钢桥腹板间隙处竖向加劲肋的抗疲劳构造细节的制作方法
【专利摘要】一种钢桥腹板间隙处竖向加劲肋的抗疲劳构造细节，在腹板上、下端设置有翼缘板，腹板侧面设置有竖向加劲肋，竖向加劲肋与受拉翼缘板相对的一端部加工有挖孔或用连接件与角钢的一肢连接，角钢的另一肢与受拉翼缘板连接，释放了间隙处由于面外变形导致过大的疲劳应力，在不减弱竖向加劲肋对于腹板加劲效果的前提下，改善了腹板间隙处腹板与加劲肋焊趾细节的抗疲劳性能，减少了后期对于腹板间隙处的加固，降低桥梁在服役期间所需的维修与加固费用，改善了腹板间隙处的疲劳性能，一旦在桥梁服役期间连接构件有所损伤可以方便地对构件进行更换。
【专利说明】钢桥腹板间隙处竖向加劲肋的抗疲劳构造细节
【技术领域】
[0001] 本发明属于桥梁工程【技术领域】，具体涉及到钢桥腹板间隙处坚向加劲肋的连接。
[0002] 随着钢结构桥梁的广泛应用和交通荷载增长，钢桥的疲劳问题也日渐凸显。钢桥 的疲劳问题严重影响着桥梁的使用安全，而研究表明疲劳敏感细节处的二次应力以及面外 变形是引起疲劳开裂的主要原因。钢桥设计中，各主梁之间的横向连接系是通过横撑与主 梁腹板焊接的坚向加劲肋的连接来实现的，为了避免坚向加劲肋和主梁受拉翼缘之间的焊 接细节发生疲劳失效，通常在坚向加劲肋与主梁受拉翼缘之间留有几十毫米的腹板间隙。 实际运营时，车辆荷载作用下各钢主梁之间会产生挠度差，从而使刚度较小的腹板间隙处 会发生面外弯曲变形，引起焊接细节处较大的二次应力，导致疲劳裂纹在此处萌生和扩展。 当裂纹扩展到一定程度时会影响钢桥的正常使用，甚至导致钢桥局部断裂失效而引起重大 的安全事故。因此，对钢桥腹板的坚向加劲肋采用新型构造措施防止其疲劳开裂，是保证钢 桥使用安全的重要技术保障。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题在于克服上述钢桥腹板的坚向加劲肋的构造缺点，提 供一种结构合理、构造简单、抗疲劳性能优越的钢桥腹板间隙处坚向加劲肋的抗疲劳构造 细节。
[0004] 解决上述技术问题所采用的技术方案是：在腹板的上、下端设置有翼缘板，腹板的 侧面设置有坚向加劲肋。本发明的坚向加劲肋与受拉翼缘板相对的一端部加工有挖孔或用 连接件与角钢的一肢连接，角钢的另一肢与受拉翼缘板连接。
[0005] 本发明的受拉翼缘板包括第一受拉翼缘板和第二受拉翼缘板，第一受拉翼缘板与 第二受拉翼缘板分别设置在坚向加劲肋的两端。本发明的坚向加劲肋与第一受拉翼缘板相 对的一端部加工有挖孔、与第二受拉翼缘板相对的一端部用连接件与角钢的一肢连接，角 钢的另一肢与第二受拉翼缘板连接。
[0006] 本发明的角钢与坚向加劲肋之间用结构胶粘结或用螺栓紧固连接、与受拉翼缘板 之间用结构胶粘结或用螺栓连接。
[0007] 本发明的角钢与坚向加劲肋之间用结构胶粘结或用螺栓紧固连接、与受拉翼缘板 之间用结构胶粘结后用螺钉紧固连接。
[0008] 本发明的角钢与坚向加劲肋之间用螺栓紧固连接、与受拉翼缘板之间用螺钉紧固 连接。
[0009] 本发明的坚向加劲肋与受拉翼缘板相对一端部加工的挖孔为：在坚向加劲肋端部 内侧挖去一个矩形挖孔或在该端部外侧挖去一个弧形挖孔，矩形挖孔的宽为20?100mm、 高为150?300mm、倒圆角的半径为15?80mm,弧形挖孔是由半径R1为40?100mm的圆 弧与半径R2为40?100mm的圆弧相互吻接构成。
