一種橋梁鋼箱梁頂板變截面u型加勁肋結構的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種橋梁鋼箱梁頂板變截面U型加勁肋結構，包括鋼箱梁頂板和U型加勁肋，U型加勁肋由U型腹板和底板組成，U型腹板的開口端與鋼箱梁頂板相焊接，焊接后的U型腹板為封閉結構，U型腹板在靠近底板一端的部位為壁厚相等的等厚腹板體，U型腹板在靠近鋼箱梁頂板一端的部位為壁厚不等的變截面的變厚腹板體，變厚腹板體的壁厚大于等厚腹板體的壁厚，并且變厚腹板體的壁厚沿著自底板向鋼箱梁頂板的方向逐漸增厚，在與鋼箱梁頂板相焊接的焊接部位的壁厚值達到最大值，變厚腹板體能夠保證U型腹板與鋼箱梁頂板相焊接時的焊接熔透部分的厚度與等厚腹板體的壁厚基本相等，減少因焊接處偏心而產生的附加彎矩，提高結構的抗疲勞強度。
【專利說明】一種橋梁鋼箱梁頂板變截面U型加勁肋結構
【技術領域】
[0001]本發明涉及橋梁建筑結構，具體是指一種橋梁鋼箱梁頂板變截面U型加勁肋結構。
【背景技術】
[0002]自改革開放以來，我國的公路建設事業快速發展，橋梁作為公路建設的重要組成部分也得到了相應的發展，而正交異性板由于具有重量輕、承載能力大等優點，在鋼橋的建設中得到了廣泛的應用。但在近年受交通的快速增長及超載超限的影響下，我國已建成的鋼橋中，部分正交異性鋼橋面板已觀察到縱肋與橋面板的連接處有不同程度的疲勞裂紋。盡管鋼橋面板的總體構造大體相同，但是縱肋形式、縱肋與橫肋的連接等局部構造細節還是有所區別，為此，研究出合理的縱肋結構，具有重要的意義。
[0003]現代正交異性鋼橋面板的縱向加勁肋有兩種類型:開口肋，閉口肋；開口加勁肋截面主要形式有I型鋼、T型鋼、角鋼、球扁鋼等，閉口加勁肋截面主要形式有矩形、V型和U型等。由于閉口加勁肋能提供較大的抗扭剛度和抗彎剛度，能改善整個橋面鋼板的受力狀態，減小鋼板的應力，因此成為現代正交異性板首選的加勁肋截面形式，目前最常用的截面形式是閉口U型加勁肋。
[0004]現有技術中常見的等截面U型加勁肋如圖1至圖3所示，包括鋼箱梁頂板I和U型加勁肋，U型加勁肋由一體澆鑄成型的U型腹板2和底板3組成，U型腹板2的開口端與鋼箱梁頂板I相焊接，焊接后的U型腹板2為封閉結構，U型腹板2整體均為壁厚相等的等厚腹板體，壁厚Tl通常為8mm,焊縫4通常只能達到6?7mm,剩下約I?2mm的未熔合部分。
[0005]然而上述的等截面U型加勁肋在近年來國內外出現不少關于疲勞病害的報道，造成鋼橋面板的疲勞壽命遠小于橋梁主體要求的設計使用年限。經驗表明，上述的等截面U型加勁肋中，鋼箱梁頂板與U肋焊縫處的裂縫數量多、危害大、修復困難，產生這種疲勞裂縫的原因:一是由于U型加勁肋為閉口結構，U肋只能從外側單面施焊，普遍采用75?85%的部分熔透焊，留下15?25%的未熔合部分,大約I?2mm,這I?2_的未熔合部分本身形成一個天然的初始裂紋，成為疲勞裂縫源，在車輪荷載反復作用下，導致頂板與U肋焊縫處容易疲勞開裂；二是U肋的頂板焊縫部分與U肋非焊接部位相比其截面厚度減少I?2mm，截面積減小，造成連接處有一定偏心，該處偏心會導致附加彎矩形成應力集中，從而誘發裂縫。疲勞裂縫產生以后，將降低橋面板剛度并直接導致橋面鋪裝損壞，反過來鋪裝損壞也加劇橋面板的裂縫發展，加劇疲勞壽命的減少，國內很多鋼箱梁橋面鋪裝經常維修就是這個問題。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種橋梁鋼箱梁頂板變截面U型加勁肋結構，在U肋與面板連接部位適當加厚，局部成為變截面，使得焊接熔透部分厚度與U肋厚度相當，減少因該處偏心而產生的附加彎矩，降低疲勞應力幅，提高疲勞強度。
