專利名稱：雙向預(yù)應(yīng)力抗疲勞鋼梁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于土木工程領(lǐng)域，具體涉及一種雙向預(yù)應(yīng)力抗疲勞鋼梁。
背景技術(shù)：
目前的吊車梁、行車主梁、橋梁等鋼梁在驗算疲勞時都按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》要求對疲勞應(yīng)力幅進行驗算。驗算點一般位于簡支梁跨中下翼緣最大拉應(yīng)力處和加勁肋下端腹板拉應(yīng)力較大處。然而實際工程中在鋼梁腹板高度的中部(接近于純剪區(qū))和鋼梁腹板高度的上部(壓剪復(fù)合應(yīng)力區(qū))都會出現(xiàn)疲勞裂縫。其原因在于當引起疲勞的輪壓經(jīng)過時，腹板受剪單元體斜截面主應(yīng)力由拉應(yīng)力變?yōu)閴簯?yīng)力。拉、壓應(yīng)力值與該點剪應(yīng)力值相當。所以該主應(yīng)力面上的疲勞應(yīng)力幅達到2側(cè)的輪壓引起的剪應(yīng)力之和。若強度設(shè)計時腹板剪應(yīng)力水平在處于正常狀態(tài)，該處的應(yīng)力幅即可能超過允許疲勞應(yīng)力幅而引起腹板的疲勞破壞。 本人先在2011年10月申請了發(fā)明專利“預(yù)應(yīng)力抗疲勞鋼梁”。(發(fā)明申請?zhí)?01110145481. I)該專利是對簡支鋼梁下翼緣施加預(yù)壓力，以提高其抗疲勞的能力，但這不能解決腹板的抗疲勞問題。本實用新型是在鋼梁縱向加預(yù)應(yīng)力的基礎(chǔ)上，再在其橫向(垂直方向)施加預(yù)應(yīng)力，從而解決鋼梁腹板抗疲勞問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種用多向預(yù)應(yīng)力方法同時抵抗翼緣和腹板疲勞破壞的雙向預(yù)應(yīng)力抗疲勞鋼梁。本實用新型所提出的雙向預(yù)應(yīng)力抗疲勞鋼梁，由鋼梁I、預(yù)應(yīng)力鋼絞線2、弧形墊塊3、平墊塊4、預(yù)應(yīng)力高強螺栓5、螺母6、壓接錨頭7、支座加勁板8和支座9構(gòu)成，其中鋼梁I底部兩端支承于支座9上，鋼梁I兩端與鋼梁腹板同方向處分別設(shè)有支座加勁板8，鋼梁I近下翼緣處設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼絞線2，預(yù)應(yīng)力鋼絞線2分別通過壓接錨頭7固定于兩個支座加勁板8上，使鋼梁I承受縱向預(yù)壓力；預(yù)應(yīng)力鋼絞線2 —端與支座加勁板8連接處設(shè)有弧形墊塊3，以防止預(yù)應(yīng)力鋼絞線一側(cè)破斷后對鋼梁彎矩的偏心；鋼梁I兩端各1/4跨度范圍內(nèi)均布有若干根預(yù)應(yīng)力高強螺栓5，使鋼梁I橫向受到預(yù)應(yīng)力，所述預(yù)應(yīng)力高強螺栓5兩端通過螺母6分別固定于鋼梁I的上翼緣和下翼緣上；預(yù)應(yīng)力高強螺栓5與鋼梁I的上翼緣連接處設(shè)有平墊塊4，預(yù)應(yīng)力高強螺栓5與鋼梁I的下翼緣連接處設(shè)有弧形墊塊3。在預(yù)應(yīng)力鋼絞線2的預(yù)壓力作用下，以鋼梁翼緣為代表的受拉區(qū)在疲勞彎矩作用下始終處于壓應(yīng)力狀態(tài)，從而避免了疲勞破壞。腹板受剪區(qū)則在雙向預(yù)應(yīng)力的作用下避免因剪應(yīng)力變號引起主應(yīng)力面的拉應(yīng)力。也可避免腹板的疲勞破壞。在使用高強度鋼材的條件下，雙向預(yù)應(yīng)力抗疲勞鋼梁的抗疲勞承載力可大幅提高。本實用新型的優(yōu)點I、大幅度提高鋼梁下翼緣的抗疲勞承載力。2、大幅度提高鋼梁腹板中部純剪區(qū)和上部剪壓區(qū)的抗疲勞承載力。3、將脆性的疲勞破壞轉(zhuǎn)變成延性的強度破壞問題，大幅提高公眾生命和財產(chǎn)安全性。4、大幅提高高強度鋼材在抗疲勞鋼梁中的材料強度利用率，節(jié)約社會資源。

