[發明專利]一種鋼箱梁加固結構及其加固方法

在審

• 申請號: 201810034823.4
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108103966A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 李傳習;柯璐;陳卓異;王新忠;曹先慧;羅南海
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: E01D22/00
• 分類號: E01D22/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 盧宏;鄭俊超

本發明公開了一種鋼箱梁加固結構及其加固方法，包括箱梁本體，該箱梁本體包括間隔設置的橫隔板、在橫隔板上開設的貫通的槽口，在槽口內的兩側邊開有弧形缺口，在弧形缺口存在疲勞開裂風險或已有疲勞裂紋區域、且位于橫隔板的側面上設置有補強板。本發明通過對橫隔板存在疲勞開裂風險或已有疲勞裂紋的區域進行加固，顯著提高了弧形缺口部位橫隔板的局部剛度，可抑制或延遲疲勞裂紋的萌生或有效抑制裂紋擴展，大幅提高疲勞壽命。而且，加固方法不對橫隔板原結構造成新損傷，構造簡單，施工方便。

技術領域

本發明屬于橋梁工程技術領域，具體涉及一種鋼箱梁加固結構及其加固方法。

背景技術

正交異性橋面鋼箱梁廣泛應用于大中型橋梁建設，鋼箱梁的結構包括間隔設置的橫隔板、頂板、底板、垂直于底板兩端設置的豎向加勁肋、在橫隔板上開設的貫通的槽口、固定于槽口內的U肋，所述橫隔板固定設置于底板上且固定于兩豎向加勁肋之間，所述頂板固定于U肋及豎向加勁肋頂部，在橫隔板中部設有水平加勁肋。在槽口內的兩側邊開有弧形缺口，弧形缺口的棱邊與U肋之間留有間隙。通常情況下，U肋的兩側面是與槽口的兩側邊上半部分焊接，下半部分不焊接，在下半部分位置處開設弧形缺口，開設弧形缺口的目的是為了不讓U肋與槽口直接接觸，以通過間隙容納U肋受力后產生的變形。

然而，鋼箱梁的疲勞問題是橋梁工程界一大世界難題。交通運輸部調研結果顯示，調研的19座懸吊體系鋼箱梁橋中，15座存在鋼箱梁疲勞問題。在鋼箱梁各類疲勞病害中，橫隔板弧形缺口處母材開裂所占比例頗高（約為60%～75%），對于其加固方法工程界仍未取得較為一致的結論。根據工程經驗或有限元計算，弧形缺口存在疲勞開裂風險區域一般位于弧形缺口外輪廓區域。已經開裂后，疲勞裂紋一般是從弧形缺口外輪廓開始朝外延伸。

傳統的加固方法包括：止裂孔法，裂紋填充法，改進幾何形狀法，以及栓接鋼板法等。止裂孔法存在裂紋尖端位置較難確定，裂紋可穿過止裂孔繼續發展等問題。裂紋填充法對填充材料的性能及施工工藝要求高，止裂效果良莠不齊。改進幾何形狀法可能降低結構的剛度和極限承載能力，對于長裂紋無法適用。栓接鋼板法所增加的螺栓鉆孔對橫隔板造成新的損傷，增加重量較大，對裂紋尖端應力改善效果難以評估，需要針對不同裂紋走向逐一制定加固方案，給設計與施工帶來極大的困難。新近研發的UHPC法雖能顯著降低橋面板及其與U肋連接細節的疲勞應力，但對遠離橋面的弧形切口部位橫隔板母材應力幅改善不大，并且造價高昂。

本案涉及的專業術語解釋如下：

UHPC：超高性能混凝土，簡稱UHPC(Ultra-High Performance Concrete)，是過去三十年中最具創新性的水泥基工程材料，實現工程材料性能的大跨越。

FRP：纖維增強復合材料（Fiber Reinforced Polymer/Plastic，簡稱FRP）。主要有三種：碳纖維增強聚合物（Carbon Fiber Reinforced Polymer，簡稱CFRP）、玻璃纖維增強聚合物（Glass Fiber Reinforced Polymer，簡稱GFRP）和芳綸纖維增強聚合物（AramidFiber Reinforced Polymer，簡稱AFRP）。

發明內容

針對上述問題，本發明旨在提供一種施工方便，可有效抑制裂紋發展、大幅提高疲勞壽命的鋼箱梁加固結構及其加固方法。

本發明解決問題的技術方案是：一種鋼箱梁加固結構，包括箱梁本體，該箱梁本體包括間隔設置的橫隔板、在橫隔板上開設的貫通的槽口，在槽口內的兩側邊開有弧形缺口，在弧形缺口存在疲勞開裂風險或已有疲勞裂紋的區域、且位于橫隔板的側面上設置有補強板。

上述所述的弧形缺口存在疲勞開裂風險區域是指位于橫隔板上的弧形缺口外輪廓區域。開裂后，疲勞裂紋一般是從弧形缺口外輪廓開始朝外延伸。