[0007]本發明的上述目的通過如下技術方案來實現的:一種橋梁鋼箱梁頂板變截面U型加勁肋結構，包括鋼箱梁頂板和U型加勁肋，U型加勁肋由一體成型的U型腹板和底板組成，U型腹板的開口端與所述的鋼箱梁頂板相焊接，焊接后的U型腹板為封閉結構，所述U型腹板在靠近底板一端的部位為壁厚相等的等厚腹板體，其特征在于:所述U型腹板在靠近鋼箱梁頂板一端的部位為壁厚不等的變截面的變厚腹板體，所述變厚腹板體的壁厚大于所述等厚腹板體的壁厚，并且變厚腹板體的壁厚沿著自底板向鋼箱梁頂板的方向逐漸增厚，在與鋼箱梁頂板相焊接的焊接部位的壁厚值達到最大值，所述的變厚腹板體能夠保證U型腹板與鋼箱梁頂板相焊接時的焊接熔透部分的厚度與等厚腹板體的壁厚基本相等，減少因焊接處偏心而產生的附加彎矩，以提高結構整體的抗疲勞強度。
[0008]本發明變截面U型加勁肋結構的對傳統的U型加勁肋進行構造改進，在U型加勁肋與橋面板連接部位適當加厚，即將其局部改為變截面，然后對其進行坡口焊接。本發明中，所述變厚腹板體在與鋼箱梁頂板相焊接的焊接部位的壁厚值為等厚腹板體的壁厚值的
1.2 ?1.3 倍。
[0009]本發明中，所述變厚腹板體的高度在20?30mm范圍內。
[0010]本發明中，所述的U型腹板和底板一體澆鑄成型。
[0011]本發明中，所述變厚腹板體相對于等厚腹板體的增厚方式為內壁增厚，即所述變厚腹板體外壁的走向與等厚腹板體外壁的走向相重合，所述變厚腹板體的內壁相對于等厚腹板體的內壁進行加厚。
[0012]與傳統的U肋方案比較，本發明的變截面U型加勁肋結構，通過局部變截面與橋面頂板之間的坡口焊，使得焊接熔透厚度與U型加勁肋厚度相當。解決了傳統U型加勁肋與頂板焊接后，而造成焊縫處截面削弱和傳力偏心等缺陷，減少了因附加彎矩造成的應力集中，降低了疲勞應力幅，提高了疲勞強度，提高了橋面鋪裝的耐久性，減少了后期的維護費用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明。
[0014]圖1是現有技術中鋼箱梁的立面圖；
[0015]圖2是圖1的A向放大圖，顯示現有技術中的等截面U型加勁肋結構；
[0016]圖3是圖2的B向放大圖，顯示現有技術中的等截面U型加勁肋結構；
[0017]圖4是本發明中鋼箱梁的立面圖；
[0018]圖5是圖4的C向放大圖，顯示本發明中的變截面U型加勁肋結構；
[0019]圖6是圖5的D向放大圖，顯示本發明中的變截面U型加勁肋結構。
[0020]附圖標記說明
[0021]1、鋼箱梁頂板；2、U型腹板；21、等厚腹板體；
[0022]22、變厚腹板體；3、底板；4、焊縫；
【具體實施方式】
[0023]如圖4至圖6所示的一種橋梁鋼箱梁頂板變截面U型加勁肋結構，包括鋼箱梁頂板I和U型加勁肋，U型加勁肋由一體澆鑄成型的U型腹板2和底板3組成，U型腹板2的開口端與鋼箱梁頂板I相焊接，焊接后的U型腹板2為封閉結構，U型腹板2在靠近底板3一端的部位為壁厚相等的等厚腹板體21，U型腹板2在靠近鋼箱梁頂板I 一端的部位為壁厚不等的變截面的變厚腹板體22，變厚腹板體22的壁厚大于等厚腹板體21的壁厚，并且變厚腹板體22的壁厚沿著自底板3向鋼箱梁頂板I的方向逐漸增厚，在與鋼箱梁頂板I相焊接的焊接部位的壁厚值達到最大值，變厚腹板體22在與鋼箱梁頂板I相焊接的焊接部位的壁厚值T2為10mm，等厚腹板體21的壁厚值Tl為8mm，壁厚值T2為Tl的1.25倍，變厚腹板體22的高度H為24_，即U型腹板2在距離鋼箱梁頂板I高度為24_的位置處壁厚加厚，該變厚腹板體22能夠保證U型腹板2與鋼箱梁頂板I相焊接時的焊接熔透部分的厚度與等厚腹板體21的壁厚值Tl基本相等，即保證焊縫4能夠達到8mm的厚度，即焊縫4的厚度與壁厚值Tl的厚度基本相等，由此減少因焊接處偏心而產生的附加彎矩，以提高結構整體的抗疲勞強度，解決了傳統等截面U型加勁肋單面焊中焊縫厚度小于U型加勁肋厚度的15?25%而造成的各種缺陷，從源頭上避免了疲勞裂紋的產生。
