专利名称：一种v肋加劲正交异性钢桥面结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及桥梁结构技术领域，具体涉及ー种V肋加劲正交异性钢桥面结构。
背景技术：
正交异性钢桥面是由较薄的面板、纵向肋和横向肋组成，三者互为垂直，焊接成一体承受桥面荷载，由于在相互垂直方向上的刚度各不相同，在受カ行为上呈现各向异性。钢桥面板的纵向肋按加劲肋截面是否闭合分为闭ロ加劲肋与开ロ加劲肋。闭ロ肋和开ロ肋根据截面形式的不同，又可细分为很多种。目前，常用的开ロ肋主要有平钢板(平板肋)、不等边角钢(L形肋)和T形组合肋(倒T肋)，而闭ロ肋大多采用梯形加劲肋。
近十几年来,我国已建成了多座采用正交异性钢桥面的悬索桥和斜拉桥。钢桥面板的疲劳问题一直是备受关注的问题，很多钢桥，特别是铁路、城市轨道和通行货车的公路等重载钢桥，在服役后不久，重载区钢桥面板尤其是纵肋与横向肋弧形开ロ处产生了不同程度的疲劳裂纹，并呈现早发性、多发性、再现性状态，进而严重影响钢桥的疲劳耐久性，大大缩短桥梁的使用寿命。如何避免疲劳裂纹的产生，确保正交异性钢桥面板耐久性也长久以来都是ー个重难点课题。目前实桥设计中，解决钢桥面板疲劳问题主要有两种措施一种是桥面结构改用混凝土桥面板，如东海大桥、武汉ニ七长江大桥，主梁均为叠合梁结构，桥面采用混凝土桥面板。该措施混凝土桥面板重量较大，对钢桥来说是非常不经济的。另ー措施就是，合理匹配纵肋、横肋和桥面板尺寸，构造恰当的弧形切ロ尺寸。由于铁路、公路桥梁作用荷载和刚度要求不同，该措施过于模糊和经验性，实际应用较为随意和困难。因而对于钢桥，特别是大跨重载钢桥，正交异性钢桥面的纵向加劲肋形式也是研究方向之一。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术问题，提供ー种使用寿命长，不容易产生疲劳裂纹的V肋加劲正交异性钢桥面结构。为实现此目的，本发明所设计的V肋加劲正交异性钢桥面结构，包括主要由中纵隔板、边纵隔板和横隔板构成的箱梁，设置在箱梁顶部的钢桥面板，其特征在干所述钢桥面板的重载区底部均匀设置多条V型加劲肋，重载区两侧的钢桥面板底部均匀设置多条倒梯形加劲肋，所述横隔板上开设有多个与V型加劲肋匹配的第一过孔，所述横隔板上还开设有多个与倒梯形加劲肋匹配的第二过孔，所述V型加劲肋通过第一过孔与横隔板固定连接，所述倒梯形加劲肋通过第二过孔与横隔板固定连接。所述钢桥面板的重载区为铁路桥梁的道砟槽范围或城市轨道桥梁的行车道板范围或公路桥梁的货车行车道范围。所述相邻两条V型加劲肋的间距为55(T650mm。所述V型加劲肋的高度为300 320臟。所述V型加劲肋的开ロ宽度为280 320臟。
所述V型加劲肋的底部弯曲半径为45 55mm。所述V型加劲肋的厚度为9 11mm。所述相邻两条倒梯形加劲肋的间距为55(T650mm。所述V型加劲肋的底部弯曲半径为V型加劲肋厚度的5倍。本发明通过在重载区钢桥面板底部设置V型加劲肋，与常规的倒梯形加劲肋相比，在加劲肋面积和抗弯惯矩基本等效的情况下，前者与横隔板的连接焊缝长度约为后者
I.3倍，受カ焊缝的显著加长使得横隔板给V型加劲肋提供了更强大的弾性支承，从而改善了 V型加劲肋与横隔板连接部位这ー受力敏感区域的变形和应力，疲劳性能得到提高。
图I为本发明的结构示意图；图2为本发明中相邻两个V型加劲肋部分的结构示意图；其中，I一箱梁、I. I—中纵隔板、I. 2一边纵隔板、I. 3—横隔板、2—钢桥面板、3—V型加劲肋、4一倒梯形加劲肋、5—第一过孔、6—第二过孔、A—重载区、B—相邻两条V型加劲肋的间距、b— V型加劲肋的开ロ宽度、h— V型加劲肋的高度、R— V型加劲肋的底部弯曲半径、t一V型加劲肋的厚度。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明作进ー步的详细说明
