[發明專利]基于高分子-金屬板材的正交異性鋼橋面板及U肋裂紋的修補方法

在審

• 申請號: 202010483322.1
• 申請日: 2020-06-01
• 公開（公告）號: CN111719443A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 張笑聞;薛姝楠;張靖坤;李明浩;任明法;陳國清;陳瑞峰
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: E01D22/00
• 分類號: E01D22/00;E01D19/12;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/42;C08G18/36
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;戴風友

一種基于高分子?金屬板材的正交異性鋼橋面板及U肋裂紋的修補方法，屬于鋼橋疲勞裂紋修復技術領域。針對于橋梁疲勞裂紋，采用“裂紋止裂”+“板材加固”的修補方法對該類裂紋進行修補加固。其中，“裂紋止裂”采用焊接修補的方法，對原有裂紋進行修復；“板材加固”采用金屬?高分子復合板材，使面板?U肋結構整體加固，降低焊接連接處由交通導致的應力并減少裂紋尖端的應力強度因子，防止裂紋擴展。本發明比單純的焊接修復或者鉚接加固使面板?U肋結構整體更加堅固，還能夠降低焊接連接處由交通導致的應力并減少裂紋尖端的應力強度因子，防止裂紋擴展，從而能夠徹底消除裂紋和裂紋的影響；方法結構形式簡單、重量輕、易于施工以及施工周期短的特點。

技術領域

本發明屬于鋼橋疲勞裂紋修復技術領域，涉及一種基于高分子-金屬板材的正交異性鋼橋面板及U肋裂紋的修補方法。

背景技術

正交異性鋼橋誕生于20世紀50年代，由于其具有結構自重輕，跨越能力強等無可比擬的優越性，因此得到了大量的應用。限于橋梁建設時期的科技水平，對鋼橋面板的研究不夠透徹，受計算理論和方法的限制，以及疲勞理論和試驗手段的限制。在此背景下，大量采用正交異性鋼橋面板的橋梁，在使用一段時間后，陸續產生了疲勞裂紋。當疲勞裂紋擴展，就會對橋梁的自身安全產生威脅。因此，有必要對國內外常見的正交異性鋼橋產生的裂紋，進行分類總結，同時采取相應的處置措施和對策。

CN110939077A提出一種正交異性鋼橋面板閉口加勁肋疲勞裂縫修復方法，將產生有疲勞裂縫的焊縫所對應的閉口加勁肋與構件之間通過連接件相互鉚接為一體；該鋼橋包括至少一個閉口加勁肋和與其連接的構件，每個閉口加勁肋與其連接的構件分別通過若干個鉚接部件與連接件相互鉚接為一體。其存在的問題為：鉚接處會出現局部缺陷，服役過程中會產生應力集中，影響使用壽命。

正交異性鋼橋一旦出現裂紋，就必須進行維修加固。鑒于鋼橋疲勞問題的復雜性，少數橋梁在采取維修加固措施后不久這些修補措施就失效，甚至在加固件連接焊縫處出現新的裂紋。因此，應當通過目視檢查和無損檢測等手段查明各類疲勞裂紋的位置和大小，判斷其劣化等級及其對結構機能的影響程度，同時采取相應的處置措施和對策。另一方面，需要徹底消除裂紋和裂紋的影響，應對裂紋修補后再進行加固。最后，維修加固設計應合理選材，具有結構形式簡單、重量輕、施工周期短的特點。

發明內容

本發明為克服現有技術的缺陷，特別是針對鋼橋局部裂紋易擴展的缺陷，提出一種基于高分子-金屬板材的正交異性鋼橋面板及U肋裂紋修補方法。本方法先利用噴砂除銹，控制待修復位置的表面粗糙度；然后采用富氬氣保護半自動焊對裂紋進行全熔透焊接，對含有裂紋缺陷的位置進行修復；然后在該區域焊接擋板以及墊塊，制造灌注空腔，并對空腔密閉性和干燥性進行檢測；檢測合格后采用便攜式混料注射設備，將高分子材料注入空腔；最后等待高分子材料固化后，切除注射口和排氣孔的余料并焊接封閉注射孔和排氣孔。從而實現了對正交異性鋼橋面板及U肋裂紋的修復與加固，大大提高了正交異性鋼橋面板及U肋的使用壽命，避免了由于鉚接方式產生的局部缺陷，在更大程度上提高了原裂紋處的強度和剛度。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案：

一種基于高分子-金屬板材的正交異性鋼橋面板及U肋裂紋的修補方法。對于正交異性鋼橋，面板及U肋裂紋處極易產生疲勞裂紋，針對于橋梁疲勞裂紋，該方法采用“裂紋止裂”+“板材加固”的修補方法對該類裂紋進行修補加固。其中，“裂紋止裂”采用焊接修補的方法，對原有裂紋進行修復；“板材加固”采用金屬-高分子復合板材，使面板-U肋結構整體加固，降低焊接連接處由交通導致的應力并減少裂紋尖端的應力強度因子，防止裂紋擴展。針對具體典型裂紋的修補方法如下所示：

步驟1，噴砂除污/銹

對待修補的橋體面板及U肋外表面進行噴砂除銹處理，噴砂除銹標準需要達到Sa2級(徹底的噴射或拋射除銹，原橋體面板及U肋外表面無可見的油脂和污垢，并且氧化層/鐵銹/油漆層等附著物已基本清除)，控制原橋體面板及U肋外表面的表面粗糙度為60um；