一种纵肋及其与顶板的焊接结构制造技术

本申请公开了一种纵肋及其与顶板的焊接结构，解决了现有技术纵肋与顶板通长直线焊缝易发生疲劳开裂等问题。其技术方案要点是提供了一种纵肋，所述纵肋至少包括一个腹板，所述腹板上缘具有向一侧翻折的耳板，腹板与耳板具有转角β，90

【技术实现步骤摘要】
一种纵肋及其与顶板的焊接结构


[0001]本申请涉及桥梁工程领域，尤其涉及桥面结构的纵肋和纵肋与顶板的焊接结构。

技术介绍

[0002]正交异性钢桥面板是公路铁路常用的一种桥面结构，由多个并排的纵肋、多个并排的横肋和面板通过焊接的方式连接成整体，共同承担车辆载荷的一种桥面结构，具备自重轻、结构高度低、整体性好、承载能力大等独特的优点，在世界范围广泛应用。
[0003]正交异性钢桥面板也存在许多弊病，全世界范围内正交异性桥面都发生了大量的开裂和疲劳现象，且以此为主因引起了桥面铺装层的车辙、纵横向裂缝等各类通病，通病已成为其应用近70年以来的世界级顽症，多年以来且一直没有找到较完美的解决方案。
[0004]其中，纵肋与顶板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％。现有纵肋和顶板之间的焊接方式包括贴角焊、单面焊、双面焊等。
[0005]现有方式存在以下问题：
[0006]不管是传统的单面焊还是近几年提出的双面焊，传统纵肋和顶板的焊缝均是通长的连续长直线焊缝，焊接面积小，且为偏心焊缝，在局部轮载作用下，纵肋和面板都会产生“鼓曲”状面外变形，故面板变形较大、应力较高，在桥梁运营期该处焊缝位于面板和纵肋腹板的转角处，频繁承受较大的局部拉应力，承受循环荷载反复作用，故极易发生疲劳开裂。
[0007]而且，直线长焊缝一旦萌生裂缝，裂缝就会沿着焊缝方向延伸扩展开来，且现有焊接方式焊根处存在未焊接区域，形成了天然裂纹，裂纹从焊根发展向顶板厚度方向扩展，由于顶板顶面或上表面铺设沥青等覆盖物，此类裂缝在初始阶段不易被发现，一旦发现，往往已经是较大的裂纹，不仅危害极大，且顶板开裂修复难，往往需要限制通行，影响桥梁使用。
[0008]为了增加焊缝面积，邓文中等人提出了腹板上端部镦粗的U肋，局部镦粗的成本高，且镦粗的宽度有限，并不能从根本上解决该焊接部位的疲劳问题。

