鋼橋面外變形疲勞的冷加固構(gòu)造的制作方法
【專利摘要】一種鋼橋面外變形疲勞的冷加固構(gòu)造，腹板的上下兩端設(shè)有翼緣板、側(cè)面設(shè)有加勁肋構(gòu)成工字形鋼梁，在加勁肋與翼緣板之間的腹板間隙處采用連接件將角鋼的一肢與加勁肋連接、另一肢與翼緣板或腹板連接，所述的連接件為結(jié)構(gòu)膠或螺栓或螺釘，用結(jié)構(gòu)膠或螺栓將角鋼的一肢與加勁肋連接、用結(jié)構(gòu)膠或螺栓或螺釘將角鋼的另一肢與翼緣板連接；用結(jié)構(gòu)膠或螺栓將角鋼的一肢與加勁肋連接、另一肢與腹板連接。本發(fā)明提高了鋼橋豎向加勁肋與翼緣板之間腹板間隙處的剛度，減小了腹板間隙處的面外變形，從而達(dá)到加固腹板間隙面外變形疲勞細(xì)節(jié)的目的。同時(shí)，采用冷加固方法，沒有引入焊接殘余應(yīng)力等不利影響，具有施工方便、操作簡單、成本低廉、性能優(yōu)良的特點(diǎn)。
【專利說明】鋼橋面外變形疲勞的冷加固構(gòu)造

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于橋梁工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種鋼橋面外變形疲勞的冷加固構(gòu)造。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著鋼橋的建設(shè)和使用，鋼橋的疲勞問題也逐漸凸顯。鋼橋設(shè)計(jì)中，各主梁之間的 橫向連接是通過橫撐與主梁腹板焊接的堅(jiān)向加勁肋的連接來實(shí)現(xiàn)的，為了避免堅(jiān)向加勁肋 和主梁受拉翼緣板之間的焊接細(xì)節(jié)發(fā)生疲勞失效，通常在堅(jiān)向加勁肋與主梁受拉翼緣板之 間留有幾十毫米的腹板間隙。在運(yùn)營車輛荷載作用下各鋼主梁之間會產(chǎn)生撓度差，從而使 剛度較小的腹板間隙處發(fā)生面外彎曲變形，引起焊接細(xì)節(jié)處較大的二次應(yīng)力，導(dǎo)致疲勞裂 紋在此處萌生和擴(kuò)展，嚴(yán)重影響橋梁的安全。
[0003] 傳統(tǒng)的阻止鋼橋中疲勞裂紋繼續(xù)擴(kuò)展的技術(shù)方案是在裂紋尖端加工止裂孔，但經(jīng) 過試驗(yàn)室疲勞試驗(yàn)和實(shí)際橋梁監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)止裂孔不能有效地阻止由面外變形引起疲勞裂紋 的進(jìn)一步擴(kuò)展，并且還會削弱構(gòu)造細(xì)節(jié)的局部剛度。因此，如何對鋼橋的面外變形疲勞細(xì)節(jié) 進(jìn)行有效加固，是急需解決的一個關(guān)鍵技術(shù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服傳統(tǒng)阻止鋼橋中疲勞裂紋繼續(xù)擴(kuò)展技術(shù)的 不足，提供一種設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡單、施工方便的鋼橋面外變形疲勞的冷加固構(gòu)造。
[0005] 解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：腹板的上下兩端設(shè)置有翼緣板、側(cè)面設(shè) 置有加勁肋構(gòu)成工字形鋼梁，在加勁肋與翼緣板之間的腹板間隙處采用連接件將角鋼的一 肢與加勁肋連接、另一肢與翼緣板或腹板連接。
[0006] 本發(fā)明的連接件為：結(jié)構(gòu)膠或螺栓或螺釘，將角鋼的一肢用結(jié)構(gòu)膠或螺栓與加勁 肋連接、另一肢用結(jié)構(gòu)膠或螺栓或螺釘與翼緣板連接。
[0007] 本發(fā)明的連接件為：結(jié)構(gòu)膠或螺栓，將角鋼的一肢用結(jié)構(gòu)膠或螺栓與加勁肋連接、 另一肢用結(jié)構(gòu)膠或螺栓與腹板連接。
