钢箱梁结构及修复钢箱梁焊缝开裂的方法技术

本发明专利技术涉及钢箱梁技术领域，尤其涉及钢箱梁结构及修复钢箱梁焊缝开裂的方法，钢箱梁结构包括钢箱梁组件和纵向补强组件，钢箱梁组件包括桥面板和U肋，U肋的开口端与桥面板的底面连接形成横截面为环状闭合结构，纵向补强组件粘贴于桥面板与U肋上，以覆盖桥面板与U肋连接的焊缝。在现有技术中钢箱梁养护开展受限条件较多的情况下，纵向补强组件粘贴到钢箱梁疲劳开裂处，在焊接、栓接之外提供了其他可行的方案，起到结构补强，提高承载能力和限制裂缝发展的作用，达到可持续维护、无损维护和尽可能减少对交通通行影响的维修效果。

【技术实现步骤摘要】
钢箱梁结构及修复钢箱梁焊缝开裂的方法
本专利技术涉及钢箱梁
，尤其涉及钢箱梁结构及修复钢箱梁焊缝开裂的方法。
技术介绍
钢箱梁结构由顶板、底板、腹板、纵向加劲肋、横向加劲肋、竖向加劲肋等一系列部件组成，各部件可使用焊接工艺连接而成。由于钢箱梁焊接部位众多，受力复杂，而钢箱梁始终承受着车轮荷载的反复作用，加之焊接过程不确定性因素众多，焊缝处还可能存在焊接残余应力等一系列的影响，钢箱梁焊缝处经常成为结构最容易出现裂纹以及裂纹发展较快的部位。另一方面，大流量、重载交通也加剧了钢箱梁疲劳开裂的产生和发展，特别是对疲劳损伤起主导作用的重型交通量大幅度增加，导致采用钢箱梁截面形式的桥梁成为了钢材疲劳开裂的重灾区。桥面板与U肋之间焊缝开裂的处治一直是钢箱梁维修养护的重点和难点。受限于在役桥梁大流量、重载交通的特点，在相应疲劳裂纹处治中，无法采取长时间中断交通或影响通行的方式开展养护处治作业，降低通行影响成为了控制可行方案选择的重要因素。针对该类型裂纹的处治，常规的典型修复方法(裂纹焊合法、栓接补强钢板法、组合桥面铺装改造法)在养护开展中受限。1)焊接法是利用焊接方式，将开裂裂纹处理后重新焊合在一起。由于在相同位置重复施焊，热影响区域会扩大，补焊区的非均匀加热造成一定程度的成分偏析和结构应力，导致补焊区力学性能及微观组织与未补焊区的不同，影响焊接质量。根据相关研究结果，重复焊接会引起抗拉强度和伸长率的降低。除了上述工艺的损伤以外，施工的质量同样难以保障，一方面箱内养护采取仰焊施工质量难以保证，熔透不满足率及施工缺陷将会超过厂内加工。另一方面在不中断交通的情况下，桥面振动也会对焊接施工造成严重影响。2)栓接补强钢板是通过栓接的方式，在裂纹开展位置跨裂纹补强，起到替代补强作用。该方法需要在U肋及顶板对应位置开孔，会对现有钢结构造成局部削弱，同时螺栓孔处会有应力集中问题。其中对顶板的栓接需要破除顶板对应区域铺装，造成交通的中断。突出的螺栓头会在铺装层局部造成侵占，造成铺装受力薄弱环节。3)组合桥面铺装改造法是将现有铺装替换为超高性能混凝土铺装，增加铺装刚度、降低钢板应力，从而控制后续裂纹的发展。该方法需要对现有铺装进行破除，同时需要考虑所采用的超高性能混凝土铺装体系与原体系的兼容性问题。同样的长期封闭交通的要求，也限制了该方法的选用。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是现有的钢箱梁结构在焊缝开裂时修复难度大且修复工艺受限的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种钢箱梁结构，包括钢箱梁组件和纵向补强组件，所述钢箱梁组件包括桥面板和U肋，所述U肋的开口端与所述桥面板的底面连接形成横截面为环状闭合结构，所述纵向补强组件粘贴于所述桥面板与所述U肋上，以覆盖所述桥面板与所述U肋连接的焊缝。其中，所述纵向补强组件沿所述钢箱梁组件的长度方向延伸设置。其中，所述纵向补强组件包括在所述U肋两侧对称设置的两个补强件，所述补强件的一端粘贴于所述桥面板的底面，另一端粘贴于所述U肋的腹板的外表面。其中，还包括至少一个横向补强组件，所述横向补强组件垂直于所述桥面板设置，所述横向补强组件粘贴于所述桥面板与所述U肋的焊缝处，且在所述钢箱梁组件的横截面上环绕所述U肋。其中，每个所述横向补强组件沿所述钢箱梁组件的宽度方向设置，多个所述横向补强组件沿所述钢箱梁组件的长度方向依次分布设置。其中，所述横向补强组件上设有第一翼缘板和第二翼缘板，所述第一翼缘板粘贴于所述桥面板的底面，所述第二翼缘板粘贴于所述U肋的腹板的外表面。其中，所述横向补强组件包括多对子横向补强件，每对所述子横向补强件相对设置并拼合连接包围一个所述U肋。其中，相邻的两对所述子横向补强件之间通过紧固件连接。本专利技术还提供了一种修复钢箱梁焊缝开裂的方法，包括：沿钢箱梁的宽度方向，在桥面板与U肋的焊缝处粘贴包围所述U肋的横向补强组件；沿钢箱梁的长度方向，在桥面板与U肋上粘贴覆盖所述桥面板与所述U肋连接的焊缝的纵向补强组件。其中，在桥面板与U肋的焊缝开裂形成的裂缝的两端，沿钢箱梁桥的厚度方向向下钻孔。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下优点：本专利技术实施例的钢箱梁结构，在桥面板与肋板的焊接焊缝处增设纵向补强组件，纵向补强组件与原结构之间采取粘贴方式，即利用粘贴补强件的方式无损修复钢箱梁桥面板-U肋角焊缝开裂。粘贴补强件是利用高性能的结构粘结剂将高强材料与待加固结构连接，粘贴后的整体结构的平面传力形式代替传统焊接或栓接的集中传力形式，缓解应力集中状况，同时保证了对待修复部位无损处理，另一方面粘贴后的纵向补强组件可方便拆卸，为后续可能的其他替代处理方案预留了可能。在现有技术中钢箱梁养护开展受限条件较多的情况下，纵向补强组件粘贴到钢箱梁疲劳开裂处，在焊接、栓接之外提供了其他可行的方案，起到结构补强，提高承载能力和限制裂缝发展的作用，达到可持续维护、无损维护和尽可能减少对交通通行影响的维修效果。纵向补强组件的钢板厚度及长度根据受力需要确定，目的一是在沿钢箱梁组件横截面方向的车辆荷载作用下，利用纵向补强组件的横向支撑作用将桥面荷载直接传至U肋受力，改善桥面板与U肋的焊缝受力情况，并且保证原有的受力体系不发生大的转变；目的二是发挥纵向补强组件的刚度效果，来替代和补强裂纹处的刚度。通过粘钢补强的方式，能有效的减小桥面板变形及U肋应力，同等加载条件下，与原结构状态相比，在模拟车轮加载工况下，可以降低19％的桥面板变形和15％的U肋应力，在粘钢可靠的情况下，可以起到良好的结构补强及延缓疲劳发展的作用。除了上面所描述的本专利技术解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本专利技术的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。附图说明图1是本专利技术实施例钢箱梁结构具有纵向补强组件的结构示意图；图2是本专利技术实施例钢箱梁结构具有横向补强组件的结构示意图；图3是本专利技术实施例修复钢箱梁桥焊缝开裂时钻孔的结构示意图。1：钢箱梁组件；11：桥面板；12：U肋；2：纵向补强组件；21：补强件；3：横向补强组件；31：第一翼缘板；32：第二翼缘板；33：子横向补强件；4：紧固件；5：裂缝；6：钻孔。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢箱梁结构，其特征在于：包括钢箱梁组件和纵向补强组件，所述钢箱梁组件包括桥面板和U肋，所述U肋的开口端与所述桥面板的底面连接形成横截面为环状闭合结构，所述纵向补强组件粘贴于所述桥面板与所述U肋上，以覆盖所述桥面板与所述U肋连接的焊缝。/n