如图I和2所示的V肋加劲正交异性钢桥面结构，包括主要由中纵隔板I. I、边纵隔板I. 2和横隔板I. 3构成的箱梁1，设置在箱梁I顶部的钢桥面板2，钢桥面板2的重载区A底部均匀设置多条V型加劲肋3，重载区A两侧的钢桥面板2底部均匀设置多条倒梯形加劲肋4，横隔板I. 3上开设有多个与V型加劲肋3匹配的第一过孔5，横隔板I. 3上还开设有多个与倒梯形加劲肋4匹配的第二过孔6，V型加劲肋3通过第一过孔5与横隔板I. 3焊接连接，倒梯形加劲肋4通过第二过孔6与横隔板I. 3焊接连接。上述技术方案中，钢桥面板2的重载区A为铁路桥梁的道砟槽范围或城市轨道桥梁的行车道板范围或公路桥梁的货车行车道范围。上述技术方案中，相邻两条V型加劲肋3的间距B为55(T650mm，其中优选为600mmo上述技术方案中，V型加劲肋3的高度h为30(T320mm，其中优选为310mm。上述技术方案中，V型加劲肋3的开ロ宽度b为28(T320mm，其中优选为300mm。上述技术方案中，V型加劲肋3的底部弯曲半径R为45 55mm，其中优选为50mm。上述技术方案中，相邻两条倒梯形加劲肋4的间距为55(T650mm，其中优选为600mm。上述技术方案中，V型加劲肋3的厚度t为9 11mm，其中优选为10mm。V型加劲肋3的底部弯曲半径R为V型加劲肋3厚度t的5倍。为了使钢桥面板具有必要的強度和刚度，降低面外变形引起的次应力，确保其疲劳耐久性和合理经济性，同时考虑组装和焊接的便捷性，通过调研、有限元分析和比选、模型试验论证，确定了上述V型加劲肋3的截面尺寸、刚度和间距。本发明选取上述V型加劲肋3间距、高度、开ロ宽度和厚度等尺寸，保证了桥面板局部和整体刚度，提高了桥面板、カロ劲肋、横隔板和三者连接部位的静カ和疲劳强度，V型加劲肋3间距也充分考虑焊接空间的要求，而V型加劲肋3则进行适当加厚以更好适应桥面重载的特点。为避免冷弯塑性变形对韧性的过大影响，V型加劲肋3的底部弯曲半径R确定为V型加劲肋3厚度t的5倍。有限元分析和模型试验研究也充分论证了本发明选取的上述V型加劲肋3的截面尺寸、刚度和间距的受カ合理性、疲劳耐久性和合理经济性。下表I列出了正交异性钢桥面采用V型加劲肋和倒梯形加劲肋的疲劳性能对比。
权利要求
1.ー种V肋加劲正交异性钢桥面结构，包括主要由中纵隔板(I. I)、边纵隔板(1.2)和横隔板(I. 3)构成的箱梁(1)，设置在箱梁(I)顶部的钢桥面板(2)，其特征在干所述钢桥面板(2)的重载区(A)底部均匀设置多条V型加劲肋(3)，重载区(A)两侧的钢桥面板(2)底部均匀设置多条倒梯形加劲肋(4)，所述横隔板(I. 3)上开设有多个与V型加劲肋(3)匹配的第一过孔(5)，所述横隔板(I. 3)上还开设有多个与倒梯形加劲肋(4)匹配的第二过孔(6)，所述V型加劲肋(3)通过第一过孔(5)与横隔板(I. 3)固定连接，所述倒梯形加劲肋(4)通过第二过孔(6)与横隔板(I. 3)固定连接。
2.根据权利要求I所述的V肋加劲正交异性钢桥面结构，其特征在于所述钢桥面板(2)的重载区(A)为铁路桥梁的道砟槽范围或城市轨道桥梁的行车道板范围或公路桥梁的货车行车道范围。
3.根据权利要求I或2所述的V肋加劲正交异性钢桥面结构，其特征在于所述相邻两条V型加劲肋(3)的间距为55(T650mm。
4.根据权利要求3所述的V肋加劲正交异性钢桥面结构，其特征在于所述V型加劲肋(3)的高度为300 320_。
5.根据权利要求4所述的V肋加劲正交异性钢桥面结构，其特征在于所述V型加劲肋(3)的开ロ宽度为280 320謹。
6.根据权利要求5所述的V肋加劲正交异性钢桥面结构，其特征在于所述V型加劲肋(3)的底部弯曲半径为45 55mm。
7.根据权利要求I或2所述的V肋加劲正交异性钢桥面结构，其特征在于所述V型加劲肋(3)的厚度为9"! 1mm。
8.根据权利要求I或2所述的V肋加劲正交异性钢桥面结构，其特征在于所述相邻两条倒梯形加劲肋(4)的间距为55(T650mm。
9.根据权利要求I或2所述的V肋加劲正交异性钢桥面结构，其特征在于所述V型加劲肋(3)的底部弯曲半径为V型加劲肋(3)厚度的5倍。
全文摘要
本发明公开了一种V肋加劲正交异性钢桥面结构，包括主要由中纵隔板、边纵隔板和横隔板构成的箱梁，设置在箱梁顶部的钢桥面板，钢桥面板的重载区底部均匀设置多条V型加劲肋，重载区两侧的钢桥面板底部均匀设置多条倒梯形加劲肋，横隔板上开设有多个与V型加劲肋匹配的第一过孔，横隔板上还开设有多个与倒梯形加劲肋匹配的第二过孔，V型加劲肋通过第一过孔与横隔板固定连接，倒梯形加劲肋通过第二过孔与横隔板固定连接。本发明通过在重载区设置V型加劲肋，使得本发明相比现有的倒梯形加劲肋形式，其正交异性钢桥面敏感部位的疲劳应力幅较小，疲劳性能更优，结构的疲劳寿命也更长，能更好满足使用年限的要求。
文档编号E01D19/12GK102852091SQ20121038013
公开日2013年1月2日 申请日期2012年10月9日 优先权日2012年10月9日
发明者罗世东, 刘振标, 潘茂盛, 曾甲华, 万信华, 陈可, 聂利芳 申请人:中铁第四勘察设计院集团有限公司