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摘要：桥梁在进行钢结构焊接作业的时候最大的问题便是焊接时钢结构发生变形，这一变形不仅会影响钢结构在桥梁建设中的安装，还会影响整个桥梁工程的施工质量。本文分析桥梁钢结构焊接变形的类型及原因，并探讨了焊接变形的控制与矫正方法。
关键词:桥梁工程；钢结构；焊接;变形；矫正
1 桥梁钢结构在焊接时变形的原因
焊接的原理是将钢铁在高温下熔化使其和原材料一起凝固成永久性的连接体。而焊接时的局部的高温就会使得焊件整体受热不均匀，从而产生不均匀的热膨胀，使得焊件整体变形。在变形的时候，对于部分钢结构已经成型的焊件，则不能够自由变形，从而使得焊件产生一定的拉应力，而这种拉应力也会促使钢材发生形变。从形变的原理进行分析，影响钢材变形主要是由焊接的方法、焊接的参数以及焊接的具体部位、形状和焊件的自身性质。常见的变形情况主要有横纵向的收缩变形以及弯曲变形、角度扩张和扭曲等。尤其是在进行立体操作的时候，在后期的焊接工作中的焊件部件会受到前面所焊接而成的结构的变形约束而在焊接体的内部形成扭曲，最后产生扭曲变形。
2 桥梁钢结构在焊接时对变形的有效控制办法
在对桥梁的钢架结构进行焊接时，由于焊接时，材料受热而导致的热胀冷缩是无法避免的，但是在实际的操作中我们应该尽量的减少结构受热不均的情况，从而尽可能减少焊接变形情况，确保桥梁的框架结构质量。
2.1科学设计焊接节点
在焊接时主要是依据之前所设计的焊接节点图来进行焊接作业。故而要寻找合理的焊接位置就需要科学的设计焊接节点。在焊接的时候，焊缝的数量、位置以及尺寸直接关系着附近的焊件材料的膨胀情况。数量越多，则焊接点分布越密集，其变形的情况就会越复杂。焊缝的尺寸越大，则附近的焊件受到的影响就会越大，而导致变形较大。故而在进行焊接节点的设计时要尽可能的减少焊接的数量，并尽量将焊缝尺寸控制在最小范围。尤其是在进行坡口焊接设计时，一定要考虑坡口的形状和尺寸的选择，保证其承载的能力并对焊接的变形情况进行估测，尽可能的避免焊缝过于集中。例如在实际的实际中，如果某一节点需要使用双面焊接时，尽可能的将焊接位置设置为轴对称，这样可以有效的减少变形，保证桥梁钢结构的外形。
2.2焊接顺序合理
由于先焊接的钢结构对于后焊接的焊件变形存在着一定的阻碍影响，使得焊件内部产生拉应力。故而必须要特别注意焊件的焊接顺序，尽可能的使得多次焊接之后所产生的变形和拉应力能够相互抵消，使得钢结构能够恢复原形。例如，在焊接T形构件的时候，就尽可能的使横纵向的焊缝相互交叉，先横后纵，并尽可能的在焊接的交叉处先断开，使得这一预留的部分能够补偿在之后的纵向焊接时所长生的变形，从而使得焊接的钢结构质量更好，更有利于桥梁建设施工。
2.3适当的焊接方法
在实际的焊接中，有多种焊接方法，例如电火花焊接、保护气体电弧焊、熔化极惰性气体保护焊等。在对桥梁的钢结构进行焊接的时候一定要根据钢的材料和钢结构的形状和理论载荷分布情况进行了分析，从而选出较为合适的焊接方法。
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2.4预变形方法
实践表明，在一定的焊接手段下，焊接变形具有规律性，相同或类似结构焊件的变形趋势和变形量相近。通过对桥梁焊接位置具体结构的研究，分析出焊接位置变形规律，焊接前将结构或部件装配成具有焊接变形相反方向的预变形，从而使结构焊接完成后焊接变形与预变形相抵消，达到控制结构整体变形的目的。
