一种岛链式钢桥面板结构制造技术

本申请公开了一种岛链式钢桥面板结构，解决了现有正交异性钢桥面板纵肋与顶板焊接构造抗疲劳性能不足、焊接缺陷产生的裂缝易纵向延伸等问题，其技术方案要点是一种岛链式钢桥面板结构，包括顶板(1)和纵肋(2)，所述纵肋(2)包括一体相连的肋壁(3)和上翼缘(4)；所述肋壁(3)和上翼缘(4)具有夹角α，且90

【技术实现步骤摘要】
一种岛链式钢桥面板结构


[0001]本申请涉及正交异性钢桥面板领域，尤其是一种岛链式钢桥面板结构。

技术介绍

[0002]桥梁的正交异性钢桥面板历史悠久，应用广泛，虽有用钢量少，制作快捷的优势，但其焊接疲劳开裂问题导致其服役寿命几乎不超过15年，正交异性桥面结构的疲劳问题成为桥梁行业世界级难题。
[0003]正交异性钢桥面板的焊接疲劳开裂及其相关联的桥面沥青等铺装层病害，涉及钢桥面挠度、横桥向纵桥向结构连续性、顶板与纵肋的焊接疲劳、纵肋与横肋的焊接疲劳等一系列通病的课题的组合。尤其是纵肋与顶板的构造细节是现代正交异性钢桥面板结构中的典型疲劳易损部位之一。相关文献统计分析表明:钢桥面板纵肋顶板焊接细节疲劳裂纹数量占比为45％左右，其发生概率约为30％。本专利即为解决上述总课题下而提出的新型高效的顶板与纵肋的焊接结构的子课题成果。
[0004]正交异性钢桥面板属于需全断面配置，但轮载只作用局部的大量冗余构造，荷载作用时须随时具备足够抗力，荷载不作用时则功能富裕，如全线采用统一的大断面的焊接连接构造，并不经济也难以达到科学配置的目的，假设要在海中建设一个抵御随时而来的类正弦波浪的冲击的构造，建一连续的等厚的档墙并不是明智之举，而现有代表性的统长等截面焊缝设计正属如此，理想的设计中会先设深桩，桩与桩之间再连接有一定抗拉及刚度的半刚性墙体，用于吸收变形和冲击能，并将剩余的应变和能量向深桩传递。
[0005]现有正交异性钢桥面板纵肋和顶板的角焊接方式，采用的基本都是统一断面长直线的连续焊缝，焊缝沿桥梁长度方向焊接面积相同无变化，就如在海中建立了一座等厚的等刚度的挡墙，难以对纵肋沿桥梁长度方向各部位面内或面外的应力与应变做出不同配置和响应，纵肋跨中、弯剪藕合段、横肋附近、横肋顶部等各区域无论从疲劳抗力的强度、应变方式均是不同的，如按最高等级配置，则条件良好处功能富裕，反之则配置不足。现实中横肋附近病害相对多发的状况，说明实质上配置或抗力不足。
[0006]其次，统一断面的角焊缝形式，对焊道缺陷的纵向延伸、加载点在横桥向的力臂大小、纵肋长厚比、高厚比、肋壁面外变形幅度、纵肋与顶板夹角的开合幅度、顶板跨厚比、及纵肋肋型断面的选择的等要素均较为敏感，导致纵肋断面可选性较小且设计自由度不大，且因纵肋端部的可焊处全部焊接，几乎没有后期长期维护的空间和有效手段。

