【摘要】钢结构因其强度高、施工周期短、施工技术较成熟等优势，在桥梁、大型厂房、体育场馆等结构设施中得到了迅速发展和普遍应用。而焊接和高强度螺栓连接作为一项重要的钢结构制作和连接技术，广泛应用于钢桁拱桥钢结构的预制与安装中，但随之带来的焊接及加工变形问题也日益突出，给焊后带来大量复杂的矫正工作，严重的变形甚至会使焊件结构报废。因此采取适当措施控制焊接及加工变形，对于保证桁架式整体节点钢结构工程质量具有重要意义。

　　【关键词】钢结构；钢桁拱桥；焊接；钢梁

　　【分类号】：TH21

　　一、钢桁拱桥钢结构的组成及钢梁制造特点及难点

　　钢桁拱桥钢结构一般由上、下弦整体节点杆件、直、斜腹杆、上、下平联及橫联、桥面板等组成。这些系统构件主要采用焊接组装而成的 H 型、箱型、王字型 等截面形式，整体节点都是箱型，工地现场采用高强度螺栓连接。

　　1、钢桁拱设计为曲线，平弦与拱桁组合，二至三片主桁，钢桁拱采用焊接整体节点。平弦、拱桁杆件系统线交汇角度随着曲线和设计预拱度设在节点处。这就意味着整体节点杆件纵向前后，左右横向，上下等 6～7 个方位都有连接关系，而且杆件是非直线的。

　　2、整体节点与横联、平联、桥面板横梁等连接板焊接，焊接变形大，拼装基准和焊接收缩都将影响这些栓接部位的连接精度；整体节点上诸多的熔透焊缝，既要保证焊接质量，还要控制焊接产生的变形和焊接产生的附加应力；整体节点截面的变高、变宽、变角度，增加拼装难度大。过程控制不严，很难保证整体节点线型尺寸。

　　3、整体节点被插入的连接部位，既要保证杆件顺利插入节点，又不能使其间隙过大。使栓接后板层符合设计。

　　4、整体节点与斜杆、竖杆、平联杆、横联杆及相邻弦杆等多方位杆件螺栓连接。整体节点划线和钻孔方法，是保证各连接孔群尺寸精度的关键。

　　二、整体节点钢结构加工变形及原因分析

　　整体节点钢结构加工变形来自三个方面：轧制过程中产生的残余应力变形；在加工过程中下料、存放、吊装等产生的变形；装配焊接过程中产生的残余变形如焊接产生的纵横向收缩，结构复杂产生的应力集中产生的变形，矫正施工引起的变形。

　　焊接残余变形按其对整个结构影响程度不同，可分为整体变形和局部变形。整体节点钢结构最多发生的是结构整体焊接加工变形。

　　三、影响整体节点钢结构焊接变形的因素

　　1、焊缝的布置。焊缝若沿构件截面分布不对称，则会引起该构件焊接时产生弯曲变形。

　　2、结构刚性。焊后焊缝一般都产生纵向和横向收缩，这种收缩受到整个结构的限制而产生“收缩力”。对于刚性大的焊接结构在这种力的作用下产生的变形比较小；而刚性小的焊接结构在这种力的作用下就产生较大的变形。

　　3、装配和焊接顺序。结构的整体刚性总是比它的部件的刚性大，抗变形能力也大。有了合理的装配顺序还需要有合理的焊接顺序配合，以控制变形。

　　4、装配质量。装配质量对焊接变形也会产生影响。例如，装配间隙大，焊缝的横向收缩也大。此外还应考虑焊件的自重和形状，对长形构件，在焊前需恰当地加以支撑。

　　5、焊接参数。在诸多焊接参数中焊接线能量与焊接变形成正比，焊接线能量越大则焊接时产生的塑性变形区面积越大，焊后的焊接变形越大，反之则越小。决定焊接线能量的因素主要有：焊缝尺寸的大小；焊接的分层方式；焊接的初始温度；焊缝是否连续。

　　6、焊接方法。对于相同焊件、相同焊缝，不同的焊接方法，其焊接变形也不同，埋弧焊的焊接变形最大，其次为手工弧焊，最小的焊接变形为 CO2气体保护焊。

　　四、控制整体节点钢结构焊接加工变形的工艺设计措施

　　1、由于节点宽度已超过钢厂轧制能力，需要焊接对接。因此在材料订货阶段就提出平整度特殊的质量要求。

　　2、整体节点腹板有对接要求时，采取两次切割下料并矫正的办法解决加工变形问题。

　　3、为了保证杆件的端口尺寸，在箱体组拼时在端口附近加设工艺隔板。

　　4、为了保证杆件的截面尺寸，橫隔板下料时提出更高的质量要求；杆件组装时以橫隔板作为定位内模板。

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