用于钢桥梁抗疲劳裂缝的闭口U型加劲肋及其施工方法

摘要

本发明公开了一种用于钢桥梁抗疲劳裂缝的闭口U型加劲肋及其施工方法，所述的闭口U型加劲肋包括竖向设置的一对竖肋板以及横向设置的底板，该对竖肋板和底板分体成型，该对竖肋板的上端与钢桥梁的钢箱梁顶板双面完全熔透焊接，能够防止竖肋板与钢箱梁顶板连接处留下初始裂纹成为疲劳裂纹源，以提高连接处的抗疲劳性能，该对竖肋板的下端与底板整体焊接，构成一个整体的钢体闭合结构。本发明对传统的U型肋进行构造改进，将传统的U型肋与钢桥梁的钢箱梁顶板之间的埋弧自动单面焊改为肋板与桥面顶板的埋弧自动双面焊，以提高连接处的抗疲劳性能。本发明同时还提供该闭口U型加劲肋的施工方法。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于钢桥梁的组件及其施工方法，具体是指一种用于钢桥梁 抗疲劳裂缝的闭口U型加劲肋及其施工方法。

背景技术

在近年受交通的快速增长及超载超限的影响下，我国已建成的正交异性钢桥 面板中，部分已观察到纵肋与桥面板的连接处有不同程度的疲劳裂纹。为此，研 究出合理的纵肋结构，具有重要的意义。

现代正交异性钢桥面板的纵向加劲肋有两种类型：开口肋和闭口肋。开口加 劲肋截面主要形式有I字钢、十字钢等，闭口加劲肋截面主要形式有矩形、V型和 U型等。由于闭口加劲肋能提供较大的抗扭刚度和抗弯刚度，能改善整个桥面钢板 的受力状态，减小钢板的应力，因此成为现代正交异性板首选的加劲肋截面形式， 目前最常用的截面形式是闭口U型加劲肋。

然而近年来国内外有不少关于U肋钢桥面板出现疲劳病害的报道，造成钢桥 面板的疲劳寿命远小于桥梁主体要求的设计使用年限。经验表明，顶板与U肋焊 缝处的裂缝数量多、危害大、修复困难，产生这种疲劳裂缝的原因有是由于U型 加劲肋为闭口结构，U型加劲肋中的肋板和底板为整体成型的结构，当需要将U型 加劲肋焊接到钢桥梁的钢箱梁顶板时，只能从与桥面板连接的外侧单面施焊，单 面焊只能达到75～85％的部分熔透焊，留下大约1～2mm约占焊接面积15～25％的 未熔合部分，这1～2mm的未熔合部分本身形成一个天然的初始裂纹，成为疲劳裂 缝源，在车轮荷载反复作用下，导致顶板与U肋焊缝处容易疲劳开裂。这种疲劳 裂缝会降低桥面板刚度并直接导致桥面铺装损坏，反过来铺装损坏也加剧桥面板 的裂缝发展，加剧疲劳寿命的减少。国内很多钢箱梁桥面铺装经常维修就是这个 问题。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种用于钢桥梁抗疲劳裂缝的闭口U型加劲肋，该 闭口U型加劲肋采用双面焊，解决了传统U型加劲肋单面焊不能完全熔透焊，留 下初始裂纹成为疲劳裂纹源的问题，大大提高了加劲肋与钢桥梁顶板连接处的疲 劳性能。

本发明上述目的通过如下技术方案来实现的：一种用于钢桥梁抗疲劳裂缝的 闭口U型加劲肋，其特征在于：所述的闭口U型加劲肋包括竖向设置的一对竖肋 板以及横向设置的底板，该对竖肋板和底板分体成型，该对竖肋板的上端与钢桥 梁的钢箱梁顶板双面完全熔透焊接，能够防止竖肋板与钢箱梁顶板连接处留下初 始裂纹成为疲劳裂纹源，以提高连接处的抗疲劳性能，该对竖肋板的下端与底板 整体焊接，构成一个整体的钢体闭合结构。

本发明对传统的U型肋进行构造改进，肋板和底板分体成型，该对竖肋板的 上端与钢桥梁的钢箱梁顶板双面完全熔透焊接，将传统的U型肋与钢桥梁的钢箱 梁顶板之间的埋弧自动单面焊改为肋板与桥面顶板的埋弧自动双面焊，能够防止 竖肋板与钢箱梁顶板连接处留下初始裂纹成为疲劳裂纹源，以提高连接处的抗疲 劳性能。

本发明可以做如下改进：所述的一对竖肋板呈左右对称状分布，该对竖肋板 均与所述钢箱梁顶板相垂直，以提高闭口U型加劲肋的整体强度和焊接效果。

本发明中的一对竖肋板可以采用球扁钢或不等边角钢，当其为球扁钢时：所 述的一对竖肋板为一对球扁钢，该对球扁钢的球头位置相对设置。所述一对球扁 钢之间的间距为250～350mm。

当本发明的一对竖肋板采用不等边角钢时：所述的一对竖肋板为一对角钢， 该对角钢呈转角相对状设置。所述一对角钢之间的间距为250～350mm。

本发明可以做如下进一步改进：所述闭口U型加劲肋还包括横隔板，所述横 隔板横向设置在所述一对竖肋板之间，呈压紧状，增强整个闭口U型加劲肋的整 体强度。

与传统的U肋方案比较，本发明的球扁钢(或不等边角钢)组焊加劲肋结构 的设计方案，通过球扁钢(或不等边角钢)与钢桥梁的钢箱梁顶板之间的双面焊， 改变了传统U肋单面焊的焊接方式，并且对两侧焊缝可以做到清根打磨修补处理， 保证焊缝质量，解决了传统U肋单面焊不能焊透而存在的天然初始裂纹，从源头 上避免了疲劳裂纹的产生。同时球扁钢(或不等边角钢)与U肋底板及桥面顶板 整体焊接成一个箱形截面，截面抗弯、抗扭刚度较传统U肋大，增加了正交异性 桥面板的局部刚度，减小了局部应力，提高疲劳强度，提高桥面铺装的耐久性， 减少了后期的维护费用。

