必读！中国正交异性钢桥面板U肋焊接创新之路
1.疲劳问题
正交异性板结构以其重量轻、承载能力大、施工周期短等优点，在钢结构桥梁的建设中得到了广泛的应用，尤其是千米级的大跨径钢桥，其技术优势更加明显。但正交异性钢桥面板因局部轮载及结构细节应力集中影响，各类疲劳开裂问题突出，其中U肋与桥面板连接焊接接头处萌生的焊根裂纹及焊脚裂纹广受关注。该类裂纹一旦萌生，很可能向桥面板发展形成贯通裂纹，影响行车安全，且检测维护工作十分困难。
桥面U肋加劲属于闭口形式，常规技术只能从外侧单面施焊，U肋腹板板厚较薄，要保证不烧穿又有足够的焊缝熔深并非易事。此外，即使实现了75%～85%的部分熔透焊，留下15%～25%的未熔合部分（1～2mm）,当超载现象成为常态时，这1～2mm的未熔合部分应力集中，在车轮载荷反复作用下，面板与U肋焊缝处仍然容易产生疲劳裂纹。
2.U肋焊接工艺发展现状
目前国内对于板厚8mm以上的U肋，要求焊缝熔透率80%以上，普遍还是选用两道焊工艺进行焊接，其焊缝根部相对不易烧穿，熔深也容易得到有效控制。U肋角焊缝焊接用金属粉芯药芯焊丝取代普通药芯焊丝已形成共识，例如港珠澳大桥钢箱梁所有U肋角焊缝的焊接采用了金属粉芯药芯焊丝，包装方式也由容量200kg以上的桶装焊丝取代过去15kg的盘装焊丝。
为进一步提高U肋角焊缝的焊接效率，近年来开始应用双丝气体保护焊工艺，通过在门式焊接操作机上同一焊臂上前后安装两把焊枪来实现。双丝不共熔池，前枪采用药芯焊丝CO2气体保护焊或实芯焊丝富氩气保护焊，进行打底焊，后枪采用药芯焊丝CO2气体保护焊，进行盖面焊。
3.U肋板单元自动化焊接技术
在港珠澳大桥工程建设之前，我国钢桥制造行业的自动化水平较低，U肋板单元普遍采用导轮式角焊小车进行焊接，焊缝的质量稳定性欠佳。2011年开始，国内各大钢桥制造厂通过技术引进与自主创新，全面升级钢箱梁板单元自动化焊接技术。
（1）焊缝自动跟踪技术 目前，U肋焊接的焊缝自动跟踪技术和方式主要有机械轮式、感应探头式和电弧传感式三种，其技术复杂度和焊缝跟踪精度依次提高。
（2）自动化焊接装备 国内几大钢桥制造厂借鉴国外先进经验，自主开发了U肋板单元自动化焊接装备，其基本结构是在自行门架上安装多个焊接操作臂，形成了三种各有特点的U肋板单元自动化焊接方案。具体如下：一是以中铁山桥为代表的“焊接机器人＋摇摆斜胎架”方案（见图1a）；二是以中铁宝桥为代表的“多头焊接专机＋固定平胎架”方案（见图1b）；三是以武船重工为代表的“多头焊接专机+摇摆斜胎架”方案（见图1c）。其中“摇摆斜胎架方案”具有“中国特色”，可使U肋角焊缝处于船形位焊接，有助于改善焊缝成形，“液压式板单元反变形角焊摇摆胎架”先由武船重工提出，于2006年申请了专利。
（a）焊接机器人+摇摆斜胎架
