一种钢桥立体交叉焊缝结构及其施工方法与流程

本发明涉及桥梁焊接技术领域，具体涉及一种钢桥立体交叉焊缝结构及其施工方法。

背景技术：

在钢结构桥梁设计中，钢构件的翼板和腹板常在同一断面对接焊连，翼板对接焊缝、腹板对接焊缝及腹板和翼板之间的角焊缝形成立体交叉，在对接面上交汇于一点。多条焊缝交汇重叠会引起焊接残余应力累加和焊接缺陷，需要采用合理的构造布置和焊接施工方法改善构件对接焊缝受力安全。钢构件在弯矩作用下翼板承受大部分弯矩引起的正应力，腹板主要承受剪应力。结合构件受力特征，常采用的焊缝布置方式是：翼板对接焊缝连续；腹板对接焊缝两端预留过焊孔，便于翼板焊缝施焊。传统的腹板对接焊缝两端预留过焊孔，焊接完成后过焊孔处填充密封材料，其缺点是，腹板开孔边缘与翼板表面垂直，构件截面突变，导致该处翼板应力集中，存在疲劳破坏风险；且过焊孔填充的密封材料常因老化、干缩引起开裂，失去密封功能，需要经常维护。考虑既要受力安全又要密封性好、维护工作量小，则需要一种新型立体交叉焊缝构造，以解决传统的交叉焊缝构造所带来的上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，而提供一种改善疲劳强度、提高结构密封性和耐久性的钢桥立体交叉焊缝结构及其施工方法。它解决了传统立体交叉焊缝构造截面突变、抗疲劳作用能力弱、过焊孔封堵材料开裂失效的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种钢桥立体交叉焊缝结构，包括相互垂直焊接的腹板和翼板，其特征在于：所述腹板的第一腹板的侧边与所述翼板的第一翼板的底面纵向焊接形成第一钢结构单元件，所述腹板的第二腹板的侧边与所述翼板的第二翼板的底面纵向焊接形成第二钢结构单元件，所述第一腹板和第二腹板的侧缘分别切割有第一开孔和第二开孔，第一钢结构单元件和第二钢结构单元件对接焊接，所述第一开孔和第二开孔对接形成过焊孔且过焊孔在第一翼板和第二翼板的对接缝处形成开口，所述过焊孔处腹板的一侧或两侧覆盖有补强板，所述补强板的外缘分别与腹板和翼板连续焊接。

在上述技术方案的基础上，所述第一开孔和第二开孔均为半圆弧形，第一开孔和第二开孔的上端分别与第一翼板和第二翼板相切，第一开孔和第二开孔下端沿半圆弧形端点的切线方向分别延伸至第一腹板和第二腹板的端部，所述过焊孔为圆端形。

在上述技术方案的基础上，所述补强板的两侧边与底边的连接处均弧形过渡。

在上述技术方案的基础上，所述第一翼板和第二翼板的对接缝底面焊接有横穿过焊孔的长条状的衬垫。

同时，还提供一种钢桥立体交叉焊缝结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在第一翼板、第二翼板、第一腹板、第二腹板下料后，将第一腹板、第二腹板的端部侧缘切割成半圆弧形的第一开孔和第二开孔，半圆弧形的上端与翼板相切，半圆弧形的下端沿半圆弧形端点切线方向延伸至腹板的端部；

2)将第一腹板的侧边与第一翼板的底面纵向焊接形成第一钢结构单元件，将第二腹板的侧边与第二翼板的底面纵向焊接形成第二钢结构单元件，分别将第一腹板和第二腹板上的第一开孔和第二开孔的端部打磨匀顺；

3)将第一钢结构单元件和第二钢结构单元件对接定位，将第一腹板和第二腹板对接熔透焊成整体，焊缝表面磨平，第一开孔和第二开孔形成过焊孔；

4)将第一翼板和第二翼板对接焊缝连续焊接；

5)在过焊孔处的腹板一侧面或两侧面焊接补强板，补强板周边与腹板和翼板连续焊接。

在上述技术方案的基础上，所述步骤4)中，在第一翼板和第二翼板对接缝底面贴衬垫横穿过焊孔后，再将第一翼板和第二翼板连续焊接。

本发明具有的优点如下：所设计的钢构件腹板和翼板在同一断面对接焊连，接缝处腹板侧边切割成弧形，第一钢结构单元件和第二钢结构单元件对接焊接并形成过焊孔，使腹板对接焊缝与翼板对接焊缝分离，避免焊缝集中和残余应力叠加。

