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地下連續(xù)墻工字鋼接頭殘余應力測試研究
閱讀:51 發(fā)布時間:2024-4-11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。施工過程中發(fā)現(xiàn),部分地下連續(xù)墻工字鋼接頭焊接產生的變形嚴重超過標準規(guī)定要求,有的變形量甚至超過5mm。當變形大于規(guī)范要求允許偏差時,地下連續(xù)墻的接頭平整度會變差,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,從而導致地下連續(xù)墻接頭混凝土拼接不密實,易引起滲漏甚至涌流現(xiàn)象,外側大量的珠江水涌入基坑內,造成嚴重的安全質量事故,影響整個基坑的結構安全。
針對地下連續(xù)墻工字鋼接頭焊接變形大的現(xiàn)象,本文對工字鋼進行焊接殘余應力測試,通過焊接試驗對比分析工字鋼接頭焊接變形量大的原因,并通過調整焊機的電流電壓,改進焊接方法和順序,從而提高工字鋼接頭的焊接質量。
盲孔法測定焊接殘余應力
本工程采用盲孔法進行工字鋼接頭焊接殘余應力測試。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個測試點,用殘余應力檢測儀測出殘余應變值ε1、ε2、ε3,根據測得的應變值,利用材料力學公式計算沿焊縫方向的縱向和橫向殘余應力。
為了驗證焊接產生不均勻熱量對工字鋼接頭的影響,利用盲孔法對12塊Q235B鋼板進行殘余應力測試,并用游標卡尺記錄鋼板變形量。鋼板尺寸為200*100*10mm,通過手工電弧焊對12塊試件焊接成4組長200mm,寬100mm、高100mm的工字鋼。通過改變焊機電流參數(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力和變形量。
表1 不同條件下工字鋼焊接殘余應力及變形量統(tǒng)計
試件編號 | σx/MPa | σy/MPa | 變形量/mm | 試驗條件 |
1號 | 227.45 | 167.53 | 3.6 | 焊機電流240A |
2號 | 156.77 | 115.32 | 3.1 | 焊機電流180A |
3號 | 98.51 | 71.49 | 2.9 | 焊接電流180A,按對角線分層焊接 |
4號 | 79.42 | 58.37 | 2.7 | 焊接電流180A,按對角線分層焊接,增加加勁板和支撐鋼筋 |
試驗結果分析
1. 焊機電流越大,產生的不均勻熱量越多,工字鋼局部受到過大的熱量使焊縫和周圍金屬產生不均勻膨脹和收縮,導致鋼板出現(xiàn)不規(guī)則變形。而且焊機電流越大,變形越大。
2. 通過設置合理的焊接方法,增加焊縫焊接層數(shù),每次焊接焊縫厚度控制在3mm以內,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,通過調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,應該控制焊接電流大小,避免焊縫過度集中,提高焊接速度,增加外部約束措施。
總結
本文針對某項目地下連續(xù)工字鋼接頭焊接變形大的現(xiàn)象,采用盲孔法和游標卡尺測量在不同焊機參數(shù)、焊接方法、焊接順序及外部約束條件下的工字鋼殘余應力和變形量,針對試驗結果分析工字鋼焊接接頭變形大的原因,提出相應控制措施,改進地下連續(xù)墻工字鋼接頭焊接工藝,并在項目中應用和驗證。