一种铁路钢桥工型梁竖向加劲肋端部疲劳裂纹的加固方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及土木工程技术领域，具体而言，涉及一种铁路钢桥工型梁竖向加劲肋 端部疲劳裂纹的加固方法。
【背景技术】
[0002] 在20世纪80年代以前，在设计钢板梁或桥面系纵横梁时，为了避免受拉翼缘产生 疲劳裂纹，加劲肋或横隔板仅与受压翼缘进行焊接连接，在受拉翼缘则将加劲肋截短或是 与受拉翼缘采用磨光顶紧的方式连接。这种构造在我国既有钢桥中出现过大量的疲劳开裂 实例。此类裂纹产生的原因，包括如下几个方面：（1)列车蛇形运动引起的横向振动；（2)轨 道中心距与纵梁中心距的差异引起的竖向荷载对于纵梁腹板的偏心；（3)竖向荷载下横梁 变形引起纵梁腹板的面外变形。这三个荷载方面的原因，加上在构造上加劲肋的刚度比腹 板的面外弯曲刚度大很多，导致腹板的面外变形集中发生在加劲肋焊缝端部与受拉翼缘之 间的微小间隙处。研究表明最大弯曲应力发生在加劲肋与腹板连接角焊缝端部的焊趾处， 且该处主拉应力的方向为竖向，所以疲劳裂纹一般从加劲肋焊缝端部产生，并大致沿水平 方向扩展。此类裂纹起初一般平行于应力场，不会对桥梁的安全造成严重影响，但当裂纹尖 端转向与应力场垂直时，裂纹可能进一步扩展到翼缘，导致主梁丧失承载能力，因此应及时 予以修复。
[0003] 目前针对工型梁腹板竖向加劲肋端部焊缝构造，主要有两种加固方案:一是放松 小间隙处约束，如钻止裂孔，减小或释放对腹板面外变形的约束，当止裂孔无法阻止裂纹扩 展时，还可配合切割部分竖向加劲肋增大腹板间隙长度，以减小面外变形产生的次应力;二 是通过加强该处刚度，如直接将加劲肋与翼缘通过角焊缝焊连，以预防面外变形的发生，另 外还可采用角钢将加劲肋与翼缘进行连接的方法。目前我国钢桥对此类裂纹的处理方式一 般采用与翼缘连接的方式进行加固，这种加固方法需在翼缘上打孔，对翼缘有一定的削弱 作用。若在加固时对翼缘削弱太多以致减小了工型梁的承载力，或者存在其他构造或连接 使翼缘上无法打孔或安装困难时，这种加固方法无法实施。
【发明内容】
[0004] 为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种解决工型梁腹板竖向加劲肋端部裂 纹问题，同时避免在工型梁翼缘上打孔的加固方法。
[0005] 本发明提供了一种铁路钢桥工型梁竖向加劲肋端部疲劳裂纹的加固方法，该加固 方法包括：
[0006] 步骤1，对铁路钢桥的实桥进行检查，确定所述铁路钢桥的工型梁腹板的竖向加劲 肋端部是否有裂纹，如果有裂纹，则进行步骤2;
[0007] 步骤2,采用磁力钻在所述竖向加劲肋端部的裂纹尖端钻圆孔作为止裂孔，所述止 裂孔的直径与所述工型梁腹板的厚度相同，为l〇mm，同时所述竖向加劲肋端部的裂纹尖端 落入所述止裂孔中；
[0008] 步骤3,采用角钢在所述竖向加劲肋的两端与所述工型梁腹板连接，以增加局部刚 度，减小面外变形。
[0009] 作为本发明进一步的改进，所述步骤3具体包括：
[0010]步骤31，采用磁力钻在所述竖向加劲肋的两侧钻孔，每侧各钻七孔，作为与所述角 钢连接的尚强螺检检孔；
[0011] 步骤32,分别在所述竖向加劲肋的两侧安装角钢，共四个。
[0012] 作为本发明进一步的改进，所述止裂孔与所述高强螺栓栓孔共用孔位。
[0013] 作为本发明进一步的改进，所述角钢的截面尺寸为1^16〇11111^10〇1]111^1〇1]11]1，长为 560mm〇