圖I為雙向預(yù)應(yīng)力抗疲勞鋼梁的立面圖。圖2為圖I的I形鋼梁A-A剖面圖。圖3為圖I為箱形鋼梁時的B-B剖面圖。圖中標號1為鋼梁，2為預(yù)應(yīng)力鋼絞線，3為弧形墊塊，4為平墊塊，5為預(yù)應(yīng)力高強螺栓，6為螺母，7為壓接錨頭，8為支座加勁板，9為支座。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實例對本實用新型作進一步說明。如圖I-圖3所示，本實用新型由鋼梁I、預(yù)應(yīng)力鋼絞線2、弧形墊塊3、平墊塊4、預(yù)應(yīng)力高強螺栓5、螺母6、壓接錨頭7、支座加勁板8和支座9構(gòu)成，其中鋼梁I支承于兩端支座9。鋼梁I兩端支座加勁板8上對稱于腹板張拉預(yù)應(yīng)力鋼絞線2，預(yù)應(yīng)力鋼絞線2兩端用壓接錨頭7固定。鋼梁I承受縱向預(yù)壓力?？v向的預(yù)應(yīng)力鋼絞線2 —端有弧形墊板3，防止一側(cè)鋼絞線破斷后對梁彎矩的偏心。腹板橫向預(yù)應(yīng)力加在鋼梁I兩端各1/4跨度范圍內(nèi)。橫向預(yù)應(yīng)力通過豎向預(yù)應(yīng)力高強螺栓5實現(xiàn)。預(yù)應(yīng)力高強螺栓5對稱布置于腹板兩側(cè)，上端有平墊塊4避免上翼緣繞梁縱軸受彎。預(yù)應(yīng)力高強螺栓5下端有弧形墊塊3，避免下翼緣沿梁縱軸受彎，并防止一側(cè)預(yù)應(yīng)力高強螺栓5斷裂后對梁的偏心彎矩作用。預(yù)應(yīng)力高強螺栓5兩端用螺母6固定。按吊車梁疲勞荷載和設(shè)計荷載設(shè)計驗算鋼梁1，并確定預(yù)應(yīng)力鋼絞線2所施加的縱向預(yù)應(yīng)力。設(shè)計原則是在鋼絞線的預(yù)拉力和吊車疲勞荷載作用下，鋼梁I的翼緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力；同時保證在設(shè)計荷載作用下吊車梁滿足極限承載能力要求；還要求在預(yù)應(yīng)力鋼絞線2張拉條件下鋼梁I近支座9處腹板上部的預(yù)壓應(yīng)力值與吊車單個輪壓經(jīng)過時該處的剪應(yīng)力變化值相當。預(yù)應(yīng)力鋼絞線2張拉多用壓接錨頭7固定。其間串聯(lián)弧形墊塊3。按吊車單個輪壓經(jīng)過時的鋼梁I腹板高度中部的剪應(yīng)力變化值確定預(yù)應(yīng)力高強螺栓5的張拉力，通過兩端螺母6作張拉固定。其間串聯(lián)上翼緣處平墊塊4和下翼緣處弧形墊塊3。當鋼梁腹板受到雙向預(yù)壓力后，在疲勞荷載的作用下，其剪應(yīng)力產(chǎn)生斜截面的主拉應(yīng)力即被雙向預(yù)壓應(yīng)力抵消，不會進入受拉狀態(tài)，也不會產(chǎn)生鋼梁腹板受剪區(qū)的疲勞破壞。
權(quán)利要求1.一種雙向預(yù)應(yīng)力抗疲勞鋼梁，由鋼梁(I)、預(yù)應(yīng)力鋼絞線(2)、弧形墊塊(3)、平墊塊(4)、預(yù)應(yīng)力高強螺栓(5)、螺母￠)、壓接錨頭(7)、支座加勁板(8)和支座(9)構(gòu)成，其特征在于鋼梁⑴底部兩端支承于支座(9)上，鋼梁⑴兩端與鋼梁腹板同方向處分別設(shè)有支座加勁板(8)，鋼梁(I)近下翼緣處設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼絞線(2)，預(yù)應(yīng)力鋼絞線(2)分別通過壓接錨頭(7)固定于兩個支座加勁板(8)上，使鋼梁(I)承受縱向預(yù)壓力；預(yù)應(yīng)力鋼絞線(2)一端與支座加勁板(8)連接處設(shè)有弧形墊塊(3)，以防止預(yù)應(yīng)力鋼絞線一側(cè)破斷后對鋼梁彎矩的偏心；鋼梁(I)兩端各1/4跨度范圍內(nèi)均布有若干根預(yù)應(yīng)力高強螺栓(5)，使鋼梁 (I)橫向受到預(yù)應(yīng)力，所述預(yù)應(yīng)力高強螺栓(5)兩端通過螺母(6)分別固定于鋼梁(I)的上翼緣和下翼緣上；預(yù)應(yīng)力高強螺栓(5)與鋼梁(I)的上翼緣連接處設(shè)有平墊塊(4)，預(yù)應(yīng)力高強螺栓(5)與鋼梁(I)的下翼緣連接處設(shè)有弧形墊塊(3)。
專利摘要本實用新型涉及一種雙向預(yù)應(yīng)力抗疲勞鋼梁，由鋼梁、預(yù)應(yīng)力鋼絞線、弧形墊塊、平墊塊、預(yù)應(yīng)力高強螺栓、螺母、壓接錨頭、支座加勁板和支座構(gòu)成。是在鋼梁近下翼緣的腹板處用對稱布置的兩根鋼絞線施加鋼梁縱向預(yù)應(yīng)力，并在梁全長范圍，對稱于腹板兩側(cè)，以適當間距用高強螺栓對鋼梁施加橫向預(yù)應(yīng)力。在這雙向預(yù)應(yīng)力作用下，鋼梁下翼緣在疲勞荷載作用下不進入受拉應(yīng)力狀態(tài)，腹板在輪壓產(chǎn)生的剪力作用下斜截面主應(yīng)力也不進入受拉狀態(tài)，從而確保鋼梁翼緣和腹板均不會產(chǎn)生疲勞破壞。從而使得由疲勞承載能力控制的鋼梁可有效地利用高強鋼材，節(jié)約資源，提高安全性，杜絕疲勞破壞。
文檔編號E04C3/10GK202466989SQ201220019698
公開日2012年10月3日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者馬人樂 申請人:同濟大學建筑設(shè)計研究院(集團)有限公司