一种正交异性加劲板的加劲u肋双面焊结构的制作方法
【专利摘要】本发明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。
【专利说明】
一种正交异性加劲板的加劲U肋双面焊结构
技术领域
[0001]本发明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。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]本发明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。本发明要求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。
【发明内容】
[0005]本发明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。
[0006]为了实现上述的目的，本发明采用以下技术方案:
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(夕卜侧)、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。
[0007]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。
[0008]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多70%的要求，并保留钝边尺寸多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I与钢面板2之间尽可能密贴，其间隙原则上要求<1_。
[0009]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，本发明将外侧焊缝设计为主受力焊缝(多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，钝边尺寸多1.5_，施焊时加劲U肋与钢面板之间尽可能密贴，其间隙<lmm，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，本发明要求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。
[0010]本发与现有技术相比，具有以下优点和效果:
(I)增加U肋内侦U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。
[0011 ] (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。
[0012](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。
[0013](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肋采用本发明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】
[0014]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。
[0015]图2为图1中的A放大示意图。
[0016]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】
[0017]下面结合附图1和【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
[0018]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I之间采用第一角焊缝3(内侧)、第一角焊缝(夕卜侦D双面焊的连接，加劲U肋2与钢面板I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。
[0019]所述的加劲U肋2与钢面板I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I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。
[0020]所述的加劲U肋2与钢面板I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多70%的要求，并保留钝边尺寸多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I之间尽可能密贴，其间隙原则上要求<1mm。本发明增加了 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。
[0021](I)钢面板I为结构钢，其乳制厚度应多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，其厚度应彡6mm，高度彡250mm，上口宽彡250mm左右，下底宽彡150mm，乳制成型，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，要求钝边尺寸多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(Imm;
(4)加劲U肋2在钢面板I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I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。
【主权项】
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(I)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(I)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(I)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(I)之间通过第一角焊缝(4)、第二角焊缝(4)内侧角焊缝。2.根据权利要求1所述的一种正交异性加劲板的加劲U肋双面焊结构，其特征在于:所述的加劲U肋(2)与钢面板(I)之间通过第一角焊缝(3)、第二角焊缝3外侧角焊缝开坡口，熔深度彡70%，钝边尺寸彡1.5mm。3.根据权利要求1所述的一种正交异性加劲板的加劲U肋双面焊结构，其特征在于:所述的第一角焊缝(4)、第二角焊缝(4)内侧角焊缝不开坡口，加劲U肋(2)与钢面板(I)之间密贝占，其间隙彡Imm0
【文档编号】E01D101/30GK106043593SQ201610646358
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月9日 公开号201610646358.0, CN 106043593 A, CN 106043593A, CN 201610646358, CN-A-106043593, CN106043593 A, CN106043593A, CN201610646358, CN201610646358.0
【发明人】陈毅明, 付坤, 冯鹏程, 南军强, 刘琪, 任蒙
【申请人】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