[發(fā)明專利]一種工形梁

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110055417.8
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112900742A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭凱鋒;馮霄暘;王亞偉;雷鳴;胡博
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: E04C3/06
• 分類號: E04C3/06
• 代理公司: 成都頂峰專利事務(wù)所(普通合伙) 51224
• 代理人: 曾凱

本發(fā)明公開了一種工形梁，包括第一翼緣平板、第一翼緣肋板、第二翼緣平板和連接板，第一翼緣平板和第一翼緣肋板一體成型且呈T形結(jié)構(gòu)，連接板的兩端分別與第一翼緣肋板和第二翼緣平板連接。本發(fā)明通過熱軋?對接焊生產(chǎn)形成的工形梁，將現(xiàn)有工形梁中翼緣與腹板的T型焊接接頭形式改變?yōu)榈谝灰砭壚甙搴偷诙砭壚甙宸謩e與腹板的對接焊接接頭形式，減少了焊接缺陷的產(chǎn)生；改變了兩向焊縫交叉的位置，降低了工形梁的焊接殘余應(yīng)力，大大提高工形梁的疲勞性、經(jīng)濟(jì)性和耐久性，解決了行業(yè)內(nèi)一直難以突破的難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋼結(jié)構(gòu)制造加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱軋-對接焊工形梁。

背景技術(shù)

工形梁作為房屋建筑與橋梁結(jié)構(gòu)等鋼結(jié)構(gòu)中的主要受力構(gòu)件，主要承擔(dān)了傳遞彎矩與剪力的作用。在工形梁中，翼緣的主要作用是抵抗彎矩，而腹板則主要用來承擔(dān)剪力，因此，腹板通常做得高而薄，從而提高抗剪剛度。同時為了提高工形梁的局部穩(wěn)定性，工形梁腹板上通常設(shè)置豎向加勁肋，若腹板的高厚比較大，還設(shè)置縱向加勁肋，如此腹板就被縱向和豎向加勁肋分隔為許多矩形區(qū)格。一般來說，工形梁板件之間的連接采用T型焊接接頭的形式，然而T型接頭焊接空間小，操作不便，容易產(chǎn)生不易察覺的焊接缺陷。且各板件之間通過焊接連接為整體，因此高厚比越大的工形梁則會在縱橫向加勁肋連接焊縫位置引入更多的大小不等，分布不均的焊接殘余應(yīng)力。

相關(guān)研究表明，工形梁的疲勞開裂主要出現(xiàn)于橫梁與主梁、橫肋與主梁連接處，且裂紋多萌生于橫梁(橫肋)與主梁腹板連接焊縫端部。此處為兩向焊縫交匯處，構(gòu)造細(xì)節(jié)復(fù)雜且殘余應(yīng)力數(shù)值較大，在車輛荷載作用下極易出現(xiàn)疲勞裂紋。

目前，國內(nèi)工形梁其不足之處及缺陷明顯：

1、熱軋工字型鋼整體性好，殘余應(yīng)力小，但國內(nèi)外熱軋工字型鋼常用尺寸最大高度為700mm左右，很難滿足實際工程需求；

2、板件焊接的工形梁，加工方法采用人工或半機(jī)械化生產(chǎn)、工序復(fù)雜、加工困難、效率低下，包括切割、銑邊、整形、焊接等，質(zhì)量控制難度大、加工精度差；

3、板件焊接的工形梁，由于豎向加勁肋與腹板焊縫、翼緣與腹板焊縫相交或接近，此處構(gòu)造復(fù)雜，兩向焊縫相交或相近，在車輛荷載作用下不僅應(yīng)力分布復(fù)雜且焊接殘余應(yīng)力數(shù)值較大，容易在此處萌生疲勞裂紋；

4、目前工形梁翼緣寬度受限條件下，主要采用在翼緣外貼鋼板的方式增加其截面慣性矩，外貼鋼板一般采用角焊縫的形式進(jìn)行連接。這一傳統(tǒng)做法不僅會在翼緣處引入新的焊接殘余應(yīng)力，在荷載作用下下翼緣承受應(yīng)力幅較大時，很容易出現(xiàn)疲勞開裂，而且外貼鋼板增加制造工序，制造效率低。

因此，如何改善工形梁焊接接頭的焊接質(zhì)量與疲勞性能是行業(yè)內(nèi)急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種工形梁，解決了現(xiàn)有工形梁因為焊接殘余應(yīng)力引起的疲勞開裂問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種工形梁，包括第一翼緣平板、第一翼緣肋板、第二翼緣平板和連接板，所述第一翼緣平板和第一翼緣肋板一體成型且呈T形結(jié)構(gòu)，所述連接板的兩端分別與所述第一翼緣肋板和第二翼緣平板連接。

作為可選方式，所述第一翼緣肋板靠近連接板的一端對稱設(shè)有第一焊接坡口，所述連接板的靠近第一翼緣肋板的一端對稱設(shè)有對接坡口。

作為可選方式，所述第一焊接坡口的角度為25°-65°，所述對接坡口的角度為25°-65°。

作為可選方式，所述連接板包括第二翼緣肋板和腹板，所述第二翼緣平板和第二翼緣肋板一體成型且呈T形結(jié)構(gòu)，所述腹板的兩端分別與第一翼緣肋板和第二翼緣肋板連接，且腹板的端部設(shè)有對接坡口。

作為可選方式，所述第二翼緣肋板靠近腹板的一端對稱設(shè)有第二焊接坡口，所述第二焊接坡口的角度為25°-65°。