[0010] 本发明的坚向加劲肋与受拉翼缘板相对一端部加工的挖孔为：在坚向加劲肋端 部内侧挖去一个矩形挖孔或在该端部外侧挖去一个弧形挖孔，矩形挖孔的宽为60mm、高为 220mm、倒圆角的半径为50mm，弧形挖孔是由半径R1为70mm的圆弧与半径R2为70mm的圆 弧相互吻接构成。
[0011] 本发明的坚向加劲肋与受拉翼缘板之间的间隙为20?80mm。
[0012] 本发明相对于现有技术具有以下优点：
[0013] 由于本发明采用对受拉翼缘与腹板间隙处坚向加劲肋的端头挖孔，释放了间隙处 由于面外变形导致过大的疲劳应力；通过坚向加劲肋的抗疲劳构造，在不减弱坚向加劲肋 对于腹板加劲效果的前提下，改善了腹板间隙处腹板与加劲肋焊趾细节的抗疲劳性能；采 用了端头挖孔的坚向加劲肋，减少了后期对于腹板间隙处的加固，降低桥梁在服役期间所 需的维修与加固费用；采用构件连接受拉翼缘板和加劲肋，改善了腹板间隙处的疲劳性能， 一旦在桥梁服役期间连接构件有所损伤可以方便地对构件进行更换。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是实施例1的结构示意图。
[0015] 图2是图1的左视图。
[0016] 图3是实施例10中坚向加劲肋3下端与第二受拉翼缘板6上端用螺栓7和一个 角钢4连接的结构示意图。
[0017] 图4是图3的左视图。
[0018] 图5是实施例7的结构示意图。
[0019] 图6是图5的左视图。
[0020] 图7是实施例13的结构示意图。
[0021] 图8是图7的左视图。
[0022] 图9是实施例14中用连接件螺栓7和角钢4连接坚向加劲肋3与第一受拉翼缘 板1的不意图。
[0023] 图10是图9的左视图。
[0024] 图11是实施例14中用螺栓7和角钢4的一肢连接坚向加劲肋3、用结构胶5以及 螺钉9和角钢4的另一肢连接第一受拉翼缘板1的示意图。
[0025] 图12是图11的左视图。
[0026] 图13是实施例15的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明不限于这些实施 例。
[0028] 实施例1
[0029] 在图1?2中，本实施例的钢桥腹板间隙处坚向加劲肋的抗疲劳构造细节由第一 受拉翼缘板1、腹板2、坚向加劲肋3、角钢4、结构胶5、第二受拉翼缘板6连接构成。
[0030] 本实施例的第二受拉翼缘板6是长度为600mm、宽度为300mm、厚度为24mm的矩 形钢板，在第二受拉翼缘板6的上表面焊接连接有腹板2,腹板2是长度为600mm、高度为 870mm、厚度为8mm的矩形钢板，腹板2的上端焊接连接有第一受拉翼缘板1，第一受拉翼缘 板1的几何形状及尺寸与第二受拉翼缘板6的几何形状及尺寸完全相同，第一受拉翼缘板1 与混凝土桥面板8连接，腹板2的侧面焊接连接有坚向加劲肋3,坚向加劲肋3上端与第一 受拉翼缘板1下端面的距离为40mm，坚向加劲肋3的上端内侧挖有一个矩形挖孔，矩形挖孔 宽60mm、高220mm、右下角倒圆角的半径为50mm。