本发明的目的之二是提供上述闭口U型加劲肋的施工方法，该施工方法简单， 安全。

本发明的这一目的是通过如下技术方案来实现的：

一种用于钢桥梁抗疲劳裂缝的闭口U型加劲肋的施工方法，包括如下步骤：

(1)选取一对竖肋板，将该对竖肋板与钢桥梁的钢箱梁顶板焊接，采用双面完 全熔透施焊，防止竖肋板与钢箱梁顶板连接处留下初始裂纹成为疲劳裂纹源，以 提高连接处的抗疲劳性能；

(2)根据需要对焊接的两侧焊缝进行清根打磨修补处理，经探伤检查合格后进 行下一步施工；

(3)在所述一对竖肋板之间横向设置横隔板，横隔板呈压紧状，增强整个闭口 U型加劲肋的整体强度；

(4)将该对竖肋板的下端与底板整体焊接，形成一个整体的钢体闭合结构。

本发明中，所述一对竖肋板为一对球扁钢或者一对角钢，该对竖肋板相对设 置，该对竖肋板之间的间距为250～350mm。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明闭口U型加劲肋实施例一用在钢桥梁的使用状态图；

图2是图1中的A向放大图，显示闭口U型加劲肋的整体结构图；

图3是本发明闭口U型加劲肋实施例二的整体结构图。

附图标记说明

1、钢箱梁顶板；2、球扁钢；3、横隔板；4、底板；5、焊缝；6、角钢

具体实施方式

实施例一

如图1至图2所示的一种用于钢桥梁抗疲劳裂缝的闭口U型加劲肋，闭口U 型加劲肋包括竖向设置的一对竖肋板以及横向设置的底板4，该对竖肋板和底板4 分体成型，该对竖肋板的上端与钢桥梁的钢箱梁顶板1双面完全熔透焊接，能够 防止竖肋板与钢箱梁顶板1连接处留下初始裂纹成为疲劳裂纹源，以提高连接处 的抗疲劳性能，该对竖肋板的下端与底板4整体焊接，构成一个整体的钢体闭合 结构。

本发明中，一对竖肋板呈左右对称状分布，该对竖肋板均与钢箱梁顶板1相 垂直，以提高闭口U型加劲肋的整体强度和焊接效果，该对竖肋板为一对球扁钢 2，该对球扁钢2的球头位置相对设置，一对球扁钢2之间的间距为300mm。球扁 钢2通过双面施焊与钢桥梁的钢箱梁顶板1焊接，改善了传统U型肋单面焊中焊 不透的问题，从源头上避免了疲劳裂缝的产生。

本发明中，闭口U型加劲肋还包括横隔板3，横隔板3横向设置在一对竖肋 板之间，呈压紧状，增强整个闭口U型加劲肋的整体强度。

本实施例中，上述一对球扁钢2之间的间距可以根据实际施工需要在250～ 350mm之间取值。

上述一种用于钢桥梁抗疲劳裂缝的闭口U型加劲肋的施工方法，包括如下步 骤：

(1)选取一对竖肋板，将该对竖肋板与钢桥梁的钢箱梁顶板1焊接，采用双面 完全熔透施焊，防止竖肋板与钢箱梁顶板1连接处留下初始裂纹成为疲劳裂纹源， 以提高连接处的抗疲劳性能，该对竖肋板为一对280x8mm的球扁钢2，该对球扁 钢2的球头位置相对设置，一对球扁钢2之间的间距为300mm；

(2)根据需要对焊接的两侧焊缝进行清根打磨修补处理，经探伤检查合格后进 行下一步施工；

(3)在一对竖肋板之间横向设置横隔板3，横隔板3呈压紧状，增强整个闭口U 型加劲肋的整体强度；

(4)将该对竖肋板的下端与底板4整体焊接，形成一个整体的钢体闭合结构。

实施例二

本发明一种用于钢桥梁抗疲劳裂缝的闭口U型加劲肋实施例二如图3所示， 和实施例一不同的是，本实施例中一对竖肋板为一对不等边角钢5，该对角钢5呈 转角相对状设置，一对角钢5之间的间距为300mm。

本实施例中，上述一对角钢5之间的间距可以根据实际施工需要在250～ 350mm之间取值。

上述一种用于钢桥梁抗疲劳裂缝的闭口U型加劲肋的施工方法，包括如下步 骤：

(1)选取一对竖肋板，将该对竖肋板与钢桥梁的钢箱梁顶板1焊接，采用双面 完全熔透施焊，防止竖肋板与钢箱梁顶板1连接处留下初始裂纹成为疲劳裂纹源， 以提高连接处的抗疲劳性能，该对竖肋板为一对280x8mm的不等边角钢5，该对 角钢5呈转角相对状设置，一对角钢5之间的间距为300mm；

(2)根据需要对焊接的两侧焊缝进行清根打磨修补处理，经探伤检查合格后进 行下一步施工；

(3)在一对竖肋板之间横向设置横隔板3，横隔板3呈压紧状，增强整个闭口U 型加劲肋的整体强度；

(4)将该对竖肋板的下端与底板4整体焊接，形成一个整体的钢体闭合结构。