[0008] 本發(fā)明的加勁肋與腹板用角鋼連接為：角鋼的兩肢分別與腹板、加勁肋用結(jié)構(gòu)膠 粘結(jié)；本發(fā)明的加勁肋與翼緣板用角鋼連接為：角鋼的兩肢分別與翼緣板、加勁肋用結(jié)構(gòu) 膠粘結(jié)。
[0009] 本發(fā)明的加勁肋與腹板用角鋼連接為：角鋼的兩肢分別與腹板、加勁肋通過螺栓 連接；本發(fā)明的加勁肋與翼緣板用角鋼連接為：角鋼的兩肢分別與翼緣板、加勁肋通過螺 栓連接。
[0010] 本發(fā)明的加勁肋與腹板用角鋼連接為：角鋼一肢與腹板用螺栓連接、另一肢用結(jié) 構(gòu)膠粘結(jié)在加勁肋上；本發(fā)明的加勁肋與翼緣板用角鋼連接為：角鋼一肢與加勁肋通過螺 栓連接、另一肢通過結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)在翼緣板上。
[0011] 本發(fā)明的加勁肋與翼緣板用角鋼連接為：角鋼的一肢與翼緣板用結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)并用 螺釘固定、另一肢與加勁肋用螺栓連接。
[0012] 由于本發(fā)明采用結(jié)構(gòu)膠或者螺栓或者螺釘將角鋼與加勁肋和翼板，或腹板和加勁 肋進(jìn)行連接，即采用結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)角鋼、螺栓連接角鋼或者螺栓和結(jié)構(gòu)膠相結(jié)合連接角鋼的 方式，以及螺栓和結(jié)構(gòu)膠及螺釘組合連接的方式，將角鋼與加勁肋和翼板，或腹板和翼板進(jìn) 行連接，提高鋼橋堅(jiān)向加勁肋與翼板之間腹板間隙處的剛度，降低或消除了腹板間隙處的 面外變形，從而達(dá)到加固鋼橋腹板間隙面外變形疲勞細(xì)節(jié)的目的。同時(shí)，避免采用焊接等熱 加固方式引入的殘余應(yīng)力和新的焊接缺陷，具有施工方便、操作簡單、成本低廉、性能優(yōu)良 的特點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖2是圖1中角鋼2與加勁肋3及翼緣板1用結(jié)構(gòu)膠6連接的示意圖。
[0015] 圖3是圖1中角鋼2與加勁肋3及翼緣板1用螺栓7連接的示意圖。
[0016] 圖4是圖1中角鋼2與加勁肋3及翼緣板1用螺栓7和結(jié)構(gòu)膠6混合連接的示意 圖。
[0017] 圖5是圖1中角鋼2與加勁肋3及翼緣板1用螺栓7和螺釘8混合連接的示意圖。
[0018] 圖6是圖1中角鋼2與加勁肋3及翼緣板1用結(jié)構(gòu)膠6和螺釘8混合連接的示意 圖。
[0019] 圖7是圖1中角鋼2與加勁肋3及翼緣板1用螺栓7和結(jié)構(gòu)膠6及螺釘8混合連 接的示意圖。
[0020] 圖8是圖1中角鋼2與加勁肋3及腹板4的連接示意圖。
[0021] 圖9是圖8中角鋼2與加勁肋3及腹板4用結(jié)構(gòu)膠6連接的A-A剖視圖。
[0022] 圖10是是圖8中角鋼2與加勁肋3及腹板4用螺栓7連接的A-A剖視圖。
[0023] 圖11是圖8中角鋼2與加勁肋3及腹板4用結(jié)構(gòu)膠6和螺栓7混合連接的A-A 剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明不限于下述的實(shí)施 情形。
[0025] 實(shí)施例1
[0026] 在圖1、2中，本實(shí)施例的鋼橋面外變形疲勞的冷加固構(gòu)造是由翼緣板1、加勁肋3、 腹板4、角鋼2連接構(gòu)成。
[0027] 腹板4的上下兩端設(shè)置有翼緣板1、側(cè)面設(shè)置有加勁肋3構(gòu)成工字形鋼梁，工字形 鋼梁頂部安裝有混凝土橋面板5,翼緣板1是長為600_、寬度為300_、厚度為24_的矩形 鋼板，腹板4是長為600mm、高度為870mm、厚度為8mm的矩形鋼板，加勁肋3是長為120mm、 高度為790mm、厚度為6mm的矩形鋼板。在腹板間隙處的翼緣板1與加勁肋3之間用結(jié)構(gòu)膠 6粘結(jié)有角鋼2,該角鋼2選用L形140mmX 140mmX 14mm的標(biāo)準(zhǔn)型單角鋼。
