[發明專利]一種針對鋼橋縱肋對接焊縫疲勞開裂的加固系統及方法

在審

• 申請號: 202110762207.2
• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113309015A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 張清華;宋神友;安朗;范傳斌;陳煥勇;崔闖;胡廣瑞;鄒威
• 申請（專利權）人: 西南交通大學;深中通道管理中心
• 主分類號: E01D22/00
• 分類號: E01D22/00;E01D2/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 林菲菲

本發明公開了一種針對鋼橋縱肋對接焊縫疲勞開裂的加固系統及方法，加固系統包括加固件和加固結構，加固結構位于縱肋底板焊縫的兩側并通過加固件連接；加固件的材質為具有記憶特性的材質；加固結構包括第一摩擦板、第一絕緣板、第二摩擦板、第二絕緣板、錨固塊；加固件位于第二摩擦板和第二絕緣板之間；錨固塊、第二絕緣板、加固件、第二摩擦板、第一絕緣板、第一摩擦板依次排列并通過高強螺栓固定在縱肋底板上。本發明采用Fe?SMA加固不僅價格低廉、強度高、加工塑性好，而且抗疲勞性能優良、形狀記憶效應相對穩定。本發明提高了對高強材料的性能的利用，并且通過主動施加預應力使裂紋完全閉合，有效地延長了結構的使用壽命。

技術領域

本發明涉及橋梁工程技術領域，具體涉及一種針對鋼橋縱肋對接焊縫疲勞開裂的加固系統及方法。

背景技術

近年來，在自動化、智能化與標準化制造的背景下，正交異性鋼橋面板因其輕質高強、適用范圍廣、承載能力高、施工速度快以及整體性好等突出優勢成為現代大跨度橋梁的首選橋面板結構形式，然而正交異性鋼橋面板在具備諸多優點的同時，由于其構造復雜、焊縫數量多及應力集中問題突出，在車輛荷載和初始制造缺陷等多種因素綜合作用下，其疲勞開裂問題突出。正交異性鋼橋面板的疲勞開裂一方面嚴重危及橋梁結構的運營質量，顯著降低橋梁的承載能力，已成為影響鋼橋可持續發展的關鍵難題，另一方面疲勞開裂后修復困難且費用高昂。其中，縱肋采用高強螺栓連接的疲勞性能優于采用襯墊板的焊接，但目前國內外在役的采用正交異性鋼橋面板的橋梁，對于縱肋的連接，大多采用焊接，然而縱肋對接焊縫構造細節因在現場單面施焊且仰焊作業，施工質量較難保證，易產生焊縫的熔透深度不足、咬邊等焊接缺陷，且在車輛荷載作用下，縱肋底部焊縫將承受較大彎曲拉應力，加劇了疲勞開裂的風險。正交異性鋼橋面板的疲勞開裂案例統計分析表明，縱肋對接焊縫構造細節的疲勞開裂占鋼橋面板各構造細節疲勞開裂案例的6.3%，為正交異性鋼橋面板的關鍵疲勞易損部位之一，縱肋對接焊縫構造細節出現疲勞裂紋時若沒有及時采取有效的加固措施進行加固補強，疲勞裂紋會迅速擴展，對結構承載能力造成嚴重影響。綜上，研究縱肋對接焊縫的加固問題是必要的。

目前針對縱肋對接焊縫構造細節疲勞開裂加固的方法主要包括止裂孔法、焊補法、裂紋沖擊閉合技術以及粘貼或栓接鋼板和碳纖維板等，但上述部分加固方法一方面容易引入較多的疲勞易損部位，另一方面現有加固方法在作用原理上均屬于被動加固的范疇，這些加固方式中的補強材料被動受力，只承擔車輛荷載和后加恒載引起的內力，其應力（應變）滯后，加固件的材料利用率不高。而通過在疲勞開裂的局部區域主動施加預應力，使得疲勞開裂處于閉合狀態，是抑制疲勞開裂的有效途徑。采用傳統預應力的施加方法，在預應力施加、錨固和預應力損失控制等多方面面臨困難和挑戰，而形狀記憶合金智能材料的發展，為疲勞開裂主動加固方法與技術提供了可能。引入形狀記憶合金，研發自動產生預應力、對原結構零損傷或微損傷、適用性與耐久性好的主動加固方法和加固系統，對于保障結構的服役安全，改善其服役質量具有重要意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有的加固方法容易引入較多的疲勞易損部位以及現有的加固方法在作用原理上均屬于被動加固的范疇，目的在于提供一種針對鋼橋縱肋對接焊縫疲勞開裂的加固系統及方法，解決上述背景技術中遇到的問題。

本發明通過下述技術方案實現：

一種針對鋼橋縱肋對接焊縫疲勞開裂的加固系統，包括加固件和加固結構，所述加固結構位于縱肋底板焊縫的兩側并通過加固件連接；所述加固件的材質為具有記憶特性的材質；

所述加固結構包括第一摩擦板、第一絕緣板、第二摩擦板、第二絕緣板、錨固塊；

所述加固件位于第二摩擦板和第二絕緣板之間；

所述錨固塊、第二絕緣板、加固件、第二摩擦板、第一絕緣板、第一摩擦板依次排列并通過高強螺栓固定在縱肋底板上。

進一步地，所述加固結構具有兩個及以上。