[發明專利]一種鋼橋疲勞裂紋錘擊閉合修復方法

有效

• 申請號: 201410147070.X
• 申請日: 2014-04-11
• 公開（公告）號: CN103952985A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 吉伯海;袁周致遠;傅中秋;李坤坤;楊沐野
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: E01D22/00
• 分類號: E01D22/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 彭英

技術領域

本發明屬于橋梁維護領域，具體涉及鋼橋疲勞裂紋錘擊閉合修復技術。

背景技術

隨著經濟的快速發展，為了適應交通快速增長的需求，我國修建了一批大跨徑的橋梁。大跨度橋梁要求更小的結構自重和更高的結構強度，而鋼橋具有自重輕、強度高、制作施工便捷等優點，在橋梁建設中得到了廣泛地應用。

我國的鋼橋總體服役年限不長，但部分橋梁服役也超過十年。由于橋梁設計理論不完善及構造措施的不足，再加上逐年增長的交通，橋梁在車輛荷載反復作用下，在構造、受力復雜部位鋼材容易產生疲勞裂紋。一旦產生，對結構的受力有很大的影響，直接威脅結構的安全，嚴重時可能會導致橋梁倒塌事故。

由于鋼橋構造及受力復雜，疲勞裂紋產生的部位及形式也多種多樣，針對鋼橋疲勞裂紋修復的方法比較局限。常用的方法有止裂孔法、裂紋焊合法、鋼板補強法等。

止裂孔法是目前實橋疲勞裂紋臨時修復的方法，通過打孔降低疲勞裂紋尖端的應力，延緩裂紋擴展。一段時間后，疲勞裂紋會繞過止裂孔進一步擴展，不能從根本上進行修復。

裂紋焊合法是用碳弧氣刨出去疲勞裂紋，再進行焊合。該方法的對焊接質量要求很高，否則會殘留焊接缺陷，產生新的疲勞裂紋。

鋼板補強法只能夠適用于疲勞裂紋產生部位構造簡單，方便鋼板粘貼。而鋼橋疲勞裂紋產生的部位往往是構造復雜的部位，不適合應用在鋼橋的疲勞裂紋修復中。

因此，需要一種新型的針對鋼橋疲勞裂紋修復技術以解決上述問題。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種鋼橋疲勞裂紋錘擊閉合修復方法，以解決現有技術中，鋼橋產生疲勞裂紋后，所采用的修復技術所存在的不足；能夠有效地改善疲勞裂紋部位受力情況，提高疲勞強度，使鋼橋在服役期內疲勞裂紋不再迅速擴展，達到修復效果。

為實現以上的技術目的，本發明將采取以下的技術方案：

一種鋼橋疲勞裂紋錘擊閉合修復方法，對鋼橋產生疲勞裂紋的部位施加錘擊荷載，促使該疲勞裂紋開口閉合，達到疲勞裂紋修復的目的。

所述的錘擊荷載通過安裝在氣動錘的動力輸出端的撞針錘擊而施加。

所述氣動錘通過空氣導管與空氣壓縮機連接，而撞針的撞針頭則呈倒梯形設置。

所述鋼橋產生疲勞裂紋的部位，包括鋼板部位和焊縫部位。

對于鋼板部位所產生的疲勞裂縫，氣動錘所施加的錘擊荷載的錘擊強度大于鋼板的屈服強度，而小于鋼板的破壞強度。

對于鋼板部位所產生的疲勞裂縫，經過三次錘擊即可完成該疲勞裂縫的修復；所述的三次錘擊中，第一次錘擊、第二次錘擊分別在所述疲勞裂縫開口的左右兩邊，沿著所述疲勞裂紋開裂方向進行錘擊處理；第三次錘擊則在所述疲勞裂紋的開口正上方進行錘擊。

對于焊縫部位所產生的疲勞裂縫，經過兩次錘擊即可完成該疲勞裂縫修復；所述的兩次錘擊中，第一次錘擊在焊縫部位沿著焊縫的縱向進行錘擊處理，第二次錘擊則緊貼第一次錘擊形成的凹槽邊緣，沿著焊縫部位的縱向進行錘擊處理。

根據以上的技術方案，相對于現有技術，本發明具有以下的優點：

本發明通過錘擊鋼板表面的疲勞裂紋附近部位，使疲勞裂紋開口產生閉合，改變疲勞裂紋尖端應力強度因子，降低疲勞裂紋擴展速率；并且能夠在錘擊部位施加殘余壓應力，抵抗因彎矩作用下產生的拉應力，使疲勞裂紋部位處于“壓壓”狀態，改善了疲勞裂紋部位受力情況，提高疲勞強度，使鋼橋在服役期內疲勞裂紋不再迅速擴展，達到修復效果。

附圖說明

圖1是本發明的鋼橋疲勞裂紋錘擊閉合修復裝置的示意圖；

圖2是本發明的鋼橋疲勞裂紋錘擊閉合修復裝置中撞針的示意圖；

圖3a、b、c分別是本發明的鋼橋疲勞裂紋錘擊閉合修復裝置中撞針頭部的三視圖，其中，圖3a是主視圖；圖3b是左視圖；圖3c是俯視圖；

圖4是本發明的鋼橋疲勞裂紋錘擊閉合修復方法的鋼材拉伸曲線；

圖5是本發明的鋼橋疲勞裂紋錘擊閉合修復方法的原理一；

圖6是本發明的鋼橋疲勞裂紋錘擊閉合修復方法的原理二；

圖7a是本發明的鋼橋疲勞裂紋錘擊閉合修復方法的第一種實施例；

圖7b是本發明的鋼橋疲勞裂紋錘擊閉合修復方法的第二種實施例；