一种正交异性加劲板的加劲U肋双面焊结构制造技术

本发明专利技术公开了一种正交异性加劲板的加劲U肋双面焊结构，加劲U肋与钢面板之间采用第一角焊缝、第一角焊缝双面焊的连接，其加劲U肋与钢面板之间采用第二角焊缝、第二角焊缝双面焊的连接。加劲U肋与钢面板之间通过第一角焊缝、第二角焊缝外侧角焊缝，加劲U肋与钢面板之间通过第一角焊缝、第二角焊缝内侧角焊缝。加劲U肋与钢面板之间通过第一角焊缝、第二角焊缝外侧角焊缝开坡口，第一角焊缝、第二角焊缝内侧角焊缝不开坡口。构造简单，实施方便，改善了正交异性钢板结构的焊缝及焊缝部位钢面板及U肋的受力性能，提高了U肋与顶板间的焊接强度，改善了局部汽车、飞机轮载下钢面板与其U肋间焊接部位的耐疲劳性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钢结构制造领域，更具体涉及一种正交异性加劲板的加劲U肋双面焊结构，适用于桥梁工程及舰船工程。
技术介绍
正交异性钢桥面板作为目前大、中跨径钢桥桥面系的一种重要结构形式，由于其具有自重轻、极限承载力大、适用范围广、施工周期短和梁高小、造型美观等特点，受到了各国桥梁设计者的青睐，其应用已成为衡量一个国家钢桥设计和制造水平的标志。然而，随着交通流量的增加，特别是重型车辆和超载车辆的增加，疲劳问题日益突出，调研结果显示，国内外大量正交异性钢桥面板在运营期内均不同程度地出现了疲劳开裂问题。对于起降舰载机的舰船，其甲板采用类似的正交异性钢板结构也同样存在疲劳耐久性问题。由于传统钢结构焊接技术对操作空间的要求，正交异性桥面系U肋内侧与顶板间空间狭小无法施焊，只能采用U肋外侧单面焊。顶板与U肋单侧壁间相当于T型接头，U肋外侧单面焊导致未施焊内侧存在天然缺口，该处应力集中无法消除，且焊缝形心与U肋单侧肋板形心存在偏心，由此U肋侧板轴向力势必对面板及U肋侧板产生附加弯曲应力。本专利技术利用现代高端智能技术，将小型焊接机器人送入U肋内部实施U肋内侧与顶板间角焊缝的焊接，U肋外部与顶板间角焊缝按传统自动焊接工艺完成，从而实现了正交异性钢桥面U肋内外双面角焊缝焊。本专利技术要求U肋内焊机器人系统同时具备焊接、探伤及缺陷修复三种功能以保障内部焊缝的焊接质量。与传统的单面焊相比，U肋双面焊技术首先消除了U肋内侧与顶板间的开放性间隙（缺口，应力集中）、避免了外侧单面焊接时因U肋钝边制造误差而导致的透焊缺陷，其次增加了焊缝截面积，再者双焊缝形心与U肋肋板形心基本对应。因此采用双面焊提高了U肋与顶板间的连接强度，显著改善了焊缝及焊缝部位钢面板及U肋的受力性能，特别有利于改善局部汽车、飞机轮载下钢面板与其U肋间焊接部位的耐疲劳性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是在于提供了一种正交异性加劲板的加劲U肋双面焊结构，构造简单，实施方便，改善了正交异性钢板结构的焊缝及焊缝部位钢面板及U肋的受力性能，提高了U肋与顶板间的焊接强度，改善了局部汽车、飞机轮载下钢面板与其U肋间焊接部位的耐疲劳性能。为了实现上述的目的，本专利技术采用以下技术方案：一种正交异性加劲板的加劲U肋双面焊结构，它由钢面板、加劲U肋、第一角焊缝（外侧）、第二角焊缝（外侧）、第一角焊缝（内侧）、第二角焊缝（内侧）组成，其特征在于：其加劲U肋与钢面板之间采用第一角焊缝（内侧）、第一角焊缝（外侧）双面焊的连接，其加劲U肋与钢面板之间采用第二角焊缝（内侧）、第二角焊缝（外侧）双面焊的连接，较现有的正交异性U肋加劲钢板技术仅采用外侧单面角焊缝增加了内侧角焊缝。所述的加劲U肋与钢面板之间通过第一角焊缝、第二角焊缝外侧角焊缝是主受力焊缝，所述的加劲U肋与钢面板之间通过第一角焊缝、第二角焊缝内侧角焊缝为辅助受力焊缝。所述的加劲U肋与钢面板之间通过第一角焊缝、第二角焊缝外侧角焊缝必须开坡口以满足熔深度≥70%的要求，并保留钝边尺寸≥1.5mm，第一角焊缝、第二角焊缝内侧角焊缝不开坡口，要求施焊前加劲U肋1与钢面板2之间尽可能密贴，其间隙原则上要求≤1mm。正交异性加劲板其钢面板和纵、横加劲肋均采用可焊性好的结构钢。正交异性加劲板，其加劲U肋与钢面板之间采用内、外侧双面焊的连接方式。考虑到外侧焊缝施焊及检测方便，技术成熟，本专利技术将外侧焊缝设计为主受力焊缝（≥70%熔透率坡口焊缝），内侧焊缝为辅助受力焊缝；外侧焊缝设坡口，钝边尺寸≥1.5mm，施焊时加劲U肋与钢面板之间尽可能密贴，其间隙≤1mm，这两个要求是为了保证内侧焊缝的质量；加劲U肋高度一般在290－310mm，上口宽290－310mm，下底宽170－190mm，U肋内侧焊缝施焊及检测空间狭小，传统手工及机器均无法操作，本专利技术要求U肋内侧焊缝施焊、检测及缺陷修复采用小型化现代智能机器人来完成。