一种抗疲劳的钢桥面板制造技术

本发明专利技术涉及一种抗疲劳的钢桥面板，包括钢板、桥面铺装层和多个闭口形纵向加劲肋；纵向加劲肋沿钢桥的纵向方向间隔设置，沿纵向方向的相邻纵向加劲肋之间的空间内，设置有沿钢板横向方向焊接于钢板上的倒T型横向加劲肋；在横向加劲肋的腹板两侧上下、左右对称地间隔设置有4块加强板，左右对称的两块加强板构成完整的抛物线状；纵向加劲肋与钢板之间、横向加劲肋与钢板之间都采用全熔透焊缝连接；碳纤维增强复合材料通过环氧树脂粘结剂分别横向和纵向交叉粘贴在钢板和纵向加劲肋的下表面上。采用本申请中的抗疲劳的钢桥面板，不仅能够提高主体结构的承力性能，更能够有效地提高其抗疲劳性能，具有广阔的市场应用前景。

An anti fatigue steel bridge deck

The invention relates to a fatigue-resistant steel bridge deck including steel plate, deck pavement and a plurality of closed longitudinal stiffening ribs; longitudinal stiffening ribs are spaced along the longitudinal direction of the steel bridge, and inverted T-shaped transverse stiffening is arranged in the space between adjacent longitudinal stiffening ribs along the longitudinal direction, and welded on the steel plate along the transverse direction of the steel plate. Four stiffening plates are arranged symmetrically on both sides of the web of the transverse stiffening rib, and the two stiffening plates form a complete parabola. Full penetration welds are used between the longitudinal stiffening rib and the steel plate, and between the transverse stiffening rib and the steel plate. Carbon fiber reinforced composites are bonded by epoxy resin. The agents are pasted vertically and horizontally on the lower surface of the steel plate and longitudinal stiffener. Adopting the fatigue-resistant steel bridge deck in this application can not only improve the bearing capacity of the main structure, but also effectively improve its fatigue-resistant performance. It has a broad market prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种抗疲劳的钢桥面板
本专利技术涉及一种抗疲劳的钢桥面板，适用于桥梁工程的