【技术特征摘要】
1.一种钢箱梁结构，其特征在于：包括钢箱梁组件和纵向补强组件，所述钢箱梁组件包括桥面板和U肋，所述U肋的开口端与所述桥面板的底面连接形成横截面为环状闭合结构，所述纵向补强组件粘贴于所述桥面板与所述U肋上，以覆盖所述桥面板与所述U肋连接的焊缝。


2.根据权利要求1所述的钢箱梁结构，其特征在于：所述纵向补强组件沿所述钢箱梁组件的长度方向延伸设置。


3.根据权利要求1所述的钢箱梁结构，其特征在于：所述纵向补强组件包括在所述U肋两侧对称设置的两个补强件，所述补强件的一端粘贴于所述桥面板的底面，另一端粘贴于所述U肋的腹板的外表面。


4.根据权利要求1所述的钢箱梁结构，其特征在于：还包括至少一个横向补强组件，所述横向补强组件垂直于所述桥面板设置，所述横向补强组件粘贴于所述桥面板与所述U肋的焊缝处，且在所述钢箱梁组件的横截面上环绕所述U肋。


5.根据权利要求4所述的钢箱梁结构，其特征在于：每个所述横向补强组件沿所述钢箱梁组件的宽度方向设置，多个所述横向补强...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏飞，周家刚，张革军，严兵，邢丹丹，胡斌，何超，章郝明，徐志民，李陆蔚，张啸晨，
申请(专利权)人：中交公路规划设计院有限公司，江苏苏通大桥有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11