钢结构制造所属范畴颇为广大，其涉及的领域有海上重工这一领域，也涵盖钢结构桥梁这一领域，还包含重特大钢结构这一领域等等。钢结构制造当中最为关键的环节便是焊接工序。历经几十年的发展进程，焊接技术取得了长足的发展成果，特别是针对常规钢板，像屈服强度在420Mpa以下的那种钢板，从薄板状况直至厚板情形，都拥有一整套丰富充盈的制造焊接工艺经验。

钢结构具备较强专业性，不少设计人员对它了解欠缺，常常参照既有工程错误实例的细节来开展设计，这给加工制作造成诸多问题。为能更优地提升钢结构桥梁建造品质，为能降低建设成本。为能提高生产效率，应当从设计阶段全面统筹考虑钢结构桥梁的工厂化制造等问题。本文就常常能见到的问题展开探讨，期望在设计阶段或者图纸工艺性审查阶段，能够把不合理的要求以及细节予以优化，从而让钢桥细节设计变得更加趋向于合理、可靠，具备较好的工艺性、经济性，方便工厂制造以及现场安装。

常用知识点普及

钢箱梁断面大样

钢结构桥梁有着自重轻的特点，还有工厂化制造的特性，质量稳定，便于实现装配化施工等优点，被世界桥梁界所推崇。合理的钢结构设计，要重视整体设计，也要重视结构细节设计，尽量采用简洁构造形式，除要考虑结构使用性能外，还应考虑结构制造工艺性，如此才能获得符合设计要求的产品质量。然而长时间处于工程实践当中，部分搞设计的人员存在某些认识方面的错误观念，像是毫无依据地增大焊缝尺寸，不加思考地提升焊缝等级，对于结构细节的工艺性予以的考量不够充分等情况，造成建造进程里存在诸多问题，对工程的质量，成本以及安全产生影响。钢箱梁常常能够依据箱室数量划分成单箱单室，单箱多室等等。

钢箱梁现场组装节点

所有的分段位置，以及分段接口错缝，都必须要满足设计文件和相关规范的要求，分段位置要与支点位置保持足够的距离，顶、底板的接缝要相互错开，且腹板接缝也要相互错开，至少错开200mm。

钢箱梁节段之间的现场拼接位置，应当尽可能地设置在厚板材与薄板材对接的地方，要是没办法达成这样的设置，那么就必须保证现场拼缝处在距离厚板材与薄板材对接位置不少于1000毫米的地方。

应充分考虑吊装顺序，便于现场吊装就位及节段间的组拼合拢。

考虑到制造、运输以及吊装会对钢箱梁节段的重量和尺寸产生限制，与此同时，钢梁的每个单元体在运输以及吊装过程中的结构稳定必须得到保证。

焊缝要求

钢结构焊缝要求

工地焊接材料的主要材质是Q355qD，所采用的焊接方法是CO2气体保护焊单面焊双面成型，也就是焊缝反面要贴陶质衬垫，正面运用CO2气体保护焊进行填充，并且采用埋弧焊作盖面。

确定现场焊接的焊接顺序，据先焊长些的焊缝，之后焊短些的焊缝这个先行条件来定，按照先焊熔敷量较多的焊缝，随后焊熔敷量较少的焊缝的准则规定，从而制定出进行现场焊接的焊接顺序 。

先对桥段工地连接焊缝中，顶、底板横向方位的对接焊缝实施焊接操作，接着针对腹板处的对接焊缝予以焊接，最后将加劲肋嵌补段的焊缝进行焊接 。

埋弧自动焊时，焊剂覆盖厚度，不应比20mm小，并且，不可以比60mm大，完成焊接之后，应当等待焊缝稍微冷却一下，再去敲掉熔渣。要是在焊接进程里出现断弧情况，务必要把断弧的地方刨成1:5此种坡度，搭接上50mm之后再开展施焊。

转角处的角焊缝，其包角状况需良好，焊缝起落弧之处，要回焊超过10mm；多层多道进行焊接时，各层各道之间的熔渣，必须完全彻底清除干净。

拉索（吊杆）做法

需选用具备资质、技术可靠的制造厂家来制造吊杆，吊杆可是桥梁重要的传力构件呐。

吊杆施工时必须进行安装监控。

进行吊杆挂设操作时，要针对吊杆力以及桥面标高展开检测工作的，一旦吊杆力和标高同设计值之间出现偏差情况，那就定然得进行检查以及纠正操作的，具体将以挂吊索时给出的施工监控指令当作依据的。

