本发明涉及钢桥面板,特别是涉及一种格构式纵肋正交异性钢桥面板。
背景技术:
1、正交异性钢桥面板是现代钢结构桥梁,特别是大跨度缆索承重桥梁中不可或缺的关键组成部分,它是一种在相互垂直的两个方向上具有不同力学性能的复合钢结构板,其具有材料利用率高、自重轻、极限承载力大和施工周期短等特点。
2、如图1所示,现有技术中正交异性钢桥面板的结构主要有开口纵肋形正交异性钢桥面板和闭口纵肋形正交异性钢桥面板,这两种正交异性钢桥面板通常均由母板和纵肋腹板构成。正交异性钢桥面板的母板一侧用于铺设沥青等桥面铺装层,纵肋腹板一侧用于与桥梁钢结构的横梁固定连接。如图2所示,开口纵肋形正交异性钢桥面板的具体纵肋腹板截面形式主要有板式、l形、t形和球扁形,如图3所示,闭口纵肋形正交异性钢桥面板的具体纵肋腹板截面形式主要有梯形、v形和u形。
3、然而,正交异性钢桥面板受力复杂,在车辆轮载反复作用下易发生疲劳开裂,疲劳开裂问题会严重影响钢桥面板的使用性能,降低桥梁的服役质量。现有的主要正交异性钢桥面板存在以下问题:
4、(1)开口纵肋形正交异性钢桥面板抗弯刚度、抗扭刚度及受压稳定性较弱,只能适用于桥梁一些次要板件结构设计。同时为保证开口纵肋形正交异性钢板拥有较强的刚度和受压稳定性,目前是增大其截面面积,这种方式增加了材料成本。此外,闭口纵肋形正交异性钢桥面板的闭口纵肋腹板与母板焊接时,由于闭口肋内部空间受限,人工无法对闭口纵肋内侧与母板施焊,只能将纵肋腹板外侧与母板焊接,即二者焊接只能采用单侧融透焊缝或者单侧角焊缝,无法采用抗疲劳性能强的双面焊缝连接,这就导致闭口纵肋形正交异性钢板在车轮荷载作用下焊缝偏心受力易产生疲劳裂纹;
5、(2)为了提升桥梁美观度,正交异性钢桥母板正在向曲线圆弧形状过渡,曲线圆弧状的正交异性钢桥面板需要保证每一块板曲率半径相同,一般通过火焰矫正的方式来修正产生不同变形的曲线圆弧状正交异性钢板。但是,闭口纵肋形正交异性钢板由于自身整体刚度较大,难以通过火焰矫正的方式来修正其变形,所以无法被适用到对外观形状要求较高的曲线圆弧状正交异性钢桥板中。
6、因此,亟需一种创新的钢桥面板结构,能够兼顾高刚度、高疲劳抗力、经济性以及对曲线桥面的良好适应性。
技术实现思路
1、基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种格构式纵肋正交异性钢桥面板,材料成本低、刚度和受压稳定性强,且为曲线圆弧状时能够通过火焰矫正方式修正变形。
2、本发明提供了一种格构式纵肋正交异性钢桥面板,包括:
3、母板,母板为平直状或曲线圆弧状;
4、多组格构式纵肋腹板组,每组格构式纵肋腹板组均包括两个开口型纵肋腹板,纵肋腹板的根端与母板通过双面焊缝焊接,尾端悬空设置;
5、若干横肋,每个横肋至少与两个纵肋腹板的尾端固定连接,横肋在水平方向上的投影延伸方向与纵肋腹板在水平方向上的投影延伸方向垂直或倾斜;
6、相邻两组格构式纵肋腹板组的根端最小间距与每组格构式纵肋腹板组的两个纵肋腹板的根端间距相等。
7、在其中一个实施例中,纵肋腹板为l形纵肋腹板,每组格构式纵肋腹板组的两个l形纵肋腹板相对设置;或者纵肋腹板为t形纵肋腹板。
8、在其中一个实施例中,横肋为缀条,缀条为角钢型、双角钢型或槽钢型,缀条的底面与纵肋腹板的尾部固定连接;或者,横肋为缀板,缀板的底部与纵肋腹板的尾部固定连接。
9、在其中一个实施例中,母板为平直状,纵肋腹板与母板垂直焊接,且缀条或缀板为直条状,均与母板平行设置。
10、在其中一个实施例中,母板为曲线圆弧状,纵肋腹板沿母板的径向设置,焊接于母板内侧,且缀条或缀板为圆弧条状,均与母板弧度相同或大于母板弧度。
