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簡介：本文結合南京二橋的建造，對鋼正交異性結構板單元在制造焊接中的變形情況進行了測量，據此對板單元無余量下料工藝及反變形焊接工藝進行了研究。 
關鍵字：正交異性板 焊接變形 無余量下料技術 反變形焊接工藝 


一、前言 

　　南京長江第二大橋南汊橋（以下簡稱南京二橋）的上部結構為鋼箱梁斜拉橋，主跨長628m，居世界第三，國內第一，鋼箱梁的頂板及底板均采用正交異性板結構。 

　　鋼箱梁生產分成板單元制造、梁段組焊及預耕和橋位吊裝及焊接三個階段。為使我國鋼橋制造水平上一個新臺階，在生產中采用了一系列新技術新工藝。本文介紹了 南京二橋鋼正交異性板單元生產過程中的焊接變形問題并研究其控制技術，包括無余量下料技術及反變形技術的研究。

二、板單元焊接變形簡介 

　　1.帶U型肋的板單元焊接變形的基本形式及變形機理 

　　南京二橋鋼箱梁的頂板和底板單元均為正交異性板結構形式，主要受力部件為面板、縱向U型助和橫隔板，如圖1所示。 

　　焊接U型助時，板單元主要發生四種形式的焊接變形，即縱向收縮變形、橫向收縮變形、縱向面外彎曲變形和角變形。


　　焊接時，U型肋角焊縫和周圍熱影響區的鋼材在凝固和冷卻過程中會發生收縮，導致板單元的縱向和橫向收縮變形以及縱向面外彎曲變形。另外，由于是在面板的單 側施焊，沿面板的厚度方向存在溫度梯度，所以面板有U型肋角焊縫的一面比另一面發生了更大的收縮，在焊縫處形成了角變形。在實際情況中，板單元的整體變形 是由四種基本形式組合的復雜變形。 

　　2.研究板單元焊接變形控制技術的意義 

　　板單元制造中的焊接變形對生產是不利的，加角變形使板單元整體彎曲，必須進行大面積的火焰矯形，從而使鋼材進一步收縮變形，導致U型肋尺寸及相互間距發生 變化，對以后的整體拼裝精度產生不利的影響。全橋93段鋼箱梁的整體組裝時要求兩兩梁段之間的面板和所有U型肋必須嚴格對齊，偏差不得超過1mm，因此在 板單元制造階段應避免過多的火焰矯形。目前，板單元焊接的角變形問題可用反變形焊接工藝加以控制，以滿足設計精度的要求。 

　　另外焊接的縱向和橫向收縮也是不能忽視的，如果準確了解焊接收縮的規律，就可以在鋼材下料及單元切割等過程中精確控制尺寸，減少材料的浪費及額外的切割或補長次數。 

　　全橋板單元數量眾多，制造工作量大；研究改進板單元的生產工藝將大大提高整個橋梁鋼箱梁制造的效率，縮短工期，減少材料消耗，降低成本，保證質量。


三、板單元制造中焊接收縮及無余量下料技術的研究 

　　1.焊接收縮與無余量下料技術 

　　過去，考慮在板單元制造的焊接、火焰矯形、切割坡口等過程中，鋼材均會發生不同程度的收縮，所以在板單元下料時，都要預留一定尺寸的富余量。由于對制造流 程中的鋼材收縮量尚無精確預計的方法，因此在下料時普遍預留了過大的富余量，造成了鋼材的浪費，從全橋的規模來看，這種浪費是不能忽視的。 

　　要解決這一問題，可以采用無余量下料技術。就是下料時精確預留材料富余量，既充分考慮制造中的收縮，又最大限度地減少過多預留造成的材料浪費。從板單元的 整個生產流程看，焊接過程中的收縮量占整體收縮量的絕大部分，所以準確把握焊接收縮的規律是研究板單元無余量下料技術的關鍵問題。