本发与现有技术相比，具有以下优点和效果：(1)增加U肋内侧焊缝，消除了U肋内侧与顶板间的开放性间隙，一方面消除了局部应力集中效应，另一方面避免了外侧单面焊接时因U肋钝边制造误差而导致的透焊缺陷。（2）在结构外载荷相同的情况下，增加U肋内侧焊缝，相应增加了总焊缝截面积，较仅单面焊时的焊缝截面应力显著降低。（3）在结构外载荷相同的情况下，增加U肋内侧焊缝，使得双焊缝形心与U肋的单侧肋板形心基本对应，显著降低了该处钢面板及U肋侧板的附加弯曲应力。（4）理论计算和当前试验成果表明，钢结构正交异性加劲板的加劲U肋采用本专利技术双面焊连接较传统的单面焊连接，加劲U肋与钢面板连接部位的耐动载疲劳寿命可以提高1.0倍。附图说明图1为一种钢结构正交异性加劲板的加劲U肋双面焊连接构造示意图。图2为图1中的A放大示意图。其中：1-钢面板、 2-加劲U肋、 3-第一角焊缝（外侧）、3-第二角焊缝（外侧）、4-第一角焊缝（内侧）、4-第二角焊缝（内侧）。具体实施方式下面结合附图1和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。实施例1：根据图1、图2可知，一种正交异性加劲板的加劲U肋双面焊结构，它由钢面板1、加劲U肋2、第一角焊缝3（外侧）、第二角焊缝3（外侧）、第一角焊缝4（内侧）、第二角焊缝4（内侧）组成，其特征在于：所述的加劲U肋2与钢面板1之间采用第一角焊缝3（内侧）、第一角焊缝（外侧）双面焊的连接，加劲U肋2与钢面板1之间采用第二角焊缝3（内侧）、第二角焊缝（外侧）双面焊的连接，较现有的正交异性U肋加劲钢板技术仅采用外侧单面角焊缝增加了内侧角焊缝，显著改善了钢结构正交异性加劲板的加劲U肋与钢面板连接部位的耐动载疲劳性能。所述的加劲U肋2与钢面板1之间通过第一角焊缝3、第二角焊缝3外侧角焊缝是主受力焊缝，所述的加劲U肋2与钢面板1之间通过第一角焊缝4、第二角焊缝4内侧角焊缝为辅助受力焊缝。所述的加劲U肋2与钢面板1之间通过第一角焊缝3、第二角焊缝3外侧角焊缝必须开坡口以满足熔深度≥70%的要求，并保留钝边尺寸≥1.5mm，第一角焊缝4、第二角焊缝4内侧角焊缝不开坡口，要求施焊前加劲U肋2与钢面板1之间尽可能密贴，其间隙原则上要求≤1mm。本专利技术增加了U肋内侧角焊缝，从而大大改善了正交异性加劲钢板加劲U肋与钢面板焊接部位抵抗动载疲劳的性能，可显著提高钢结构正交异性加劲板的抗疲劳耐久性，适用于桥梁工程的行车道钢桥面板及舰船工程的舰载机起降甲板。（1）钢面板1为结构钢，其轧制厚度应≥14mm，性能及加工精度应满足国家及交通运输部等相关行业标准；（2）加劲U肋2为结构钢，其厚度应≥6mm，高度≥250mm，上口宽≥250mm左右，下底宽≥150mm，轧制成型，性能及加工精度应满足国家及交通运输部等相关行业标准，在专用数控铣床上同时加工U肋两侧坡口，要求钝边尺寸≥1.5mm；（3）按设计要求在钢面板上定位布置加劲U肋，加劲U肋与钢面板之间尽可能密贴，其间隙≤1mm；（4）加劲U肋2在钢面板1上定位后，先内侧施焊，按设计要求和相关焊缝检验规程检查焊缝质量，对不合格焊缝进行修复；（5）U肋内侧焊缝检验合格后，再对加劲U肋2与钢面板1间的外侧施焊，按设计要求和相关焊缝检验规程检查焊缝质量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正交异性加劲板的加劲U肋双面焊结构，它由钢面板（1）、加劲U肋（2）、第一角焊缝（3）、第二角焊缝（3）、第一角焊缝（4）、第二角焊缝（4）组成，其特征在于：加劲U肋（2）与钢面板（1）之间采用第一角焊缝）3）、第一角焊缝（3）双面焊的连接，加劲U肋（2）与钢面板（1）之间采用第二角焊缝（3）、第二角焊缝（3）双面焊的连接，加劲U肋（2）与钢面板（1）之间通过第一角焊缝（3）、第二角焊缝（3）外侧角焊，加劲U肋（2）与钢面板（1）之间通过第一角焊缝（4）、第二角焊缝（4）内侧角焊缝。

【技术特征摘要】
1.一种正交异性加劲板的加劲U肋双面焊结构，它由钢面板（1）、加劲U肋（2）、第一角焊缝（3）、第二角焊缝（3）、第一角焊缝（4）、第二角焊缝（4）组成，其特征在于：加劲U肋（2）与钢面板（1）之间采用第一角焊缝）3）、第一角焊缝（3）双面焊的连接，加劲U肋（2）与钢面板（1）之间采用第二角焊缝（3）、第二角焊缝（3）双面焊的连接，加劲U肋（2）与钢面板（1）之间通过第一角焊缝（3）、第二角焊缝（3）外侧角焊，加劲U肋（2）与钢面板（1）之...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈毅明，付坤，冯鹏程，南军强，刘琪，任蒙，
申请(专利权)人：中交第二公路勘察设计研究院有限公司，中交城市轨道交通设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42