专利名称：用于钢桥梁抗疲劳裂缝的闭口u型加劲肋及其施工方法
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 350mmo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。
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^OxSmm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^OxSmm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。
权利要求
1.一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。
2.根据权利要求1所述的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。
3.根据权利要求2所述的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。
4.根据权利要求3所述的用于钢桥梁抗疲劳裂缝的闭口U型加劲肋，其特征在于所述一对球扁钢之间的间距为250 350mm。
5.根据权利要求2所述的用于钢桥梁抗疲劳裂缝的闭口U型加劲肋，其特征在于所述的一对竖肋板为一对角钢，该对角钢呈转角相对状设置。
6.根据权利要求5所述的用于钢桥梁抗疲劳裂缝的闭口U型加劲肋，其特征在于所述一对角钢之间的间距为250 350mm。
7.根据权利要求1至6任一项所述的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。
8.一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。
9.根据权利要求8所述的用于钢桥梁抗疲劳裂缝的闭口U型加劲肋的施工方法，其特征在于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。
全文摘要
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。
文档编号E01D22/00GK102505628SQ20111037528
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月23日 优先权日2011年11月23日
发明者万志勇, 孙向东, 徐德志, 梁立农, 王强, 罗旭东, 陈枝洪 申请人:广东省公路勘察规划设计院股份有限公司