[0024]本實施例中，變厚腹板體22相對于等厚腹板體21的增厚方式為內壁增厚，即變厚腹板體22外壁的走向與等厚腹板體21外壁的走向相重合，變厚腹板體22的內壁相對于等厚腹板體21的內壁進行加厚。
[0025]作為本實施例的變換，變厚腹板體22在與鋼箱梁頂板I相焊接的焊接部位的壁厚值T2為等厚腹板體21的壁厚值Tl的1.2?1.3倍。
[0026]作為本實施例的變換，變厚腹板體22的高度H在20?30mm范圍內。
[0027]本發明生產過程如下:首先在工廠預制模具，在傳統U型加勁肋的模具基礎上加大U型加勁肋與頂板焊接部位的截面厚度。其次根據模具制造熱軋變截面U型加勁肋。第三，將變截面U型加勁肋與橋面板進行坡口焊接，共同組成了正交異性鋼橋面板。
[0028]本發明的上述實施例并不是對本發明保護范圍的限定，本發明的實施方式不限于此，凡此種種根據本發明的上述內容，按照本領域的普通技術知識和慣用手段，在不脫離本發明上述基本技術思想前提下，對本發明上述結構做出的其它多種形式的修改、替換或變更，均應落在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種橋梁鋼箱梁頂板變截面U型加勁肋結構，包括鋼箱梁頂板(I)和U型加勁肋，U型加勁肋由一體成型的U型腹板(2)和底板(3)組成，U型腹板(2)的開口端與所述的鋼箱梁頂板(I)相焊接，焊接后的U型腹板(2)為封閉結構，所述U型腹板(2)在靠近底板(3)一端的部位為壁厚相等的等厚腹板體(21)，其特征在于:所述U型腹板(2)在靠近鋼箱梁頂板(I) 一端的部位為壁厚不等的變截面的變厚腹板體(22)，所述變厚腹板體(22)的壁厚大于所述等厚腹板體(21)的壁厚，并且變厚腹板體(22)的壁厚沿著自底板(3)向鋼箱梁頂板(O的方向逐漸增厚，在與鋼箱梁頂板(I)相焊接的焊接部位的壁厚值達到最大值，所述的變厚腹板體(22 )能夠保證U型腹板(2 )與鋼箱梁頂板(I)相焊接時的焊接熔透部分的厚度與等厚腹板體(21)的壁厚基本相等，減少因焊接處偏心而廣生的附加彎矩，以提聞結構整體的抗疲勞強度。
2.根據權利要求1所述的橋梁鋼箱梁頂板變截面U型加勁肋結構，其特征在于:所述變厚腹板體(22)在與鋼箱梁頂板(I)相焊接的焊接部位的壁厚值為等厚腹板體(21)的壁厚值的1.2?1.3倍。
3.根據權利要求2所述的橋梁鋼箱梁頂板變截面U型加勁肋結構，其特征在于:所述變厚腹板體(22)的高度在20?30mm范圍內。
4.根據權利要求1所述的橋梁鋼箱梁頂板變截面U型加勁肋結構，其特征在于:所述的U型腹板(2)和底板(3) —體澆鑄成型。
5.根據權利要求1至4任一項所述的橋梁鋼箱梁頂板變截面U型加勁肋結構，其特征在于:所述變厚腹板體(22)相對于等厚腹板體(21)的增厚方式為內壁增厚，即所述變厚腹板體(22)外壁的走向與等厚腹板體(21)外壁的走向相重合，所述變厚腹板體(22)的內壁相對于等厚腹板體(21)的內壁進行加厚。
【文檔編號】E01D19/00GK103437278SQ201310313688
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年7月24日 優先權日:2013年7月24日
【發明者】梁立農, 萬志勇, 陳枝洪, 徐德志, 羅旭東, 王強 申請人:廣東省公路勘察規劃設計院股份有限公司