3 桥梁钢结构焊接变形的矫正
钢结构焊接出现变形时需要对其进行矫正：变形程度较轻的，矫正起来就会简单;变形严重且复杂的，则需要多次矫正，而多次校正产生变形的相互影响，导致未产生正面效果而直接报废。焊接过程中出现变形不但会直接影响了焊接产品的质量，还可能严重阻碍后期施工的进行，耽误整个工作进度计划，所以基础环节很重要。要保证整个过程的顺利，必须认真对待焊接工作中遇到所有细节问题，监控到作业流程中每一步。这里主要研究火焰矫正法。
桥梁钢结构的主要构件是以钢板、焊接H型钢柱、钢管为基础的组合件。桥梁钢结构的外形尺寸都比较大，焊接后易产生弯曲或扭曲变形。焊接变形常用的点状加热法参考焊接件厚度来决定加热点数和加热垫的直径，一般情况多用于矫正薄板的波浪变形;线状加热法主要针对变形量大及刚性大的结构，采用火焰在宽度方向的横向摆动或沿直线方向的移动来进行带状加热;三角形加热主要针对厚度较大、刚性较强的焊接件的弯曲变形。针对不同的钢结构焊接变形，火焰矫正的具体操作如下。
3.1波浪变形火焰矫正
焊接波浪变形的矫正首选要找出凸起的波峰，并用圆点加热法配合手锤矫正。加热原点的直径应与钢板厚度或波浪变形的面积大小成正比，但一般为5～ 9 cm。波浪变形的主要矫正方法是点状加热法，加热点的分布可呈梅花形或链式密点形。利用中温矫正时烤嘴要从波峰起作螺旋形移动;当温度在600 ℃～700 ℃时，在加热区边缘放置手锤，并用大锤击打手锤，以挤压加热区金属，使其冷却收缩后被拉平。这种矫正应注意的事项一是温度控制在750 ℃内。二是一个圆点矫正完后再加热第二个波峰点，以避免产生过大的收缩应力。三是可以采用加水冷却Q235钢材以加快冷却速度。
3.2弯曲变形火焰矫正
弯曲变形火焰矫正矫正的是以钢板、焊接H型钢柱、钢管为基础组合件的上拱、下挠及弯曲。方法一是对准翼缘板的纵长焊缝，采用从中间向两端的线状低温或中温加热进行矫正，但加热时两条加热带要同步进行，以避免发生弯曲和扭曲变形。二是线状加热翼缘板，三角形加热腹板。横向线状加热宽度一般取20～90 mm，加热由宽度中间往两边进行扩展，二人一起操作;后再加热三角形。其宽度不超2倍板厚，三角形底边应与对应翼板的上线状宽度相等，加热时从三角形顶部到中心往两侧进行扩展直到底部，此过程要注意一层层进行加热且温度不能过高，否则易造成难矫正的凹陷变形。
3.3角变形火焰矫正
角变形火焰矫正主要矫正的是以钢板、焊接H型钢柱、钢管为基础组合件的角变形。在控制加热温度为650 ℃的情况下，对准焊缝外在翼缘板上面进行纵向线状加热，可以采用直通加热、链状加热或带状加热法。由于宽度越大的加热线，其横向收缩也越大，所以当横向收缩大于纵向收缩时，要充分发挥加热线横向收缩作用。注意加热线宽度一般是钢板厚度的一半到2倍之间，加热部位不要超过两焊脚所控制范围，不用水冷却。
4 结语：
钢结构焊接变形是不可避免的，只能采取有效的方法、措施控制焊接变形，并对超出公差要求的焊接变形进行矫正，从而既满足钢结构质量要求，又满足经济性要求。
参考文献：
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[4]戴为志，刘景凤.建筑钢结构焊接技术[M].北京：化学工业出版社，2008.
论文作者:邵奇
论文发表刊物:《防护工程》2017年第3期
论文发表时间:2017/6/30
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