[0028] 上述鋼橋面外變形疲勞的冷加固方法如下：
[0029] 1)對腹板4、加勁肋3、翼緣板1、角鋼2的粘結(jié)面做清理、打毛處理；
[0030] 2)在角鋼2、加勁肋3、翼緣板1的粘貼面上均勻涂抹結(jié)構(gòu)膠6,將角鋼2粘貼到清 理、打毛處理后的位置；
[0031] 3)結(jié)構(gòu)膠6與角鋼2充分接觸且沒有氣泡后，用夾子將角鋼2位置固定，養(yǎng)護(hù)到結(jié) 構(gòu)膠6固化，拆除夾子，完成加固。
[0032] 實(shí)施例2
[0033] 上述實(shí)施例1中的角鋼2選用140mmX 140mmX 14mm的雙角鋼替換，其他零部件及 零部件之間的連接關(guān)系與實(shí)施例1相同。
[0034] 上述鋼橋面外變形疲勞的冷加固方法與實(shí)施例1相同。
[0035] 實(shí)施例3
[0036] 上述實(shí)施例1中的角鋼2用300mmX 150mmX 150mmX 14mm的T型鋼替換，其他零 部件及零部件之間的連接關(guān)系與實(shí)施例1相同。
[0037] 上述鋼橋面外變形疲勞的冷加固方法與實(shí)施例1相同。
[0038] 實(shí)施例4
[0039] 在以上實(shí)施例1?3中，圖3所示，角鋼2的兩肢分別與翼緣板1和加勁肋3相對 應(yīng)的位置加工有螺栓孔并用螺栓7緊固，翼緣板1、加勁肋3與腹板4的連接關(guān)系與實(shí)施例 1相同。
[0040] 上述鋼橋面外變形疲勞的冷加固方法如下：
[0041] 1)對翼緣板1、加勁肋3和角鋼2的結(jié)合面做清理、打毛處理后，在翼緣板1和加 勁肋3及角鋼2的對應(yīng)位置加工螺栓孔；
[0042] 2)用螺栓7將角鋼2位置固定并用扭矩扳手將螺栓7緊固至預(yù)緊力，完成加固。
[0043] 實(shí)施例5
[0044] 在以上實(shí)施例1?3中，圖4所示，角鋼2的一肢與翼緣板1采用結(jié)構(gòu)膠6粘結(jié)、 另一肢和加勁肋3在相對應(yīng)的位置加工有螺栓孔并用螺栓7緊固，或者角鋼2的一肢與翼 緣板1在相對應(yīng)的位置加工有螺栓孔并通過螺栓7緊固、另一肢與加勁肋3采用結(jié)構(gòu)膠6 粘結(jié)，翼緣板11、加勁肋3與腹板4的連接關(guān)系與實(shí)施例1相同。
[0045] 上述鋼橋面外變形疲勞的冷加固方法如下：
[0046] 1)對腹板4、加勁肋3和角鋼2的結(jié)合面做清理、打毛處理后，在角鋼2、腹板4或 者加勁肋3的對應(yīng)位置加工螺栓孔；
[0047] 2)在翼緣板1或加勁肋3、角鋼2粘貼面上均勻涂抹結(jié)構(gòu)膠6,將角鋼2粘貼到清 理、打毛處理后的位置；
[0048] 3)結(jié)構(gòu)膠6與角鋼2充分接觸且沒有氣泡后，用夾子將角鋼2位置固定，養(yǎng)護(hù)到結(jié) 構(gòu)膠6固化。
[0049] 4)用螺栓7將角鋼2的一肢固定在加勁肋3上或者固定在翼緣板1上，并用扭矩 扳手將螺栓7緊固至預(yù)緊力。
[0050] 實(shí)施例6
[0051] 在以上實(shí)施例1?3中，圖5所示，角鋼2的一肢與翼緣板1采用螺釘8緊固、另 一肢和加勁肋3在相對應(yīng)的位置加工有螺栓孔并通過螺栓7緊固，翼緣板1、加勁肋3與腹 板4的連接關(guān)系與實(shí)施例1相同。
[0052] 上述鋼橋面外變形疲勞的冷加固方法如下：
[0053] 1)對腹板4、加勁肋3、翼緣板1和角鋼2的結(jié)合面做清理、打毛處理后，在角鋼2 一肢、翼緣板1對應(yīng)位置加工有螺孔，角鋼2另一肢、加勁肋3對應(yīng)位置加工螺栓孔；
[0054] 2)用螺釘8將角鋼2 -肢與翼緣板1緊固，角鋼2另一肢通過螺栓7將位置固定 在加勁肋3上并用扭矩扳手將螺栓7緊固至預(yù)緊力。
[0055] 實(shí)施例7