技术实现思路

[0009]本申请针对现有技术纵肋与顶板通长直线焊缝易发生疲劳开裂等缺陷，提供了一种端部翻折耳板的纵肋，且耳板外缘边大于纵肋纵长，沿耳板外缘边与顶板焊接，提高了焊缝的虚拟宽度的同时，由于平面内纵横向均具有焊缝，焊缝承受复杂各向荷载的多样应变能力提高，且焊缝位于外缘边，远离应力敏感区域，大幅降低焊缝疲劳开裂概率。
[0010]为了实现上述申请目的，本申请采用了以下技术方案：
[0011]本申请第一方面提供了一种纵肋，所述纵肋至少包括一个腹板，所述腹板上缘具有向一侧翻折的耳板，腹板与耳板具有转角β，90
°
≤β≤134
°
；所述耳板外侧端部为外缘边，所述外缘边的边长长度大于纵肋的纵向长度；所述耳板的最窄处宽度为L，L大于腹板板厚的2倍。
[0012]作为优选，所述耳板的外缘开设多个凹口。通过开设在耳板上的凹口，凹口的边缘
增加了外缘边的长度，不仅可以在耳板边缘进行焊接，焊缝可以深入耳板跟顶板的贴合面，纵横发展，使耳板与顶板形成类似面与面叠合的焊接，焊接区域增加。
[0013]作为优选，所述凹口为收口型，即凹口的开口间距d小于所述凹口内壁之间的间距。采用较小的开口尺寸d，优选d略小于或等于2道焊缝的宽度，焊接后，凹口的开口在由焊缝闭合，可以在耳板内部形成封闭的环形焊道。
[0014]作为优选，所述凹口形状为“Ω”形。
[0015]作为优选，所述凹口为敞口型，即凹口的开口间距d大于凹口内壁之间间距。在连续焊接时，由于开口较大，更方便进行施焊，且耳板的加工更容易，实际生产中经济性更优。
[0016]作为优选，所述凹口沿纵肋长度方向不等距间隔设置。由于纵肋沿纵向延伸，在跨中、横梁处、支座处等位置，不同区域受力情况不尽相同，通过凹口的多少，可以改变沿纵向焊缝面积的分布，从而来适配局部的受力情况。实际应用中，根据受力大小，在受力大的区域凹口密集，受力小的区域凹口稀疏。
[0017]作为优选，所述外缘边为波形曲线。波形曲线焊缝的焊接强度，各向受力性能、抗疲劳开裂性能相对于传统在纵肋上端焊接的直线焊缝均有大幅提升。
[0018]作为优选，所述波形曲线为正弦波、矩形波、梯形波、三角波中的一种，敞口型凹口的曲线边，以及正弦波、梯形波、三角波、锯齿波等波形曲线，由于开口较大，更方便施焊。
[0019]作为优选，所述纵肋为闭口肋。闭口肋的截面惯性矩大，抗弯抗扭转的性能更好，适用更广泛，同时闭口肋内侧焊缝焊接属于狭小空间的焊接，施焊难度大，本申请纵肋和顶板通过在耳板的外缘边连续焊接，单位纵肋长度的焊缝长度提升的同时，焊接难度大幅降低，同时也便于后续检视维护。
[0020]作为优选，所述纵肋为开口肋。
[0021]本申请另一方面提供了一种纵肋与顶板的焊接结构，包括顶板，所述顶板具有顶板下表面，还包括上述任一项所述的纵肋，所述纵肋与所述顶板固定连接，所述耳板与顶板下表面相互贴合，所述纵肋和顶板之间通过沿耳板的外缘边焊接固定连接。
[0022]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：
[0023]1、本申请实施例中纵肋腹板与顶板的连接突破了传统的T形接头的限制，通过将纵肋腹板上端设置外翻耳板，且耳板最窄处宽度大于腹板厚度的2倍，使得耳板边缘的连接焊缝的位置远离了肋壁中心线与顶板下表面的相交点，由于钢桥面板受轮载时，引起纵肋鼓曲、扭转等现象，从桥面横截面看，相当于纵肋腹板绕腹板中心线与顶板下表面相交点做频繁的微小摆动，本申请实施例将焊缝的位置设置在耳板外缘，焊缝到摆动中心的距离增加，即焊缝受力的力臂增加，因而焊缝的应力和应力幅相应幅度减小，焊道能够承担更大的自由协同应变，焊缝的抗疲劳性能提升，从而进一步减少疲劳开裂通病。
[0024]2、本申请实施例的外翻耳板的设置，使纵肋与顶板的焊接方式更多样化，外翻耳板外缘边设置成非直线的形状，变直线焊缝为曲线焊缝，相对于传统焊接方式，本申请焊缝长度增加，即增加了纵肋单位长度与顶板的焊接面积，提高了焊道的虚拟宽度；并且，由于焊道方向延曲线方向变化，在平面内两个方向都有焊道布置，使焊道在受外载荷时，总有一个有利的方向的焊道来承担外载，避免了直线焊缝受力方向单一的问题，提高焊缝承受复杂各向荷载的多样应变能力。
[0025]3、同时，焊接起弧收弧为缺陷敏感点，本焊缝构造既实现了焊道多向性承力，又能连续不停顿施焊，减少起弧和收弧的数量，规避焊接缺陷产生。
[0026]4、进一步的，即使焊缝萌生裂纹，由于焊缝在腹板两侧的外翻耳板上，容易发现，可及时预防。即使曲线焊道开裂，相对于单一方向的直线焊缝，裂纹不易延伸扩展，规避了传统构造焊缝一旦开裂，裂缝易无限延伸扩展的问题，具有天然的止裂作用。
附图说明
[0027]图1为本申请实施例1纵肋与顶板焊接结构的示意图；
[0028]图2为本申请实施例1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纵肋，所述纵肋(2)至少包括一个腹板(21)，其特征在于：所述腹板(21)上缘具有向一侧翻折的耳板(22)，腹板(21)与耳板(22)具有转角β，90
°
≤β≤134
°
；所述耳板(22)外侧端部为外缘边(23)，所述外缘边(23)的边长长度大于纵肋(2)的纵向长度；所述耳板(22)的最窄处宽度为L，L大于腹板(21)板厚的2倍。2.根据权利要求1所述的纵肋，其特征在于：所述耳板(22)的外缘开设多个凹口(24)。3.根据权利要求2所述的纵肋，其特征在于：所述凹口(24)为收口型，即凹口(24)的开口间距d小于所述凹口(24)内壁之间的间距。4.根据权利要求3所述的纵肋，其特征在于：所述凹口(24)形状为“Ω”形。5.根据权利要求2所述的纵肋，其特征在于：所述凹口(24)为敞口型，即凹口(24)的开口间...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙天明，史传慧，
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：