钢组合梁主次梁节点

钢梁需于厂内依照施工控制所确定的预拼线形来展开预拼装，预拼装着重查验拼接节点栓孔的重合率，预拼装合格之后开展涂装等后续作业，且留下2个梁段参与下一轮的预拼装。

吊装梁段进行拼装，以及吊装梁段之间开展预拼，只有在顶板与底板之间的温差小于±2℃这样的温度条件之下才可以进行，要是试装过程里温度偏离了标准温度，那么就应得出和标准温度的相互关系。开展吊装梁段拼装以及预拼过程中要采取措施，用来克服温差所带来的影响。

对于钢梁连接所任用的高强度螺栓，其采用的是10.9S级，这一情况符合《钢结构用高强度大六角头螺栓》（GB/T1228 - 2006）所规定的要求，螺母符合《钢结构用高强度大六角螺母》（GB/T 1229 - 2006）的要求，垫圈符合《钢结构用高强度垫圈》（GB/T 1230 - 2006）的要求，并且技术条件符合《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》（GB/T 1231 - 2006）的要求。

梁板组合节点

在预制板安装之前，一定要认真仔细地进行核对，要做到对号入座，以此来避免出现差错。除此之外，预制板存放的顺序，应当考虑到能够符合适应预制板安装顺序的相关要求 。

预制板混凝土强度达到设计强度100%后方可脱模起吊。

桥面板运输系统，要确保具备充分的稳定性，桥面板吊装系统，也要保证拥有良好的可操作性，在其工作开展的过程当中，对钢结构应产生较小的冲击力，对预制板同样如此，应产生较小的冲击力 ，。

在进行桥面板安装这个操作的时候，要严格依照图纸里桥面板的分类情况来展开布置工作，以此防止出现钢筋相互干扰的状况。

预埋件图

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设计考虑不足案例

对于某物的某事的索塔钢锚箱施工图里头进行设计时要求承力板跟端壁板开展熔透焊接之举（图1），鉴于两承力板之间的距离仅仅是300至360mm这个情况，在拼装完成之后生成了一个封闭空间，焊工或者操作机都没有办法抵达该部位。此结构的索力经由承压板传递至承力板，然后凭借承力板跟锚腹板的熔透焊缝传递给锚腹板。经过计算得出，承力板跟锚腹板的熔透焊缝是完全能够满足受力方面要求的，然而设计却觉得不保险，所以要求把承力板跟端壁板进行焊接且要熔透，在实施的时候是在承力板上开了孔的，可是开孔之后焊接操作的难度依旧是非常大的，部分区域依旧没办法进行焊接，经过检测发现，可达性比较差的部位焊缝存在着较多的缺陷。最近几年在桥梁的索塔钢锚梁结构进行设计时，设计院开展了全面的受力分析，把该部位进行断开不连接（图2），如此一来传力路径是很明确的，在工艺方面能够确保关键焊缝的质量，进而提高了结构的可靠性。

图1 某桥锚箱焊接可达性示意

图2 索塔钢锚梁构造示意

02

大型斜拉桥的锚固构造部位，还有钢桁梁节点板，在结构方面要运用圆弧过渡处理，以此来减小突变部位的应力集中 。锚拉板熔透焊接于钢梁的顶板之处，情形如图4所示 ，设计的时候焊缝两端采用圆弧过渡 ，焊接完毕后把端部打磨匀顺，直至与钢梁顶板平齐 。要是按照此图施工，将会致使端部圆弧区域焊缝没有扫查面，进而无法进行无损检测 。一般而言，焊缝的端部残余应力较大，焊接缺欠也相对较多，属于检测的重点区域 。于某单位的时候，笔者曾见在那儿增添一块引板来施行处理，如此这般的处理方式，于UT检测之际，超声波会被引板界面反射，根本就没办法检测到焊缝。在实际开展加工之时，我们把该部分区域加宽进行整体下料，以此来满足检测宽度，等焊接检验合格之后，使用切割机沿着圆弧切割的地方切，并且把切割面按照设计要求打磨（图5）。这么做使得钢材用量增加了，不过确保了端部焊缝的质量 。

图4 锚拉板与钢梁连接构造细节

图5 锚拉板端部圆弧处加宽示意

03

在钢结构之上，存在着焊缝，依据其传递荷载的差异状况，被划分成工作焊缝以及联系焊缝这两大类。工作焊缝，与其所连接的构件，呈现出串联的关系，具备承担传递全部载荷这样的作用；联系焊缝，和被连接的构件，属于并联的关系，它负责传递相对较小的载荷。正确无误的焊缝设计，乃是保障钢桥安全性的关键所在，一般而言，在进行设计的时候，工作焊缝的强度是必须要进行计算的，然而联系焊缝的强度则不需要进行计算，对于那些既有工作应力同时又存在联系应力的焊缝，仅仅计算工作应力 。然而，在某些项目里头钢结构大样图，设计者对于焊缝缺乏信心，或者未曾对焊缝的受力情形予以细致计算，抱着焊缝尺寸越大越好的心理，甚至更为极端的是，见到焊缝就进行熔透这种状况时常发生。