这种构造的坚向加劲肋3,释放了间隙处 由于面外变形导致过大的疲劳应力，在不减弱坚向加劲肋3对于腹板2加劲效果的前提下， 改善了腹板2间隙处腹板2与坚向加劲肋3的抗疲劳性能，减少了后期对于腹板2间隙处 的加固，降低桥梁在服役期间所需的维修与加固费用。坚向加劲肋3是长度为120_、高度 为830mm、厚度为6mm的矩形钢板，坚向加劲肋3是长度为120mm、高度为790mm、厚度为6mm 的矩形钢板，坚向加劲肋3下端与第二受拉翼缘板6上端面的距离为40mm，坚向加劲肋3下 端与第二受拉翼缘板6上端面之间用结构胶5粘贴两个背靠背的角钢4连接，角钢4的几 何形状为L形，角钢4的采用长X宽X厚为L140mmX 140mmX 14mm的标准型钢。
[0031] 上述第二受拉翼缘板6、第一受拉翼缘板1、腹板2、坚向加劲肋3材料采用Q345 钢，弹性模量为2. 06 X 105MPa。
[0032] 实施例2
[0033] 在第二受拉翼缘板6的上表面焊接连接有腹板2,腹板2的上端焊接连接有第一 受拉翼缘板1第一受拉翼缘板1的几何形状及尺寸与第二受拉翼缘板6的几何形状及尺寸 完全相同。腹板2的侧面焊接连接有坚向加劲肋3,坚向加劲肋3上端与第一受拉翼缘板1 下端面的距离为40mm，坚向加劲肋3下端与第二受拉翼缘板6上端面的距离为40mm，坚向 加劲肋3下端与第二受拉翼缘板6上端面之间用螺栓7连接一个角钢4。第二受拉翼缘板 6、第一受拉翼缘板1、腹板2、坚向加劲肋3、角钢4的几何形状以及几何尺寸和制作的材料 与实施1相同。
[0034] 实施例3
[0035] 在第二受拉翼缘板6的上表面焊接连接有腹板2,腹板2的上端焊接连接有第一受 拉翼缘板1，第一受拉翼缘板1的几何形状及尺寸与第二受拉翼缘板6的几何形状及尺寸 完全相同。腹板2的侧面焊接连接有坚向加劲肋3,坚向加劲肋3上端与第一受拉翼缘板1 下端面的距离为40mm，坚向加劲肋3下端与第二受拉翼缘板6上端面的距离为40mm，坚向 加劲肋3下端与第二受拉翼缘板6上端面之间用一个角钢4连接，角钢4的水平底面与第 二受拉翼缘板6上端面用结构胶5粘贴，角钢4的垂直面与坚向加劲肋3用螺栓7固定连 接。第二受拉翼缘板6、第一受拉翼缘板1、腹板2、坚向加劲肋3、角钢4的几何形状以及几 何尺寸和制作的材料与实施1相同。
[0036] 实施例4
[0037] 在第二受拉翼缘板6的上表面焊接连接有腹板2,腹板2的上端焊接连接有第一受 拉翼缘板1，第一受拉翼缘板1的几何形状及尺寸与第二受拉翼缘板6的几何形状及尺寸完 全相同。腹板2的侧面焊接连接有坚向加劲肋3,坚向加劲肋3上端与第一受拉翼缘板1下 端面的距离为20mm，坚向加劲肋3下端与第二受拉翼缘板6上端面的距离为20mm，坚向加 劲肋3是长度为120mm、高度为830mm、厚度为6mm的矩形钢板，坚向加劲肋3的其它形状和 几何尺寸与实施例1相同，坚向加劲肋3下端与第二受拉翼缘板6上端面之间用螺栓7连 接一个角钢4,角钢4的水平底面与第二受拉翼缘板6上端面用螺栓7连接，角钢4的垂直 面与坚向加劲肋3用螺栓7固定连接。第二受拉翼缘板6、第一受拉翼缘板1、腹板2、角钢 4的几何形状以及几何尺寸和制作的材料与实施1相同。
[0038] 实施例5