[0056] 在以上實(shí)施例1?3中，圖6所示，角鋼2的一肢與加勁肋3采用結(jié)構(gòu)膠6粘結(jié)、 另一肢與翼緣板1用結(jié)構(gòu)膠6粘結(jié)并在相應(yīng)的位置加工有螺孔用螺釘8緊固，翼緣板1、加 勁肋3與腹板4的連接關(guān)系與實(shí)施例1相同。
[0057] 上述鋼橋面外變形疲勞的冷加固方法如下：
[0058] 1)對加勁肋3、翼緣板1和角鋼2的結(jié)合面做清理、打毛處理后，在角鋼2 -肢、翼 緣板1對應(yīng)位置加工有螺孔；
[0059] 2)在翼緣板1、加勁肋3、角鋼2粘貼面上均勻涂抹結(jié)構(gòu)膠6,將角鋼2粘貼到清理、 打毛處理后的位置；
[0060] 3)結(jié)構(gòu)膠6與角鋼2充分接觸且沒有氣泡后，用夾子將角鋼2位置固定，養(yǎng)護(hù)到結(jié) 構(gòu)膠6固化，用螺釘8將角鋼2有螺孔的一肢與翼緣板1緊固。
[0061] 實(shí)施例8
[0062] 在以上實(shí)施例1?3中，圖7所示，角鋼2的一肢與翼緣板1采用結(jié)構(gòu)膠6粘結(jié)并 在相對應(yīng)的位置加工有螺孔用螺釘8緊固、角鋼2的另一肢和加勁肋3相對應(yīng)的位置加工 有螺栓孔并用螺栓7緊固，翼緣板1、加勁肋3與腹板4的連接關(guān)系與實(shí)施例1相同。
[0063] 上述鋼橋面外變形疲勞的冷加固方法如下：
[0064] 1)對翼緣板1、加勁肋3和角鋼2的結(jié)合面做清理、打毛處理后，在角鋼2 -肢、翼 緣板1相對應(yīng)的位置加工螺孔，角鋼2另一肢、加勁肋3上對應(yīng)位置加工螺栓孔；
[0065] 2)在翼緣板1、角鋼2 -肢的粘貼面上均勻涂抹結(jié)構(gòu)膠6,將角鋼2的一肢粘貼到 翼緣板1清理、打毛處理后的位置；
[0066] 3)用螺釘8將角鋼2 -肢固定在翼緣板1上，用螺栓7將角鋼2另一肢固定在加 勁肋3上并用扭矩扳手將螺栓7緊固至預(yù)緊力，完成加固。
[0067] 實(shí)施例9
[0068] 在以上實(shí)施例1、2、4、5中，圖8、9、10、11所示，腹板間隙處的加固位置由加勁肋3 與翼緣板1之間改變?yōu)榧觿爬?與腹板4之間，即角鋼2的一肢與加勁肋3連接、另一肢與 腹板4連接，角鋼2與加勁肋3及腹板4的連接方式與相應(yīng)的實(shí)施例相同。
[0069] 在加固方法中，步驟與相應(yīng)的實(shí)施例相同。
[0070] 試驗(yàn) 1
[0071] 為了測試加固效果，發(fā)明人進(jìn)行了加固效果評定試驗(yàn)，預(yù)先在工字形鋼梁試件上 預(yù)備了疲勞裂紋，采用螺栓7和角鋼2連接加勁肋3與腹板4的方法進(jìn)行加固，對加固后的 試件進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)情況如下：
[0072] -、測試儀器
[0073] MTS伺服液壓控制系統(tǒng)；日本產(chǎn)TDS - 602靜態(tài)電阻應(yīng)變儀；浙江省溫嶺市科特電 子儀器廠產(chǎn)WBD型機(jī)電百分表。
[0074] 二、加固效果實(shí)驗(yàn)
[0075] 1、試件設(shè)計(jì)參數(shù)
[0076] 試件鋼材采用Q345鋼，彈性模量為2. 06X 105MP。本試驗(yàn)所加固的試件與實(shí)施例 4中的規(guī)格相同，加固方式為角鋼2的兩肢分別與腹板4和加勁肋3用螺栓7緊固，兩加載 點(diǎn)間距為440mm。
[0077] 2、實(shí)驗(yàn)裝置及加載步驟
[0078] 試件的兩個翼緣板1均用螺栓7固定在定做的底座上，在加勁肋3上垂直于腹板 4循環(huán)加載模擬實(shí)橋中橫撐傳遞的荷載，試驗(yàn)時(shí)先對試件進(jìn)行預(yù)制裂紋疲勞加載，直到在加 勁肋3與腹板間隙處的腹板4萌生裂紋。對有預(yù)制裂紋的試件加固前進(jìn)行一次靜載試驗(yàn)， 測試在加固前各測試點(diǎn)的位移與應(yīng)力，最后進(jìn)行循環(huán)加載驗(yàn)證該冷加固構(gòu)造的有效性。