04

针对桁梁结构杆件，均依照铰接来计算杆件内力，除却特殊情形需考虑杆端次应力以外，杆件都是按轴向受拉或者受压来计算。当处于全断面拼接之时，焊缝的轴向应力跟板件相同，即便加大焊缝尺寸，主应力也不会降低，在这个时候，翼缘板和腹板间的剪应力是很小的。而在非全断面拼接时，腹板上的轴向力是借助与翼缘板的焊缝传递至翼缘板和节点板，在这种情况下，拼接区域腹板与翼缘板的焊缝会传递较大的剪切应力。

05

对于日本港大桥，其针对棱角焊缝尺寸大小展开过深入研究，该研究成果是值得我们去借鉴的。日本港大桥把杆件区分成中间部位以及节点接头部位（呈现于图6），其外侧半V形坡口焊缝的高度是。

+5mm（计算时取为

呈正三毫米的增量，另外，在整个杆件的时长之内，运用相同一样毫无差异的坡口深度。于节点以及接头的位置，于箱体内侧实施焊接角焊缝的操作，杆件端部的角焊缝，一并兼具起着密封防腐的功效，焊脚高度是。

嗯，针对于受压构件所处的中间位置部分，在考量板件一开始的变形状况时，选用内侧焊接角焊缝，当运用最小的焊缝，在其能够满足应力的情况下，此时焊缝的高度是一道能够焊接而成的7毫米 。

图6 港大桥焊缝构造细节示意

06

选取南京大胜关桥最大的、并非全断面拼接的H形竖杆实施计算分析，焊脚尺寸为h =。

当等于10毫米的时候，那条焊缝的正应力是93兆帕斯卡，拼接范围之中最大剪应力为57兆帕斯卡，远远小于容许剪应力；把焊脚尺寸增大到20毫米的时候，正应力基本上没有发生变化，拼接区域剪应力是37兆帕斯卡，虽说比容许应力更小，然而并没有加大焊缝的必要。这些情形表明，H形杆件角焊缝没必要开坡口，焊脚尺寸采用 。

mm，棱角焊缝坡口尺寸用

+3mm是偏于保守的合理值。

如果盲目地去加大焊缝的尺寸，那么就将会带来好多不利的影响，比如说会产生比较大的变形。在某钢箱梁悬索桥进行施工的时候，锚箱部位的承力板乃是40mm厚的钢板，斜底板是10mm薄的钢板（如图7所示）。前期设计所要求的是承力板与斜底板进行熔透焊接，在工程首件制造的过程当中是按照熔透焊接来制造的，焊接完成之后斜底板出现了严重的变形，经过沟通之后把该焊缝改成了K8角焊缝，焊接变形大幅度减小了，受力也满足要求了。

图7 某桥锚箱构造示意

07

对焊接残余应力的影响过度担忧，焊接属于热加工进程，在焊接热输入作用下，焊缝以及热影响区的金属出现塑性变形与相变，此塑性变形和相变无法逆转，焊接完毕后残留在接头里，进而产生焊接应力和变形，我公司于孙口黄河桥整体节点开展过焊接应力的测试，测试所得结果显示，最大残余应力全都已然超出钢材的名义屈服点。因焊接残余应力给结构造成的作用极为繁杂，致使众多设计者以及业主为此心怀不安，曾有业主提出要针对某钢箱梁实施整体退火举措来消除残余应力，然而这既不切实际，也并无必要，反而会引发较大的热变形，。

钢结构身为塑性结构，具备较好一些的变形能力，与此同时，焊接残余应力有着自平衡的特性，焊接应力伴随反复加载以及卸载，其应力峰值会渐渐减小。通常来讲，只有对存在发生脆性断裂危险的厚截面结构，厚度超出一定限度的压力容器，对加工精度有着较高要求的结构以及有应力腐蚀危险的结构才去考虑消除焊接残余应力。对于桥梁钢结构而言，如果消除焊接应力，将会同时致使结构产生无法恢复的变形，从而导致结构失去功能进而报废。针对国内外之大型桥梁结构钢结构大样图，向来都不开展消除应力之处理。于工程实践当中，亦证实了不做消除焊接应力这一情况，是不存在任何问题的。当然，在设计环节以及制造加工环节之处，还是应当采取相应措施，以此来减小焊接残余应力所带来地那些影响。