一种远角连接的纵肋和远角连接桥面结构制造技术

本申请公开了一种远角连接的纵肋和远角连接桥面结构，解决了传统正交异性桥面结构的纵肋与顶板连接的焊缝易疲劳开裂等问题，其技术方案要点为一种远角连接的纵肋，至少包括一个腹板和翻边，翻边位于腹板端部，纵肋由平钢板折弯或辊压而成，翻边和腹板具有转角α，90

A far angle connected longitudinal rib and far angle connected bridge deck structure

【技术实现步骤摘要】
一种远角连接的纵肋和远角连接桥面结构


[0001]本申请涉及桥梁工程领域，尤其是一种桥面结构及用于桥面结构的纵肋。

技术介绍

[0002]桥梁行业的正交异性钢桥面结构是一种在承受外部荷载的顶板的背部，采用各种加劲构造措施进行结构强化的非单层结构的加劲钢板构造，用于加强构件刚度并保证局部稳定所设置的板状加劲件。传统正交异性桥面结构包括顶板和加劲肋，加劲肋包括纵肋和横肋，顶板、纵肋和横肋组成协同受力的有机整体，板件间主要通过焊接进行连接。
[0003]正交异性钢桥面结构在相同荷载的作用下，应力比单钢板中的应力低得多，且比单钢板具有较大的截面惯性矩，这意味着比单钢板具有较大的刚度。但其也存在许多弊病，全世界范围内正交异性桥面都发生了大量的开裂和疲劳现象，且以此为主因引起了桥面铺装层的车辙、纵横向裂缝等各类通病，通病已成为其应用近70年以来的世界级顽症，多年以来且一直没有找到较完美的解决方案。
[0004]正交异性钢桥面结构的众多研究表明，引起疲劳通病的最主要因素有：纵肋尤其是纵肋的构造形式，以及各部件之间焊接或连接结构。
[0005]首先，现有纵肋侧壁与顶板竖直或倾斜相交布置于顶板的背面，顶板直接承受车轮载荷，纵肋腹板通过焊接与顶板固定连接,该构造形式导致纵肋腹板与顶板连接只能采用类似T形接头对接焊缝，很多高端焊接方式难以应用，现有常用焊接方式多为75％左右部分熔透焊，其熔深浅，焊缝总深度约为8mm左右，焊道截面小，焊材耗材、辅材、热输入量大。
[0006]如图1所示，现有焊缝位于纵肋200的腹板与顶板100的相交处，该处焊缝位于应力集中的敏感区域，当外部载荷作用在顶板上时，无论作用在相邻纵肋之间的顶板上，或者是作用在闭口纵肋内部的顶板上，顶板均会以相交点为支点发生滚转，在传统做法中，由于焊缝位于支点处，焊根或焊趾到支点的距离小，力臂短，焊根或焊趾承受的拉力大，在外部载荷反复作用下，焊缝极易从焊跟和焊趾萌生向顶板和纵肋腹板的疲劳裂纹。然而，现有纵肋和顶板的对接结构，很难增加焊道截面，焊缝强度不足。
[0007]虽然近年来发展了的双面焊、纵肋腹板上缘镦厚等方式，这些方式均旨在通过增大该处焊道截面面积，从而提高该处焊缝强度，以解决纵肋与顶板连接处的疲劳开裂问题。如专利CN201210467772.7公开了一种桥梁用热轧U型加强肋，采用矩形钢材胚料，通过多次热轧工艺，轧制出一种变截面的U肋，U肋顶端镦粗形成折翻边，以改善纵肋与桥梁接触面积小，应力集中的问题。现实中，U肋往往为定制产品，用量小，该专利类似热轧成型的工艺，虽然从理论上可以生产出各种断面的纵肋结构，但需要从原材料的源头增加钢厂的热轧工艺，设备投入大，成本高昂，并不适用于实际生产。