技术介绍
钢桥面板一般由钢板和焊接于钢板上的纵肋和横肋组成，钢板上面设置有桥面铺装层。纵向加劲肋与主梁平行，其可以是开口肋，也可以是闭口肋(如图1所示)。横向加劲肋与主梁垂直，为了增大梁的整体刚度和荷载横向分布，需要增大横肋的尺寸，比如可以在箱梁里面每隔一定距离设置横隔板。钢桥面板中，根据其纵向和横向单位宽度截面的刚度是否一样可以分为正交异性板和正交同性板。通常使用的是正交异性板，即相互垂直的两个方向上，其结构性能不同的板。经过多年使用以后，钢桥面板会出现耐久性差、锈蚀、开裂、疲劳等问题，其中疲劳问题是钢桥面板发展过程中的主要问题。正交异性板构造复杂、焊缝多、制造工艺难度高、组装精度要求高、焊接产生的残余应力高，再加上桥面板直接承受荷载的反复作用，在这些因素的影响下，正交异性板容易产生疲劳破坏。在车轮载荷的反复作用下，钢桥面板发生变形。由于纵肋、横肋是直接焊接在桥面板上，它们和焊缝都要随着桥面板的变形而变形。由于焊接产生的残余应力大，经过一段反复荷载作用后，焊缝周围区域开始出现裂纹，接着裂纹缓慢扩展，最后迅速疲劳断裂而破坏。因此，疲劳问题已经成为正交异性钢桥面板中面临的严重问题。如图1所示，其中显示了现有技术中的钢桥面板的示意图，其存在以下几个缺陷：(1)图1中的闭口肋在与钢桥面板焊接时，由于无法从闭口肋的内部焊接，而只能在外侧通过外焊缝将闭口肋与钢桥面板焊接，因此其焊接强度弱，容易导致疲劳裂纹的产生；(2)图1中的横隔板不是直接与钢桥面板焊接，而只是与闭口肋焊接，这样会导致更多焊缝的产生，况且这种焊缝的疲劳性能也比较差；(3)如图1所示的横隔板为横向设置的工字钢，其上没有设置任何的加劲肋，或者即便设置有加劲肋，也是在腹板的两侧构造性设置矩形板加劲肋，没有根据横隔板的受力性能针对性设计加劲肋的形状，不能充分发挥其抗疲劳性能；(4)图1所示的闭口肋与钢桥面板焊接后无其他补强措施，使得闭口肋与钢桥面板的整体疲劳性能不佳，焊缝容易在两者之间滋生和发展。因此，现有技术中需要一种抗疲劳性能更佳的钢桥面板，以解决现有技术中的上述问题。实践中，为了防止结构发生疲劳破坏，需要掌握结构材料在重复荷载作用下对疲劳的抵抗能力，即疲劳强度。一般是取真实结构的全尺寸模型或者缩小比例模型，在给定载荷下按照一定的加载频率进行疲劳试验，可以得出给定应力σ与破坏前的循环次数N之间的关系，称之为S-N曲线。根据S-N曲线，在稍小于某一应力值σ0时，N将趋于无穷大，此时结构将不会发生疲劳破坏，σ0被称为疲劳极限。
技术实现思路
本专利技术提供了一种抗疲劳的钢桥面板，其焊缝强度高、受力性能合理、抗疲劳性能优异，能够很好地克服现有技术中的缺陷，可以使得整个钢桥面板的抗疲劳性能得到很大的提升。根据本专利技术的抗疲劳的钢桥面板，包括钢板、铺设在钢板上方的桥面铺装层和焊接在钢板下方的多个闭口形纵向加劲肋，桥面铺装层和钢板之间设有胶粘剂；所述纵向加劲肋为倒等腰梯形，两条斜边与钢板焊接，短底边与两条斜边焊接。优选地，在等腰梯形的内部空间内设置与短底边和钢板平行的横板，所述横板和钢板之间的距离与所述横板和短底边之间的距离的比值为2S1/(2S2+3S1)，S1为等腰梯形的短底边长度，S2为等腰梯形的长底边长度；所述纵向加劲肋沿钢桥的纵向方向间隔设置，沿纵向方向的相邻纵向加劲肋之间的空间内设置有沿钢板横向方向焊接于钢板上的倒T型横向加劲肋，横向加劲肋的下翼缘低于纵向加劲肋的下边缘，使得纵向加劲肋能够置于横向加劲肋的腹板空间内；在横向加劲肋的腹板两侧上下、左右对称地间隔设置有4块加强板，所述加强板由两个互相垂直的直角边和连接两个直角边的端点之间的抛物线状的斜边围成，左右对称的两块加强板构成完整的抛物线状；所述纵向加劲肋与钢板之间、所述横向加劲肋与钢板之间都采用全熔透焊缝连接；碳纤维增强复合材料通过环氧树脂粘结剂分别横向和纵向交叉粘贴在钢板和纵向加劲肋的下表面上。优选地，每块加强板上设有圆形开孔；倒T型横向加劲肋的腹板和钢板之间还设有L型角钢；所述桥面铺装层采用纤维增强沥青混凝土，所述桥面铺装层与所述钢板之间采用所述环氧树脂粘结剂相互粘结。