[0079] 3、試驗(yàn)結(jié)果及分析
[0080] 采用螺栓7連接角鋼2加固前和加固后的試驗(yàn)結(jié)果見表1。表1中的面外變形幅 值為腹板4有加勁肋3側(cè)腹板間隙處的面外變形幅值，測點(diǎn)的應(yīng)力幅為腹板4與加勁肋3 焊趾處的應(yīng)力幅值。
[0081] 表1加固前后試件的測點(diǎn)面外變形幅值和應(yīng)力幅

【權(quán)利要求】
1. 一種鋼橋面外變形疲勞的冷加固構(gòu)造，腹板（4)的上下兩端設(shè)置有翼緣板（1)、側(cè)面 設(shè)置有加勁肋（3)構(gòu)成工字形鋼梁，其特征在于：在加勁肋（3)與翼緣板（1)之間的腹板間 隙處采用連接件將角鋼（2)的一肢與加勁肋（3)連接、另一肢與翼緣板（1)或腹板（4)連 接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼橋面外變形疲勞的冷加固構(gòu)造，其特征在于所述的連接件 為：結(jié)構(gòu)膠（6)或螺栓（7)或螺釘（8)，角鋼⑵的一肢用結(jié)構(gòu)膠（6)或螺栓（7)與加勁肋 (3)連接、另一肢用結(jié)構(gòu)膠（6)或螺栓（7)或螺釘（8)與翼緣板（1)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼橋面外變形疲勞的冷加固構(gòu)造，其特征在于：所述的連接 件為：結(jié)構(gòu)膠（6)或螺栓（7)，角鋼⑵的一肢用結(jié)構(gòu)膠（6)或螺栓（7)與加勁肋（3)連接、 另一肢用結(jié)構(gòu)膠（6)或螺栓（7)與腹板（4)連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的鋼橋面外變形疲勞的冷加固構(gòu)造，其特征在于所述 的加勁肋（3)與腹板（4)用角鋼（2)連接為：角鋼（2)的兩肢分別與腹板（4)、加勁肋（3) 用結(jié)構(gòu)膠（6)粘結(jié)；所述的加勁肋（3)與翼緣板（1)用角鋼（2)連接為：角鋼（2)的兩肢分 別與翼緣板（1)、加勁肋（3)用結(jié)構(gòu)膠（6)粘結(jié)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的鋼橋面外變形疲勞的冷加固構(gòu)造，其特征在于所述 的加勁肋（3)與腹板（4)用角鋼（2)連接為：角鋼（2)的兩肢分別與腹板（4)、加勁肋（3) 通過螺栓（7)連接；所述的加勁肋⑶與翼緣板⑴用角鋼⑵連接為：角鋼⑵的兩肢分 別與翼緣板（1)、加勁肋（3)通過螺栓（7)連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的鋼橋面外變形疲勞的冷加固構(gòu)造，其特征在于所述 的加勁肋（3)與腹板（4)用角鋼（2)連接為：角鋼（2) -肢與腹板（4)用螺栓（7)連接、另 一肢用結(jié)構(gòu)膠（6)粘結(jié)在加勁肋（3)上；所述的加勁肋（3)與翼緣板（1)用角鋼（2)連接 為：角鋼（2) -肢與加勁肋（3)通過螺栓（7)連接、另一肢通過結(jié)構(gòu)膠（6)粘結(jié)在翼緣板 Q)上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼橋面外變形疲勞的冷加固構(gòu)造，其特征在于所述的加 勁肋（3)與翼緣板（1)用角鋼（2)連接為：角鋼（2)的一肢與翼緣板（1)用結(jié)構(gòu)膠（6)粘 結(jié)并用螺釘（8)固定、另一肢與加勁肋（3)用螺栓（7)連接。
【文檔編號】E01D19/12GK104060550SQ201410309258
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】王春生, 王茜, 魏曉強(qiáng), 孫宇佳, 段蘭, 翟慕賽, 趙金偉 申請人:長安大學(xué)