地下連續(xù)墻工字鋼接頭殘余應(yīng)力測(cè)試研究

時(shí)間：2024-04-11作者：南京聚航科技有限公司瀏覽：18

某出海口采用地下連續(xù)墻作為止水帷幕，地下連續(xù)墻接頭采用工字鋼接頭，工字鋼是用3塊Q235鋼板按順序拼接而成，采用手工電弧焊焊接。施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，部分地下連續(xù)墻工字鋼接頭焊接產(chǎn)生的變形嚴(yán)重**過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求，有的變形量甚至**過(guò)5mm。當(dāng)變形大于規(guī)范要求允許偏差時(shí)，地下連續(xù)墻的接頭平整度會(huì)變差，容易出現(xiàn)混凝土繞流現(xiàn)象，大量松散的混凝土黏附在工字鋼外側(cè)，從而導(dǎo)致地下連續(xù)墻接頭混凝土拼接不密實(shí)，易引起滲漏甚至涌流現(xiàn)象，外側(cè)大量的珠江水涌入基坑內(nèi)，造成嚴(yán)重的安全質(zhì)量事故，影響整個(gè)基坑的結(jié)構(gòu)安全。

針對(duì)地下連續(xù)墻工字鋼接頭焊接變形大的現(xiàn)象，本文對(duì)工字鋼進(jìn)行焊接殘余應(yīng)力測(cè)試，通過(guò)焊接試驗(yàn)對(duì)比分析工字鋼接頭焊接變形量大的原因，并通過(guò)調(diào)整焊機(jī)的電流電壓，改進(jìn)焊接方法和順序，從而提高工字鋼接頭的焊接質(zhì)量。

盲孔法測(cè)定焊接殘余應(yīng)力

本工程采用盲孔法進(jìn)行工字鋼接頭焊接殘余應(yīng)力測(cè)試。首先，沿著工字鋼接頭焊縫方向，分別在焊縫區(qū)和左右熱影響區(qū)各選取3個(gè)測(cè)試點(diǎn)，用殘余應(yīng)力檢測(cè)儀測(cè)出殘余應(yīng)變值ε₁、ε₂、ε₃，根據(jù)測(cè)得的應(yīng)變值，利用材料力學(xué)公式計(jì)算沿焊縫方向的縱向和橫向殘余應(yīng)力。

為了驗(yàn)證焊接產(chǎn)生不均勻熱量對(duì)工字鋼接頭的影響，利用盲孔法對(duì)12塊Q235B鋼板進(jìn)行殘余應(yīng)力測(cè)試，并用游標(biāo)卡尺記錄鋼板變形量。鋼板尺寸為200*100*10mm，通過(guò)手工電弧焊對(duì)12塊試件焊接成4組長(zhǎng)200mm，寬100mm、高100mm的工字鋼。通過(guò)改變焊機(jī)電流參數(shù)、焊接順序、增加外部約束條件等方法，記錄工字鋼試件的殘余應(yīng)力和變形量。

表1 不同條件下工字鋼焊接殘余應(yīng)力及變形量統(tǒng)計(jì)

試件編號(hào)	σx/MPa	σy/MPa	變形量/mm	試驗(yàn)條件
1號(hào)	227.45	167.53	3.6	焊機(jī)電流240A
2號(hào)	156.77	115.32	3.1	焊機(jī)電流180A
3號(hào)	98.51	71.49	2.9	焊接電流180A，按對(duì)角線分層焊接
4號(hào)	79.42	58.37	2.7	焊接電流180A，按對(duì)角線分層焊接，增加加勁板和支撐鋼筋

試驗(yàn)結(jié)果分析

1. 焊機(jī)電流越大，產(chǎn)生的不均勻熱量越多，工字鋼局部受到過(guò)大的熱量使焊縫和周圍金屬產(chǎn)生不均勻膨脹和收縮，導(dǎo)致鋼板出現(xiàn)不規(guī)則變形。而且焊機(jī)電流越大，變形越大。

2. 通過(guò)設(shè)置合理的焊接方法，增加焊縫焊接層數(shù)，每次焊接焊縫厚度控制在3mm以內(nèi)，可有效減少工字鋼局部熱量聚集，并減少工字鋼的熱脹冷縮；另外，通過(guò)調(diào)整工字鋼的焊接順序能有效抵消焊縫之間的相互變形，從而在整體上減少工字鋼的焊接變形。

3. 加勁板能有效抑制腹板的失穩(wěn)變形，支撐鋼筋能夠減少翼緣板的角變形。因此，通過(guò)采取加勁板和支撐鋼筋的反變形措施能有效減少工字鋼翼緣板和腹板的變形。

所以，在保證焊縫熔合良好的情況下，應(yīng)該控制焊接電流大小，避免焊縫過(guò)度集中，提高焊接速度，增加外部約束措施。

總結(jié)

本文針對(duì)某項(xiàng)目地下連續(xù)工字鋼接頭焊接變形大的現(xiàn)象，采用盲孔法和游標(biāo)卡尺測(cè)量在不同焊機(jī)參數(shù)、焊接方法、焊接順序及外部約束條件下的工字鋼殘余應(yīng)力和變形量，針對(duì)試驗(yàn)結(jié)果分析工字鋼焊接接頭變形大的原因，提出相應(yīng)控制措施，改進(jìn)地下連續(xù)墻工字鋼接頭焊接工藝，并在項(xiàng)目中應(yīng)用和驗(yàn)證。


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• 詞條

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