**高速公路第十二合同段
墩柱劲性骨架施工方案
一、工程概况
**高速公路第十二合同段起止里程：K45+700～K48+700,路线长度为3.09Km，主要包括路基土方2.5万m3，石方27.1万m3；桥梁2361m/5座；防护、排水圬工0.9657万m3。本合同跨越永顺县的青坪和石堤两个镇，线路位置地形险峻，地势陡峭，地质复杂。本合同以中低山为主，局部地段几乎直立，区内流水侵蚀作用明显，地表切割强烈，侵蚀地貌发育。三角岩大桥及张家洞大桥作为本合同段控制性工程，施工难度较大，为满足施工及结构受力要求，保证外观质量，薄壁空心墩内加设劲性骨架，由L100×100×8角钢以及
2cm钢板相互焊接拼装组成，设计用钢量每方混凝土58.4Kg,共计用角钢约1931.76t。每2m为一节段，采用吊装，现场焊接而成。
二、施工质量要求
1、劲性骨架施工质量要求:骨架角钢下料长度、结构尺寸满足设计要求；
2、角钢与角钢节点板之间，应加焊侧面焊缝和端焊缝1—3层，焊缝应饱满。
3、从接缝处垫板引弧后应连续施焊，并应使钢筋端部熔合，防止未焊透、有气孔或夹渣。
4、可停焊清渣一次，焊平后，再进行焊接余高的焊接，其高度应不大于3m。
5、焊缝表面不应有缺陷及削弱现象，焊接时以节点板为辅材，不得伤害角钢，在节点板处角钢中心线位移不大于钢板厚度。
6、材料尺寸：角钢100mm×100mm×8mm。
三、施工工艺及技术措施：
（1）施工焊接措施方案分析
根据实践经验可得，应用等边角钢焊接劲性骨架时采用搭接和对接方式焊接与三面围焊对比有以下弊端：（见附件二、图）
搭接长度不够，无法保证连接强度；
焊接长度不够，在无法保证连接强度的同时还会因为焊缝集中在一很短距离内而引起焊件的应力集中也较大；
焊缝长度过小时焊件局部加热严重，焊缝起落弧缺陷相距太近，加上可能有其他缺陷（气孔、夹杂等），对焊缝的影响必然较为敏感，使焊缝可靠性降低；
1)劲性骨架中，在节点处（几根角钢对接、搭接的地方）最少有四个方向、最多有八
个方向的角钢搭接和对接在一起，这样会引起以下的弊端：
（1）、在只有短短100mm的角钢边上搭接、对接这么多角钢位置不够。
（2）、竖向、横向角钢对接处只能采用对接焊缝，然而要保证对接焊缝的质量，就会对母材造成损害，降低角钢的承载能力。
（3）、节点处的竖钢、横钢、斜钢搭接、对接不在同一平面内，受力就不在同一平面，这样，对焊缝、角钢的受力很不利，大大减小劲性骨架在节点处的承载力。
（4）由于节点处搭接、对接位置不够，在施工中会随意改变其在节点处的焊接位置，这样不仅使角钢在节点处的焊接混乱、对母材的损伤面积增多、角钢的长度也随情况而改变，更重要的是角钢受力在节点处不能相互抵消而使角钢所受轴力、剪力力增大（并在节点处增加了弯矩），对结构的受力不利。
（5）不能成批、规范的加工。
为了消除和减小以上弊端带来的不利，特对劲性骨架节点处的连接方式进行了改进，在劲性骨架的节点处采用节点板来连接各方向的构件，构件端部与节点板的连接焊缝采用三面围焊，如图（三角围焊示意图），围焊中有端面直角焊缝和侧面直角焊缝，端焊缝的静力强度较高，刚度较大而侧面角焊缝静力强度较低但塑性较好，所以三面围焊时，构件强度大，破坏时较两面侧焊为突然，且塑性变形较小。对于构件来说，三面围焊使构件截面中的应力较为均匀，与两面侧焊相比，焊缝附近的构件主体金属疲劳强度较高。
焊缝称为正面角焊缝（亦称端焊缝）；焊
缝长度方向平行于力作用方向的焊缝称
为正面角焊缝（亦称端焊缝）。并且都采
用直角焊缝。在直接荷载正面角焊缝截面
形式常采用坦式、侧面角焊缝截面形式常
h
h
采用凹面式。如下图所示：
焊缝尺寸：
（1）、最小焊角尺寸：如果板件厚度较大而焊缝过小，则施焊时焊缝冷却速度过快而产生淬硬组织，易使焊缝附近主体金属产生裂纹。这种现象在低合金高强度钢中尤为严重。据此并参考国内外资料，规定：f h ≥f h ≥5mm 。（公式中，t 为较厚板件的厚度，单位mm ，计算时小数点以后均进为1）
（2）、最大焊角尺寸：角焊缝的焊角尺寸不能过大，否则易使母材形成“过烧”现象，而且使构件产生较大的焊接残余变形和残余应力。所以规定：f min 1.2t h ≥，min t
为较薄焊件的厚度。本例中f h ≤9.6mm 。综上上可取f h =8mm 。
（3）、侧面角焊缝的最小长度：侧面角焊缝的焊角尺寸过大而长度过小时，焊件局部加热严重，焊缝起落弧缺陷相距太近，加上可能有其他缺陷（气孔、夹杂等），对焊缝的影响必然较为敏感，使焊缝可靠性降低；另外，焊缝集中在一很短的距离内，焊件的应力集中也较大。此外，产生偏心弯矩，如果焊缝长度过小，偏心弯矩影响就较大，使焊缝承载能
力降低。所以规范规定侧面角焊缝的计算长度不得小于8f h 和40mm 。本例中f l ≥64mm 。
（4）、侧面角焊缝的最大计算长度：侧面角焊缝在弹
性阶段沿长度方向受力不均匀，两端大而中间小， 如左
图所示。故一般规定侧面角焊缝的计算长度f f 60l h ≤。本
例中f l ≤480mm 。
焊缝受力计算及分析：
承受轴心力的角钢角焊缝计算，在钢桁架中，弦杆、腹杆承受中心拉力和压力，这
些杆件常常采用角钢组成，在节点处角钢腹杆与节点板的连接焊缝一般采用两面侧焊，也可采用三面围焊，腹杆受轴心力作
用，为避免焊缝偏心受力，焊缝所传递的合力作
用线应与角钢件的轴心重合，此时应注意，由
于截面形心到角钢肢背和肢尖的距离不等，肢
背焊缝和肢尖焊缝的受力是不相等的：肢背处受力大而
侧面角焊缝的应力分布
