[發(fā)明專利]一種正交異性鋼橋面板結構

在審

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• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107938510A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設計）人: 朋茜;狄謹;周緒紅;秦鳳江
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: E01D19/12
• 分類號: E01D19/12
• 代理公司: 重慶大學專利中心50201
• 代理人: 王翔

技術領域

本發(fā)明涉及橋梁工程技術領域，具體涉及一種正交異性鋼橋面板結構。

背景技術

正交異性鋼橋面板(以下簡稱“鋼橋面板”)是由互相垂直的頂板、縱肋和橫隔板通過焊縫連接組成一體而共同工作的結構形式，具有自重輕、承載能力大、適用范圍廣、施工速度快、造型美觀等特點。

然而，隨著鋼橋面板的廣泛應用和在役時間的不斷增長，近年來，鋼橋面板的疲勞問題越來越突出。在鋼橋面板出現(xiàn)的各種疲勞病害中，出現(xiàn)最多且危害最大的一類是鋼橋面板頂板與縱肋連接處的疲勞裂紋。頂板-縱肋連接處裂紋通常在頂板底面向頂板上表面方向擴展，直至貫穿頂板母材，且同時延縱橋向兩側發(fā)展。頂板疲勞裂紋發(fā)展到一定程度可能造成整個橋面系的坍塌，特別是萌生于焊根的頂板裂紋，由于在縱肋內側不易檢查，而且會造成縱肋積水等問題，其危害往往更大。1997年，荷蘭開啟橋在僅使用了7年后就出現(xiàn)了這種裂紋，特別是在橫隔板附近，隨后荷蘭、日本等國又有10多座橋出現(xiàn)了類似的病害，我國的部分橋梁也有類似病害。

鋼橋面板直接承受輪載作用時，頂板與縱肋之間會發(fā)生較大的面外變形。由于頂板與縱肋的板厚相對較薄，面外變形在縱肋與面板的連接焊縫處會引起較高的局部彎曲應力，焊根或焊趾部位容易發(fā)生開裂。梯形肋、U型肋以及V型肋等閉口縱肋只能從外側采用單面部分熔透焊進行連接，現(xiàn)行規(guī)范要求焊縫達到80％肋板厚度，留下的未熔合部分自身形成一個天然的初始裂紋，成為疲勞裂縫源，這是導致頂板-縱肋焊縫處容易疲勞開裂的主要原因之一。因此亟需改善橋面板在使用過程中由于應力集中容易產(chǎn)生疲勞裂紋的問題，從而提高整個鋼橋面板的受力能力。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種結構簡單、采用栓焊開合式縱肋且施工周期短的正交異性鋼橋面板結構，以解決現(xiàn)有技術中鋼橋面板易發(fā)生疲勞開裂及維修困難等問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是這樣的，一種正交異性鋼橋面板結構，包括頂板、若干L形縱肋、若干底板和若干橫隔板。

所述頂板為平直鋼板。所述L形縱肋布置在頂板下方，沿橫橋向間隔出現(xiàn)。所述L形縱肋包括豎直段和平直段。所述豎直段通過雙面角焊縫與頂板焊接。

所述底板為平直鋼板。所述底板布置在L形縱肋下方，沿橫橋向間隔出現(xiàn)。每塊底板與若干L形縱肋的平直段相觸。每塊底板和對應的若干L形縱肋通過若干高強螺栓連接在一起。每塊底板上均開有若干供高強螺栓穿過的螺栓孔Ⅱ。所述平直段與底板相觸部分對應開有供高強螺栓穿過的螺栓孔Ⅰ。每一個高強螺栓依次穿過螺栓孔Ⅰ和螺栓孔Ⅱ后，旋入螺母。每塊底板與對應L形縱肋以及頂板組合為多箱室結構。所述多箱室結構的斷面呈逐一連接的矩形。

所述若干橫隔板在頂板下方沿縱橋向上間隔布置。所述橫隔板按照多箱室結構的形式切孔。所述多箱室結構連續(xù)穿過這些橫隔板。所述橫隔板切孔處與多箱室結構四周焊接，頂部與頂板焊接。

進一步，所述螺栓孔Ⅰ在平直段上沿縱橋向等距分布。

進一步，所述頂板、L形縱肋、底板和橫隔板均板厚均勻。

進一步，所述頂板的厚度為14～20mm。L形縱肋的厚度為8～12mm。所述底板的厚度為14～20mm。所述橫隔板板厚10～20mm。

進一步，所述L形縱肋采用傳統(tǒng)冷彎加工。所述縱肋的豎直段端部開設有坡口，坡口角度為30°～60°。

進一步，所述縱肋采用熱軋一體成型。

本發(fā)明還公開一種關于上述正交異性鋼橋面板結構的施工方法，包括以下步驟：

1)工廠制作頂板、L形縱肋、底板和橫隔板。

2)工廠預制螺栓孔Ⅰ和螺栓孔Ⅱ。

3)工廠或施工現(xiàn)場對頂板和L形縱肋實施焊接。

4)工廠或施工現(xiàn)場對L形縱肋和底板實施栓接。

5)工廠或施工現(xiàn)場對橫隔板和多箱室結構以及頂板實施焊接。

本發(fā)明的技術效果是毋庸置疑的：

A)縱肋與頂板接頭采用雙面焊接，抗疲勞性能優(yōu)于單側熔透焊閉口肋，可以有效解決集中輪載作用下縱肋與頂板接頭開裂問題；

B)L形縱肋與底板組成閉口肋，具有較高的抗彎和抗扭剛度；

C)L形縱肋與底板采用螺栓連接為維修加固提供便利條件。一方面為閉口肋內部檢測提供可能性，另一方面提供增加底板厚度的加固方法；

D)相對于鋼橋面板焊接工藝，采用高強螺栓對制造要求較低。同時栓接方式的采用直接從根本上摒棄傳統(tǒng)焊接必然存在的先天缺陷，采用栓焊結合可以有效提高鋼橋面板的抗疲勞性能；

E)拼裝式結構化整為零，便于工業(yè)化制造、運輸方便。