同时，接缝处腹板侧边切割的弧形为半圆弧形，半圆弧形的上端与翼板相切，避免截面突变，降低应力集中，降低了疲劳破坏风险。

而且，在过焊孔处腹板两侧面或一侧面焊接补强板，补强板外缘与腹板和翼板连续焊接，形成密闭结构，补强板满足受力要求。既补充了开孔截面，又形成了永久密闭空间，受力可靠，维护工作量小。它实现了交叉焊缝残余应力叠加、开孔截面不削弱、形成密闭空间，有利于结构受力安全和耐久性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的右视结构示意图。

图3为图1未焊接补强板的结构示意图。

图中，101-第一翼板，102-第二翼板，201-第一腹板，202-第二腹板，3-过焊孔，301-第一开孔，302-第二开孔，4-补强板，5-衬垫。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它并不构成对本发明的限定，仅做举例而已。同时通过说明，本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。

结合图1、图2、图3可知，一种钢桥立体交叉焊缝结构，包括相互垂直焊接的腹板和翼板，其特征在于：腹板的第一腹板201的侧边与翼板的第一翼板101的底面纵向焊接形成第一钢结构单元件，腹板的第二腹板202的侧边与翼板的第二翼板102的底面纵向焊接形成第二钢结构单元件，第一腹板201和第二腹板202的侧缘分别切割有第一开孔301和第二开孔302，第一钢结构单元件和第二钢结构单元件对接焊接，第一开孔301和第二开孔302对接形成过焊孔3且过焊孔3在第一翼板101和第二翼板102的对接缝处形成开口，过焊孔3处腹板的一侧或两侧覆盖有补强板4，补强板4的外缘分别与腹板和翼板连续焊接。

如图1和图3所示，第一开孔301和第二开孔302均为半圆弧形，第一开孔301和第二开孔302的上端分别与第一翼板101和第二翼板102相切，第一开孔301和第二开孔302下端沿半圆弧形端点的切线方向分别延伸至第一腹板201和第二腹板202的端部，过焊孔3为圆端形，避免截面突变，降低应力集中，降低了疲劳破坏风险。第一翼板101和第二翼板102的对接缝底面焊接有横穿过焊孔3的长条状的衬垫5。同时，在实际应用中，同样的原理也适用于腹板为单一整体板件，在腹板上开有圆端形的过焊孔，过焊孔在翼板对接焊缝处形成开口，翼板对接焊缝连接。

如图2所示，补强板4的两侧边与底边的连接处均弧形过渡，防止焊缝突变，受力均匀。

一种钢桥立体交叉焊缝结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在第一翼板101、第二翼板102、第一腹板201、第二腹板202下料后，将第一腹板201、第二腹板202的端部侧缘切割成半圆弧形的第一开孔301和第二开孔302，半圆弧形的上端与翼板相切，半圆弧形的下端沿半圆弧形端点切线方向延伸至腹板的端部；

2)将第一腹板201的侧边与第一翼板101的底面纵向焊接形成第一钢结构单元件，将第二腹板202的侧边与第二翼板102的底面纵向焊接形成第二钢结构单元件，分别将第一腹板201和第二腹板202上的第一开孔301和第二开孔302的端部打磨匀顺；

3)将第一钢结构单元件和第二钢结构单元件对接定位，将第一腹板201和第二腹板202对接熔透焊成整体，焊缝表面磨平，第一开孔301和第二开孔302形成过焊孔3；

4)在第一翼板101和第二翼板102对接缝底面贴衬垫5横穿过焊孔3，将第一翼板101和第二翼板102对接焊缝连续焊接；

5)在过焊孔3处的腹板一侧面或两侧面焊接补强板4，补强板4周边与腹板和翼板连续焊接。