[0014] 作为本发明进一步的改进，所述角钢安装在距离所述铁路钢桥的工型梁的下翼缘 10mm处，其中，所述角钢肢长长的一面打孔与所述工型梁腹板相连，所述角钢肢长短的一面 与所述竖向加劲肋平行，并距所述竖向加劲肋l〇mm。
[0015] 作为本发明进一步的改进，所述高强螺栓栓孔呈梅花形布置，所述高强螺栓栓孔 的孔边距为40mm，所述高强螺栓栓孔的竖向孔间距为160mm，所述高强螺栓栓孔的横向孔间 距为65mm，其中，所述角钢安装至纵梁上的横向为所述高强螺栓栓孔的横向，所述角钢安装 至纵梁上的竖向为所述高强螺栓栓孔的竖向。
[0016] 作为本发明进一步的改进，高强螺栓采用M22高强螺栓，孔的直径偏差为：Φ 24土 0.50mm，螺栓孔距的偏差± 0.4mm。
[0017]本发明的有益效果为：
[0018] 1、通过在裂纹尖端打止裂孔，并在工型梁腹板增加角钢，有效阻止了裂纹的进一 步扩展；
[0019] 2、经疲劳试验验证，采用在腹板增加角钢的方法，有效的增加了局部刚度，减小了 面外变形。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明实施例所述的一种铁路钢桥工型梁竖向加劲肋端部疲劳裂纹的加固 方法的流程示意图；
[0021] 图2为图1中角钢加固的示意图；
[0022]图3为图1中角钢的示意图。
【具体实施方式】
[0023] 下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
[0024] 实施例1，如图1所示，本发明实施例的一种铁路钢桥工型梁竖向加劲肋端部疲劳 裂纹的加固方法，以铁路64m下承式钢桁梁的纵梁为例。该纵梁材质为Q345qD钢，跨度为8m， 高1290mm;上下翼缘宽240mm，上下翼缘厚16mm，工型梁腹板高1258mm、工型梁腹板厚10mm; 工型梁腹板两侧各设有5个竖向加劲肋。该加固方法包括：
[0025] 步骤1，对铁路钢桥的实桥进行检查，确定铁路钢桥的工型梁腹板的竖向加劲肋端 部是否有裂纹，如果有裂纹，则进行步骤2;
[0026] 步骤2,采用磁力钻在竖向加劲肋端部的裂纹尖端钻圆孔作为止裂孔，止裂孔与高 强螺栓栓孔共用孔位，若无法利用高强螺栓栓孔位时，应与螺栓孔保持适当距离，距离的确 定依据《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB10002.2-2005)执行，止裂孔的直径与工型梁腹板的 厚度相同，为l〇mm，同时竖向加劲肋端部的裂纹尖端落入止裂孔中；
[0027] 步骤3,采用角钢在竖向加劲肋的两端与工型梁腹板连接，以增加局部刚度，减小 面外变形，具体包括：
[0028] 步骤31，采用磁力钻在竖向加劲肋的两侧钻孔，每侧各钻七孔，作为与角钢连接的 高强螺栓栓孔，高强螺栓栓孔呈梅花形布置，高强螺栓栓孔的孔边距为40mm，高强螺栓栓孔 的竖向孔间距为160mm，高强螺栓栓孔的横向孔间距为65mm，其中，角钢安装至纵梁上的横 向为高强螺栓栓孔的横向，角钢安装至纵梁上的竖向为高强螺栓栓孔的竖向，高强螺栓采 用M22高强螺栓，高强螺栓孔的直径偏差为：Φ 24±0.50mm，螺栓孔距的偏差±0.4mm;
[0029] 步骤32,分别在竖向加劲肋的两侧安装角钢，共四个，钢的截面尺寸为 L160mmx100 mmxl0mm，长为560mm，角钢安装在距离铁路钢桥的工型梁的下翼缘10mm处，其 中，角钢肢长长的一面打孔与工型梁腹板相连，角钢肢长短的一面与竖向加劲肋平行，并距 竖向加劲肋l〇mm。