技术实现思路

[0007]本申请针对现有正交异性钢桥面板纵肋与顶板焊接构造抗疲劳性能不足、焊接缺陷产生的裂缝易纵向延伸等问题，提供了一种岛链式的钢桥面板结构，通过纵肋在上翼缘开设焊孔焊接，形成强焊岛、柔板链的间隔式焊接构造，不易开裂、灵活度更高。
[0008]为了实现上述申请目的，本申请采用了以下技术方案：
[0009]本申请提供一种岛链式钢桥面板结构，包括顶板和纵肋，所述纵肋包括一体相连
的肋壁和上翼缘；
[0010]所述肋壁和上翼缘具有夹角α，且90
°
≤α≤120
°
，所述上翼缘内沿纵肋长度方向开设多个焊孔；
[0011]所述上翼缘上表面与顶板下表面贴合，上翼缘和顶板通过在焊孔内进行焊接固定连接。
[0012]作为优选，所述纵肋和顶板通过在焊孔内进行熔焊固定连接。
[0013]作为优选，所述纵肋和顶板通过沿焊孔内壁焊接固定连接。上述熔焊和角焊方式经济性强，操作简便灵活，适用于桥梁现场施工，尤其适用于现场维修、加固等场景。
[0014]作为优选，还包括摩擦旋转体，所述摩擦旋转体与焊孔相匹配，通过旋转所述摩擦旋转体，上翼缘、摩擦旋转体与顶板三者摩擦焊接连接。摩擦焊属于固态焊接，焊接时杂质气孔被打碎挤出，焊缝的初始缺陷是疲劳开裂的主要因素之一，采用摩擦焊，其焊接强度高，摩擦旋转体形成的焊岛与焊岛之间以纵肋母材成型的平面耳板既吸收变形和能量、又部分传递应力至焊岛，形成强焊岛、柔板链的间隔式连接构造，能有效提高钢桥面的抗疲劳性能。
[0015]作为优选，摩擦旋转体靠近顶板一端为前端，从前往后依次包括：具有插入部、环肩部和夹持部；所述插入部的形状与所述焊孔相匹配；所述环肩部直径大于插入部；所述夹持部用于和摩擦焊设备的连接。台阶面既压住工件，将肋壁压焊，又形成机械挡壁将纵肋与顶板压紧。
[0016]作为优选，所述插入部为前端小，后端大的锥形体。锥形斜面在行进中挤压焊孔的侧壁，合适的斜率能几何级地提高对侧壁的压力，从而提高焊接性能。
[0017]作为优选，所述摩擦旋转体前端端面的直径为20mm～50mm。
[0018]作为优选，所述相邻焊孔的中心间距为120mm～250mm。由于重载车辆轮载纵向长度通常为200mm左右(未考虑铺装层扩展)，轮载横向宽度以双轮计算，一般为500mm～600mm，采用20mm～50mm直径的圆锥形摩擦旋转体可实现比传统熔焊显著稳定的强焊构造，无需密排焊孔，因而，只需约以120mm～250mm左右的间隔排列焊孔，以匹配重载车辆轮载间距即可。
[0019]作为优选，所述焊孔沿纵肋长度方向为不等距布置。以纵肋沿桥梁长度方向各部位(纵肋跨中、弯剪藕合段、横肋附近、横肋顶部等)受力情况不同，其面内或面外的应力与应变也不完全相同，可通过不等距的焊孔形成不等距焊岛来灵活应对，病害多的区域采用密排焊岛，反之疏排焊岛，做出不同配置和响应。
[0020]作为优选，所述上翼缘侧边设置间断的焊缝。在病害易发生的环境恶劣区域，在上翼缘侧边加强焊，来强化抗疲劳性能，可设计性更强。同时，间断的焊缝也可作为标识，由于焊岛的焊接接触面位于上翼缘和顶板下表面的接触面，位于内部，萌生裂纹不易发觉，在焊盘外侧相应位置设置间断的焊缝，一旦焊缝开裂，可预知该区域焊缝疲劳强度不足，相应位置的焊岛也要重点关注，起到了预警、标识的作用。
[0021]与现有技术相比，采用了上述技术方案的纵肋及其与顶板的焊接结构，具有如下有益效果：
[0022]1、强焊岛柔链结构，结构冗余性更加合理
[0023]本申请实施例纵肋在上翼缘开设多个焊孔，在焊孔内焊接形成纵向间隔独立的焊
岛，焊岛与焊岛之间通过纵肋母材成型的平面上翼缘相连，既吸收变形和能量、又剩余部分的应力传递至焊岛，形成强焊岛、柔板链的间隔式连接构造。
[0024]2、对纵桥向不同部位受力情况做出不同响应
[0025]焊岛之间相互独立，间隔布置，对纵肋沿桥梁长度方向各部位(纵肋跨中、弯剪藕合段、横肋附近、横肋顶部等)不同的面内或面外的应力与应变做出不同配置和响应。且响应方式灵活，可通过采用不同的间隔间距，病害多发的区域采用密排焊岛，反之疏排焊岛；或可在病害多发区域，在上翼缘侧边加强焊，来强化抗疲劳性能。
[0026]3、上翼缘外侧留出长期维护储备空间
[0027]统一断面的角焊缝形式，对焊道缺陷的纵向延伸、加载点在横桥向的力臂大小、纵肋长厚比、高厚比、肋壁面外变形幅度、纵肋与顶板夹角的开合幅度、顶板跨厚比、及纵肋肋型断面的选择的等等要素较为敏本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种岛链式钢桥面板结构，包括顶板(1)和纵肋(2)，其特征在于：所述纵肋(2)包括一体相连的肋壁(3)和上翼缘(4)；所述肋壁(3)和上翼缘(4)具有夹角α，且90
°
≤α≤120
°
，所述上翼缘(4)内沿纵肋(2)长度方向开设多个焊孔(5)；所述上翼缘(4)上表面与顶板(1)下表面贴合，上翼缘(4)和顶板(1)通过在焊孔(5)内进行焊接固定连接。2.根据权利要求1所述的岛链式钢桥面板结构，其特征在于：所述纵肋(2)和顶板(1)通过在焊孔(5)内进行熔焊固定连接。3.根据权利要求1所述的岛链式钢桥面板结构，其特征在于：所述纵肋(2)和顶板(1)通过沿焊孔(5)内壁焊接固定连接。4.根据权利要求1所述的岛链式钢桥面板结构，其特征在于：还包括摩擦旋转体(6)，所述摩擦旋转体(6)与焊孔(5)相匹配，通过旋转所述摩擦旋转体(6)，上翼缘(4)、摩擦旋转体(6)与顶板(1)三者摩擦焊...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙天明，许鑫，
申请(专利权)人：浙江中隧桥波形钢腹板有限公司，
类型：新型
国别省市：