[0039] 在第二受拉翼缘板6的上表面焊接连接有腹板2,腹板2的上端焊接连接有第一受 拉翼缘板1，第一受拉翼缘板1的几何形状及尺寸与第二受拉翼缘板6的几何形状及尺寸完 全相同。腹板2的侧面焊接连接有坚向加劲肋3,坚向加劲肋3上端与第一受拉翼缘板1下 端面的距离为20mm，坚向加劲肋3下端与第二受拉翼缘板6上端面的距离为20mm，坚向加 劲肋3是长度为120mm、高度为830mm、厚度为6mm的矩形钢板，坚向加劲肋3的其它形状和 几何尺寸与实施例1相同，坚向加劲肋3下端与第二受拉翼缘板6上端面之间用一个角钢 4连接，角钢4的水平底面与第二受拉翼缘板6上端面用结构胶5粘贴，角钢4的垂直面与 坚向加劲肋3用螺栓7固定连接。第二受拉翼缘板6、第一受拉翼缘板1、腹板2、角钢4的 几何形状以及几何尺寸和制作的材料与实施1相同。
[0040] 实施例6
[0041] 在第二受拉翼缘板6的上表面焊接连接有腹板2,腹板2的上端焊接连接有第一受 拉翼缘板1，第一受拉翼缘板1的几何形状及尺寸与第二受拉翼缘板6的几何形状及尺寸完 全相同。腹板2的侧面焊接连接有坚向加劲肋3,坚向加劲肋3上端与第一受拉翼缘板1下 端面的距离为80mm，坚向加劲肋3下端与第二受拉翼缘板6上端面的距离为80mm，坚向加 劲肋3是长度为120mm、高度为710mm、厚度为6mm的矩形钢板，坚向加劲肋3的其它形状和 几何尺寸与实施例1相同，坚向加劲肋3下端与第二受拉翼缘板6上端面之间用一个角钢 4连接，角钢4的水平底面与第二受拉翼缘板6上端面用结构胶5粘贴，角钢4的垂直面与 坚向加劲肋3用螺栓7固定连接。第二受拉翼缘板6、第一受拉翼缘板1、腹板2、角钢4的 的几何形状以及几何尺寸和制作的材料与实施1相同。
[0042] 实施例7
[0043] 在以上的实施例1?6中，坚向加劲肋3上端与第一受拉翼缘板1下端面的距离与 相应的实施例相同。坚向加劲肋3下端与第二受拉翼缘板6上端面之间用一个T形角钢4 连接，所用的螺栓7用螺钉9和结构胶5替换，螺钉9不能穿透第二受拉翼缘板6。其它零 部件以及零部件的连接关系与相应的实施例相同。第二受拉翼缘板6、第一受拉翼缘板1、 腹板2、坚向加劲肋3、角钢4的的几何形状以及几何尺寸和制作的材料与相应的实施相同。
[0044] 实施例8
[0045] 在以上的实施例1?7中，坚向加劲肋3的上端内侧挖去一个矩形挖孔，矩形挖孔 宽20_、高150_、右下角倒圆角的半径为15_。其它零部件以及零部件的连接关系与相应 的实施例相同。第二受拉翼缘板6、第一受拉翼缘板1、腹板2、坚向加劲肋3、角钢4的几何 形状以及几何尺寸和制作的材料与相应的实施例相同。
[0046] 实施例9
[0047] 在以上的实施例1?7中，坚向加劲肋3的上端内侧挖去一个矩形挖孔，矩形挖孔 宽100mm、高300mm、右下角倒圆角的半径为80mm。其它零部件以及零部件的连接关系与相 应的实施例相同。第二受拉翼缘板6、第一受拉翼缘板1、腹板2、坚向加劲肋3、角钢4的几 何形状以及几何尺寸和制作的材料与相应的实施例相同。
[0048] 实施例10
[0049] 在以上的实施例1?7中，坚向加劲肋3上端外侧挖去一个弧形挖孔，该弧形挖孔 是由半径R1为70mm的圆弧与半径R2为70mm的圆弧相互吻接构成，R1与R2在取值范围 内，可以相同，也可以不相同。其它零部件以及零部件的连接关系与相应的实施例相同。第 二受拉翼缘板6、第一受拉翼缘板1、腹板2、坚向加劲肋3、角钢4的几何形状以及几何尺寸 和制作的材料与相应的实施例相同。