[0030] 安装时应注意高强螺栓应遵循从板件中部逐步向两侧的安装顺序。
[0031] 经疲劳试验验证，采用在工型梁腹板增加角钢的方法，有效的增加了局部刚度，减 小了面外变形。在7万次发现裂纹后，采取该法进行加固，经过较大的应力幅(超过铁路64m 下承式钢桥实际应力幅约4倍以上)200万次循环后，裂纹最大仅扩展3mm，有效的减缓了裂 纹扩展速度。
[0032] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种铁路钢桥工型梁竖向加劲肋端部疲劳裂纹的加固方法，其特征在于，该加固方 法包括： 步骤1，对铁路钢桥的实桥进行检查，确定所述铁路钢桥的工型梁腹板的竖向加劲肋端 部是否有裂纹，如果有裂纹，则进行步骤2; 步骤2,采用磁力钻在所述竖向加劲肋端部的裂纹尖端钻圆孔作为止裂孔，所述止裂孔 的直径与所述工型梁腹板的厚度相同，为IOmm,同时所述竖向加劲肋端部的裂纹尖端落入 所述止裂孔中； 步骤3,采用角钢在所述竖向加劲肋的两端与所述工型梁腹板连接，W增加局部刚度， 减小面外变形。2. 根据权利要求1所述的加固方法，其特征在于，所述步骤3具体包括： 步骤31，采用磁力钻在所述竖向加劲肋的两侧钻孔，每侧各钻屯孔，作为与所述角钢连 接的高强螺栓栓孔； 步骤32,分别在所述竖向加劲肋的两侧安装角钢，共四个。3. 根据权利要求2所述的加固方法，其特征在于，所述止裂孔与所述高强螺栓栓孔共用 孔位。4. 根据权利要求2所述的加固方法，其特征在于，所述角钢的截面尺寸为 Ll BOmmxl OOmmxl Omm,长为560mm。5. 根据权利要求4所述的加固方法，其特征在于，所述角钢安装在距离所述铁路钢桥的 工型梁的下翼缘IOmm处，其中，所述角钢肢长长的一面打孔与所述工型梁腹板相连，所述角 钢肢长短的一面与所述竖向加劲肋平行，并距所述竖向加劲肋1 Omm。6. 根据权利要求2所述的加固方法，其特征在于，所述高强螺栓栓孔呈梅花形布置，所 述高强螺栓栓孔的孔边距为40mm，所述高强螺栓栓孔的竖向孔间距为160mm，所述高强螺栓 栓孔的横向孔间距为65mm，其中，所述角钢安装至纵梁上的横向为所述高强螺栓栓孔的横 向，所述角钢安装至纵梁上的竖向为所述高强螺栓栓孔的竖向。7. 根据权利要求2所述的加固方法，其特征在于，高强螺栓采用M22高强螺栓，孔的直径 偏差为：<p24±^50rnin，螺栓孔距的偏差±0.4mm。
【专利摘要】本发明公开了一种铁路钢桥工型梁竖向加劲肋端部疲劳裂纹的加固方法，包括：步骤1，对铁路钢桥的实桥进行检查，确定铁路钢桥的工型梁腹板的竖向加劲肋端部是否有裂纹，如果有裂纹，则进行步骤2；步骤2，采用磁力钻在竖向加劲肋端部的裂纹尖端钻圆孔作为止裂孔，止裂孔的直径与工型梁腹板的厚度相同，为10mm，同时竖向加劲肋端部的裂纹尖端落入止裂孔中；步骤3，采用角钢在竖向加劲肋的两端与工型梁腹板连接，以增加局部刚度，减小面外变形。本发明的有益效果：通过在裂纹尖端打止裂孔，并在工型梁腹板增加角钢，有效阻止裂纹的进一步扩展；经疲劳试验验证，采用在腹板增加角钢的方法，有效的增加了局部刚度，减小了面外变形。
【IPC分类】E01D101/30, E01D22/00
【公开号】CN105507166
【申请号】CN201510977476
【发明人】王丽, 田越, 鞠晓臣, 潘永杰, 郭辉, 张雯
【申请人】中国铁道科学研究院铁道建筑研究所, 中国铁道科学研究院
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月23日