11、在其中一个实施例中,横肋为缀条时,等间距设置有多个均与所有纵肋腹板垂直设置且固定连接的垂直缀条;
12、相邻的两个垂直锥条之间,每两个相邻的纵肋腹板之间固定连接至少一个与纵肋腹板倾斜设置的倾斜缀条。
13、在其中一个实施例中,横肋为缀板时,若干缀板均与所有纵肋腹板垂直固定连接且等间距设置;
14、或者若干缀板呈多组沿纵肋腹板延伸方向阵列排布,每组缀板包括与格构式纵肋腹板组数相同的缀板,每组缀板中每个缀板与属于同一组的两个纵肋腹板固定连接。
15、在其中一个实施例中,横肋为缀板时,若干缀板的弧度均与母板弧度相等,且均与每个纵肋腹板在水平方向上投影垂直;
16、若干缀板均与所有纵肋腹板固定连接并等间距设置;或者若干缀板呈多组沿纵肋腹板延伸方向阵列排布,每组缀板包括与格构式纵肋腹板组数相同的缀板,每组缀板中每个缀板与属于同一组的两个纵肋腹板固定连接。
17、本发明的有益效果是:
18、(1)本发明通过横肋将独立的开口纵肋腹板在顶部连接成一个整体的格构式体系,极大地提高了钢桥面板的整体抗弯刚度、抗扭刚度和受压稳定性;
19、(2)纵肋腹板为开口形式,为与母板进行双面焊接提供了充足的操作空间,从根本上解决了闭口肋单侧焊的偏心受力问题,提升了疲劳寿命;同时,由于格构体系提供了强大的约束,纵肋腹板可以设计得更薄、更低,降低了材料成本;
20、(3)当母板为曲线圆弧状时,在焊接横肋前,纵肋腹板与母板焊接后呈开口肋状态,刚度低,柔性好,便于通过火焰矫正修正自身不规则的变形;待调整形状后,再焊接横肋,使结构获得最终的高刚度和高强度,本发明的钢桥面板可以解决曲线闭口肋桥面的制造难题;
21、(4)本发明的钢桥面板提供了l形纵肋腹板与t形纵肋腹板、缀条式与缀板式横肋、且横肋与纵肋可以通过连续式与分离式连接,通过不同组合方式获得的钢桥面板能够适应不同桥梁的设计需求和荷载条件。
1.一种格构式纵肋正交异性钢桥面板,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的格构式纵肋正交异性钢桥面板,其特征在于,所述纵肋腹板为l形纵肋腹板(210),每组所述格构式纵肋腹板组的两个l形纵肋腹板(210)相对设置;或者所述纵肋腹板为t形纵肋腹板(220)。
3.根据权利要求2所述的格构式纵肋正交异性钢桥面板,其特征在于,所述横肋为缀条(310),所述缀条(310)为角钢型、双角钢型或槽钢型,所述缀条(310)的底面与所述纵肋腹板的尾部固定连接;或者所述横肋为缀板(320),所述缀板(320)的底部与所述纵肋腹板的尾部固定连接。
4.根据权利要求3所述的格构式纵肋正交异性钢桥面板,其特征在于,所述母板(100)为平直状,所述纵肋腹板与所述母板(100)垂直焊接,且缀条(310)或缀板(320)为直条状,均与所述母板(100)平行设置。
5.根据权利要求3所述的格构式纵肋正交异性钢桥面板,其特征在于,所述母板(100)为曲线圆弧状,所述纵肋腹板沿所述母板(100)的径向设置,焊接于所述母板(100)内侧,且缀条(310)或缀板(320)为圆弧条状,均与所述母板(100)弧度相同或大于所述母板(100)弧度。
6.根据权利要求4所述的格构式纵肋正交异性钢桥面板,其特征在于,横肋为缀条(310)时,等间距设置有多个均与所有纵肋腹板垂直设置且固定连接的垂直缀条(310);
7.根据权利要求4所述的格构式纵肋正交异性钢桥面板,其特征在于,横肋为缀板(320)时,若干缀板(320)均与所有纵肋腹板垂直固定连接且等间距设置;
8.根据权利要求5所述的格构式纵肋正交异性钢桥面板,其特征在于,横肋为缀板(320)时,若干缀板(320)的弧度均与所述母板(100)弧度相等,且均与每个纵肋腹板在水平方向上投影垂直;