合垫块固定结构， U肋4和U肋嵌补段5与两侧U肋焊缝间隙置有复合垫块6，压条7压在复合垫块6上，磁石8位于压条7两头。复合垫块6中玻璃纤维布1裹在紫铜垫块2外壁，面板3位于紫铜垫块上端口，玻璃纤维布1 上有U肋4和U肋嵌补段5。紫铜垫块焊接凹槽宽度为10～12mm，深度为0.5～1mm。U肋嵌补段长度为500mm，嵌补段中间开设尺寸为80mmx200mm；加工嵌补段两长边坡口角度为30～35°。复合垫块厚度为8～12mm，宽度为28～32mm，长度为750～800mm，长度可根据各钢桥U肋尺寸改变。
需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种使用复合垫块U型肋嵌补段对接方法，其特征是：复合垫块中玻璃纤维布（1）裹在紫铜垫块（2）外壁，面板（3）位于紫铜垫块上端口，玻璃纤维布（1） 上有U肋（4）和U肋嵌补段（5）；
1）准备紫铜垫块，垫块厚度、宽度、长度根据各钢桥U肋尺寸调整；
2）在紫铜垫块面上加工出焊接凹槽；
3）将紫铜垫块按照U型肋尺寸折弯；
4）准备玻璃纤维布，使玻璃纤维布直接与焊缝熔池接触；
5）制作U肋嵌补段，在嵌补段中间开设手孔，加工嵌补段两长边坡口，坡口角度为30～35°，并按照设计要求将嵌补段折弯；
6）钢梁主焊缝焊接完成后，组装嵌补段，调整嵌补段与两侧U肋焊缝间隙为6～10mm，焊接嵌补段与面板的焊缝；
7）通过嵌补段手孔将玻璃纤维布平铺在嵌补段焊缝背面，垫块中心线与焊缝中心对齐，再将紫铜垫块放置在玻璃纤维布上方，采用简易磁吸装置将紫铜垫块固定在焊缝背面；
8）焊接嵌补段焊缝，采用药芯焊丝气体保护焊焊接，焊接电流为190～200A，电压为22～24V，仰位焊接速度为300～350mm/min，立位焊接速度为130～150mm/min，从中间往两侧焊接，焊接接头位置打磨成过渡斜坡，焊接过程中由仰位转为立位，且在嵌补段焊缝拐角处不允许断弧；
9）焊接完成后，玻璃纤维布已全部烧损，将紫铜垫块取出，将焊缝接头和焊缝拐角处打磨匀顺，完成嵌补段对接焊缝的焊接。
2.根据权利要求1所述的使用复合垫块U型肋嵌补段对接方法，其特征是：垫块厚度为8～12mm，宽度为28～32mm，长度为750～800mm，长度可根据各钢桥U肋尺寸改变，垫块制作后可以重复使用。
3.根据权利要求1所述的使用复合垫块U型肋嵌补段对接方法，其特征是：紫铜垫块焊接凹槽宽度为10～12mm，深度为0.5～1mm。
4.根据权利要求1所述的使用复合垫块U型肋嵌补段对接方法，其特征是：玻璃纤维布宽度为45～55mm。
5.根据权利要求1所述的使用复合垫块U型肋嵌补段对接方法，其特征是：U肋嵌补段长度为500mm，嵌补段中间开设尺寸为80mmx200mm；加工嵌补段两长边坡口角度为30～35°。
6.根据权利要求1所述的使用复合垫块U型肋嵌补段对接方法，其特征是：焊接接头位置打磨1:5的过渡斜坡。
7.根据权利要求1所述的使用复合垫块U型肋嵌补段对接方法，其特征是：所述复合垫块厚度为8～12mm，宽度为28～32mm，长度为750～800mm，长度可根据各钢桥U肋尺寸改变。
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