[0050] 实施例11
[0051] 在以上的实施例1?7中，坚向加劲肋3上端外侧挖去一个弧形挖孔，该弧形挖孔 是由半径R1为40mm的圆弧与半径R2为40mm的圆弧相互吻接构成。其它零部件以及零部 件的连接关系与相应的实施例相同。第二受拉翼缘板6、第一受拉翼缘板1、腹板2、坚向加 劲肋3、几何形状以及几何尺寸和制作的材料与相应的实施例相同。
[0052] 实施例12
[0053] 在以上的实施例1?7中，坚向加劲肋3上端外侧挖去一个弧形挖孔，该弧形挖孔 是由半径R1为100mm的圆弧与半径R2为100mm的圆弧相互吻接构成。其它零部件以及零 部件的连接关系与相应的实施例相同。第二受拉翼缘板6、第一受拉翼缘板1、腹板2、坚向 加劲肋3、角钢4的几何形状以及几何尺寸和制作的材料与相应的实施例相同。
[0054] 实施例13
[0055] 在以上的实施例1?12中，坚向加劲肋3的下端内侧挖去一个矩形挖孔，矩形挖 孔的几何形状及尺寸与相应的实施例相同，坚向加劲肋3上端与第一受拉翼缘板1下端之 间的距离、坚向加劲肋3下端与第二受拉翼缘板6上端之间的距离与相应的实施例相同，坚 向加劲肋3上端与第一受拉翼缘板1之间、下端采用连接件与角钢4的一肢连接，角钢4的 另一肢与第二受拉翼缘板6连接，具体的连接关系与相应的实施例相同。其他零部件的几 何形状、几何尺寸、制作的材料以及零部件的连接关系与相应的实施例相同。
[0056] 实施例14
[0057] 在以上的实施例1?12中，坚向加劲肋3的下端外侧挖去一个弧形挖孔，弧形挖 孔的几何形状及尺寸与相应的实施例相同，坚向加劲肋3上端与第一受拉翼缘板1下端之 间的距离、坚向加劲肋3下端与第二受拉翼缘板6下端之间的距离与相应的实施例相同，坚 向加劲肋3上端与第一受拉翼缘板1下端之间，采用连接件将角钢4的一肢与第一受拉翼 缘板1连接，角钢4的另一肢与坚向加劲肋3连接，具体的连接关系与相应的实施例相同。 其他零部件的几何形状、几何尺寸、制作的材料以及零部件的连接关系与相应的实施例相 同。
[0058] 实施例15
[0059] 在以上的实施例9?12中，坚向加劲肋3的上端外侧挖去一个弧形挖孔，坚向加 劲肋3的下端外侧挖去一个弧形挖孔，上端外侧弧形挖孔和下端外侧弧形挖孔的几何尺寸 与相应的实施例相同，坚向加劲肋3的上端与第一受拉翼缘板1之间、坚向加劲肋3的下端 与第二受拉翼缘板6之间不用连接件和角钢4连接。其他零部件的几何形状、几何尺寸、制 作的材料以及零部件的连接关系与相应的实施例相同。
[0060] 为了验证本发明的有益效果，发明人采用本发明实施例1、实施例2、实施例4、实 施例3和实施例5的具有钢桥腹板间隙处坚向加劲肋的抗疲劳构造细节的试件进行对比试 验，各种试验情况与结果如下 ：
[0061] 测试仪器：伺服液压控制系统，型号为MTS，由美国生产；静态电阻应变仪，型号 TDS - 602,由日本生产；机电百分表，型号为WBD型，由浙江省温岭市科特电子仪器厂生产。
[0062] 一、实施例1的抗疲劳性能对比试验
[0063] 1、试验装置及加载步骤