技术实现思路

[0008]本申请的专利技术目的是为了解决传统正交异性桥面结构的纵肋与顶板连接的焊缝易疲劳开裂等问题，提供一种远角连接的纵肋和采用该纵肋的桥面结构，纵肋通过翻边与
顶板连接，使其连接位置远离纵肋腹板转动支点，即应力敏感区域，显著降低了顶板与纵肋连接处疲劳开裂发生的概率。
[0009]为了实现上述专利技术目的，本申请采用了以下技术方案：
[0010]本申请第一方面提供了一种远角连接的纵肋，至少包括一个腹板和翻边，所述翻边位于腹板端部，所述纵肋由平钢板折弯或辊压而成，所述翻边和腹板具有转角α，90
°
≤α≤135
°
；
[0011]所述翻边上具有多个连接孔，所述腹板厚度的中心线与翻边顶面所在平面的交点为C，C点到连接孔的最短距离为d1，腹板板厚为t，t≤d1≤5t。
[0012]作为优选，所述C点在翻边顶面内。以保证C点不脱空，C点脱空将引起纵肋面外变形的附加弯矩，对纵肋肋臂的屈曲稳定非常不利，且易引起连接部位的长期单向应力，对连接点的疲劳不利。
[0013]作为优选，所述腹板和翻边的外转角半径R为0.5t～0.75t。该转角半径范围的设置，减少了纵肋腹板向内变形的概率，因纵肋腔内无专项支撑构造，向内屈曲将造成肋壁失稳状态，而上述转角半径增大了肋壁向外变形的概率，尤其在纵肋与横肋交叉处受力更大，而上述部位向外变形是有横肋腹板约束的，这样就确保了纵肋腹板的稳定性和纵肋功能的稳定发挥。而当R小于该范围时，纵肋将因母材蠕变的有限性，容易产生成型缺陷，且该缺陷位于肋内，不易检查、发现、和修复，当R大于0.5t时，该缺陷明显减少。当R大于0.75t时，造成纵肋肋壁在其延伸的投影方向有效支撑截面减少，肋壁产生较大的转动扭矩，当该扭矩超过肋壁高厚比所对应的稳定临界点时，纵肋肋壁将极易发生失稳，本申请有效规避了上述风险的发生。
[0014]作为优选，所述纵肋为闭口肋。对于闭口纵肋，由于两侧的焊缝外移，相邻纵肋之间实际的间距变小，顶板的跨度减小，纵肋能够突破高厚比、长厚比、宽厚比的制约，向大纵肋发展，增大单肋的惯性矩，不仅能够减少横肋节点、减少焊缝、减少零件数量等，在整体结构连续性更佳、对下部构造不敏感。
[0015]作为优选，所述纵肋高度与板厚之比大于45。传统设计主要因顶板与纵肋焊缝敏感原因，限制了纵肋效能的发挥，本申请在顶板与纵肋焊缝敏感问题解决之后，突破了传统结构纵肋高厚比的限制，正交异性钢桥面板采用薄肋壁，厚下翼缘的更高性能的高大纵肋成为了现实。
[0016]作为优选，所述纵肋为开口肋。采用了带翻边的开口肋与顶板的连接方式多样化，可设计性更强，尤其适用于桥梁悬臂段的应用。
[0017]本申请另一方面，提供了一种远角连接桥面结构，包括顶板和上述任一项所述的纵肋，所述翻边与顶板的底面贴合，所述连接孔内设置连接件，所述纵肋与顶板通过连接件固定连接。
[0018]作为优选，所述连接件为摩擦焊盘，所述摩擦焊盘通过旋转摩擦焊接将所述纵肋和顶板固定连接。采用摩擦焊盘连接，尤其适用于钢桥面结构，由于钢桥面结构的顶板为直接结构受力件，在顶板上开孔会弱化顶板的刚度，无需在顶板开孔就实现高强度的焊接。其次，多个纵向间隔的焊盘形成独立的焊岛，规避了传统角焊缝抗疲劳性能差、裂缝易延伸发展的缺点，且焊岛与焊岛之间通过工件自身刚度形成岛链结构，既利于整体构造的形成，又利用焊岛之间的母材应变，隔断焊岛与焊岛的裂缝发展的概率；通过该中间体焊盘，只需输
入极小的能量使其旋转，达到将两个大型工件，尤其是长、大、重的工件，以及非圆形的工件焊接的目的，显著拓展了摩擦焊的应用范围，使得该高端焊接工艺应用于桥梁等常用金属构件成为现实；摩擦焊相对于传统熔焊，属于固态焊接，焊接时杂质气孔被打碎挤出，焊缝的初始缺陷是疲劳开裂的主要因素之一，采用摩擦焊，其焊接强度高，抗疲劳性能佳，能有效提高钢桥面的抗疲劳性能。
[0019]作为优选，所述摩擦焊盘靠近顶板的端面为内凹面。因外侧线速度较大、输入能量大，融化快，中心线速度为0，输入能量小，融化慢，所以传统摩擦焊的纯圆平面不能达到深度嵌入母材的效果，或中心区域限制了其深度嵌入的效能。
[0020]本申请实施例焊盘端面采用沿着边缘向圆心方向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种远角连接的纵肋，至少包括一个腹板(21)和翻边(22)，所述翻边(22)位于腹板(21)端部，所述纵肋(2)由平钢板折弯或辊压而成，所述翻边(22)和腹板(21)具有转角α，90
°
≤α≤135
°
，其特征在于：所述翻边(22)上具有多个连接孔(23)，所述腹板(21)厚度的中心线与翻边(22)顶面所在平面的交点为C，C点到连接孔(23)的最短距离为d1，腹板板厚为t，t≤d1≤5t。2.根据权利要求1所述的远角连接的纵肋，其特征在于：所述C点在翻边(22)顶面内。3.根据权利要求1所述的远角连接的纵肋，其特征在于：所述腹板(21)和翻边(22)的外转角半径R为0.5t～0.75t。4.根据权利要求1所述的远角连接的纵肋，其特征在于：所述纵肋(2)为闭口肋。5.根据权利要求4所述的远角连接的纵肋，其特征在于：所述纵肋(2)高度与板厚之比大于45。6.根据权利要求1所述的远角连接的纵肋，其特征在于：所述纵肋(2)为开口肋。7.一种远角连接桥面结构，包括顶板(1)和若干权利要求1
‑
6任一项所述的远角连接的纵肋，其特征在于：所述翻边(22)与顶板(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙天明，喻文杰，
申请(专利权)人：浙江中隧桥波形钢腹板有限公司，
类型：发明
国别省市：