根据本申请的钢桥面板，具有以下技术优势：(1)在纵向加劲肋与钢板之间采用全熔透焊缝，解决了现有技术中只能在外侧形成单面焊缝的技术缺陷，焊接强度高、疲劳性能优异；(2)通过将纵向加劲肋沿钢桥的纵向方向间隔设置，并在间隔的空间内设置横向加劲肋，使得横向加劲肋和纵向加劲肋之间的焊缝减少、抗疲劳性能变好，同时在相同的高度空间内能够提高横向加劲肋的承载性能，有利于提高结构的整体受力性能和抗疲劳性能；(3)通过将横向加劲肋腹板空间内设置的左右对称的两块加强构成完整的抛物线状，以此尽可能地与结构的受力和变形特性相对应，使得加强板能够充分发挥其力学性能。(4)在闭口肋与钢桥面板的下表面上通过粘结剂横向和纵向交叉粘贴设置有碳纤维增强复合材料，以此形成完整的承力和抗疲劳体系。(5)通过使用本申请中特制的环氧树脂粘结剂粘贴碳纤维增强布，使得两者能够协调变形，并与钢板之间形成很强的粘结力。试验结果表明，不仅能够极大地提高结构的强度，而且还能够提高结构的抗疲劳性能，大幅降低应力幅。(6)通过使用本申请中特制的纤维增强沥青混凝土作为桥面铺装层，同时利用环氧树脂粘结剂作为桥面铺装层和钢桥面板之间的粘结剂，不仅使其能够牢固地粘结在钢板表面，而且由于其具有优异的抗疲劳性能，可以使得整个钢桥面板的抗疲劳性能得到很大的提升。采用本申请中的抗疲劳的钢桥面板，不仅能够提高主体结构的承力性能，更能够有效地提高其抗疲劳性能，具有广阔的市场应用前景。附图说明图1是现有技术中的钢桥面板的构造示意图。图2是本专利技术的抗疲劳的钢桥面板的构造示意图。图3是本专利技术的抗疲劳的钢桥面板的横截面示意图。图4是图2中所示的抗疲劳的钢桥面板的仰视图。图5是图4中A-A剖面的示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。如图2和3所示，根据本专利技术的抗疲劳的钢桥面板包括钢板2、铺设在钢板2上方的桥面铺装层1和焊接在钢板2下方的多个闭口形纵向加劲肋3，桥面铺装层1和钢板2之间设有胶粘剂。胶粘剂可以选择采用现有技术中已知的材料，不再赘述。纵向加劲肋3为倒等腰梯形，两条斜边与钢板焊接，短底边与两条斜边焊接。在等腰梯形的内部空间内设置与短底边和钢板平行的横板4，横板4和钢板2之间的距离与横板4和短底边之间的距离的比值为2S1/(2S2+3S1)，S1为等腰梯形的短底边长度，S2为等腰梯形的长底边长度。通过设置横板4，将倒梯形纵向加劲肋的内部空间分为上下两个惯性矩不同的梯形，使得纵向加劲肋3的刚度和抗疲劳性能得到提高，尤其是横板的设置位置，更是考虑倒等腰梯形的承载性能，使其能够发挥最大的承载效果和抗疲劳性能。本申请的专利技术人经过无数的实验验证，最终建立了如上所述关于横板设置位置的经验公式，实践效果非常好。另外一种方式是将横板4改成竖板，即沿着纵向加劲肋3的纵向方向设置与钢板2垂直的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗疲劳的钢桥面板，包括钢板、铺设在钢板上方的桥面铺装层和焊接在钢板下方的多个闭口形纵向加劲肋，桥面铺装层和钢板之间设有胶粘剂；其特征在于：所述纵向加劲肋为倒等腰梯形，两条斜边与钢板焊接，短底边与两条斜边焊接。

【技术特征摘要】
1.一种抗疲劳的钢桥面板，包括钢板、铺设在钢板上方的桥面铺装层和焊接在钢板下方的多个闭口形纵向加劲肋，桥面铺装层和钢板之间设有胶粘剂；其特征在于：所述纵向加劲肋为倒等腰梯形，两条斜边与钢板焊接，短底边与两条斜边焊接。2.根据权利要求1所述的抗疲劳的钢桥面板，其特征在于：在等腰梯形的内部空间内设置与短底边和钢板平行的横板，所述横板和钢板之间的距离与所述横板和短底边之间的距离的比值为2S1/(2S2+3S1)，S1为等腰梯形的短底边长度，S2为等腰梯形的长底边长度；所述纵向加劲肋沿钢桥的纵向方向间隔设置，沿纵向方向的相邻纵向加劲肋之间的空间内设置有沿钢板横向方向焊接于钢板上的倒T型横向加劲肋，横向加劲肋的下翼缘低于纵向加劲肋的下边缘，使得纵向加劲肋能够置于横向加劲肋的...

【专利技术属性】
技术研发人员：常好诵，赵晓青，
申请(专利权)人：中冶建筑研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11