[0064] 试验采用坚向加劲肋3与第二受拉翼缘板6没有连接构件的腹板间隙构造试件 (构造1试件）与实施例1 (构造2试件）进行了对比抗疲劳试验。将下翼缘板6和上翼缘 板1固定在底座上，在坚向加劲肋3上垂直于腹板2循环加载以模拟实桥中横撑传递的荷 载，分别进行疲劳试验，在各级荷载作用下测量腹板间隙处的面外变形幅值，试验结果见表 1〇
[0065] 表1实施例1试件与相对应没有连接件试件测点面外变形幅值
【权利要求】
1. 一种钢桥腹板间隙处坚向加劲肋的抗疲劳构造细节，在腹板（2)的上、下端设置有 翼缘板，腹板（2)的侧面设置有坚向加劲肋（3)，其特征在于：所述的坚向加劲肋（3)与受 拉翼缘板相对的一端部加工有挖孔或用连接件与角钢（4)的一肢连接，角钢（4)的另一肢 与受拉翼缘板连接。
2. 根据权利要求1所述的钢桥腹板间隙处坚向加劲肋的抗疲劳构造细节，其特征在 于：所述的受拉翼缘板包括第一受拉翼缘板（1)和第二受拉翼缘板（6)，第一受拉翼缘板 (1)与第二受拉翼缘板（6)分别设置在坚向加劲肋的两端；所述的坚向加劲肋与第一受拉 翼缘板（1)相对的一端部加工有挖孔、与第二受拉翼缘板（6)相对的一端部用连接件与角 钢（4)的一肢连接，角钢（4)的另一肢与第二受拉翼缘板（6)连接。
3. 根据权利要求1或2所述的钢桥腹板间隙处坚向加劲肋的抗疲劳构造细节，其特征 在于：所述的角钢（4)与坚向加劲肋（3)之间用结构胶（5)粘结或用螺栓（7)紧固连接、与 受拉翼缘板之间用结构胶（5)粘结或用螺栓（7)连接。
4. 根据权利要求1或2所述的钢桥腹板间隙处坚向加劲肋的抗疲劳构造细节，其特征 在于：所述的角钢（4)与坚向加劲肋（3)之间用结构胶（5)粘结或用螺栓（7)紧固连接、与 受拉翼缘板之间用结构胶（5)粘结后用螺钉（9)紧固连接。
5. 根据权利要求1或2所述的钢桥腹板间隙处坚向加劲肋的抗疲劳构造细节，其特征 在于：所述的角钢⑷与坚向加劲肋⑶之间用螺栓（7)紧固连接、与受拉翼缘板之间用螺 钉（9)紧固连接。
6. 根据权利要求2所述的钢桥腹板间隙处坚向加劲肋的抗疲劳构造细节，其特征在 于：所述的坚向加劲肋（3)与受拉翼缘板相对一端部加工的挖孔为：在坚向加劲肋（3) 端部内侧挖去一个矩形挖孔或在该端部外侧挖去一个弧形挖孔，矩形挖孔的宽为20? 100mm、高为150?300mm、倒圆角的半径为15?80mm，弧形挖孔是由半径（R1)为40? 100mm的圆弧与半径（R2)为40?100mm的圆弧相互吻接构成。
7. 根据权利要求2所述的钢桥腹板间隙处坚向加劲肋的抗疲劳构造细节，其特征在 于所述的坚向加劲肋（3)与受拉翼缘板相对一端部加工的挖孔为：在坚向加劲肋（3)端 部内侧挖去一个矩形挖孔或在该端部外侧挖去一个弧形挖孔，矩形挖孔的宽为60mm、高为 220mm、倒圆角的半径为50mm，弧形挖孔是由半径（R1)为70mm的圆弧与半径（R2)为70mm 的圆弧相互吻接构成。
8. 根据权利要求1所述的钢桥腹板间隙处坚向加劲肋的抗疲劳构造细节，其特征在 于：所述的坚向加劲肋⑶与受拉翼缘板（6)之间的间隙为20?80mm。
【文档编号】E01D101/30GK104060526SQ201410309690
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】王春生, 王茜, 唐友明, 孙宇佳, 段兰, 刘喆 申请人:长安大学