一种双肋型纵肋及桥面结构制造技术

本申请公开了一种双肋型纵肋及桥面结构，解决了现有纵肋及钢桥面板抗疲劳性能差的问题，其技术方案要点是提供了一种新型的双肋型纵肋，包括闭口肋、开口肋和耳板，所述闭口肋和开口肋通过耳板连接，所述闭口肋、开口肋及耳板三者为一体材料；所述闭口肋具有侧腹板，耳板一端与侧腹板上端连接，耳板与侧腹板具有第一转角α；所述开口肋与耳板的另一端相连，所述开口肋与耳板具有第二转角θ；所述耳板上具有多个连接孔。以及提供一种采用该纵肋的桥面结构，通过采用耳板连接，释放了一侧的应变、提高抗疲劳性能，同时耳板另一侧利用邻近的闭口肋的连接即在不增加连接数量的条件下，增加开口肋作为副肋，起到了进一步强化构造的功效。起到了进一步强化构造的功效。起到了进一步强化构造的功效。

【技术实现步骤摘要】
一种双肋型纵肋及桥面结构


[0001]本申请涉及正交异性桥面结构领域，尤其涉及一种新型纵肋和桥面结构。

技术介绍

[0002]正交异性桥面结构是一类主要通过焊接连接将顶板、纵肋和横肋隔板连接成在纵向和横向满足不同受力需求的板结构，纵向刚度需求大，因此，在纵向布置纵肋。横向刚度需求相对小，每隔一定距离布置一道横肋隔板，以此达到降低结构自重的目的。正交异性桥面结构由于自重轻，承载能力大等优点广泛用于桥梁的桥面体系，尤其是大跨径桥梁。
[0003]正交异性桥面结构虽然优点众多，但其疲劳开裂问题一直难以解决。如何提高正交异性桥面结构耐久性，解决疲劳问题，长期以来一直都是一个被重点关注的技术问题和研究热点，其技术经济的合理性更是困扰着设计的一个难题。
[0004]大量研究表明，加劲肋纵肋和横肋的构造形式与焊接构造细节是疲劳问题的主要原因。
[0005]纵肋的两种主要形式包括开口肋和闭口肋。闭口肋具有较高的抗扰和抗扭刚度，较高的抗扭刚度使得闭口肋能更好地传递集中横向荷载，从而减少桥面板上的应力。此外，闭口肋还具有焊缝少、扭转小、用钢少等优点。
[0006]闭口肋体系由于与顶板形成封闭的内腔，焊接时常常采用纵肋与面板单面部分熔透焊接，通常要保持75％熔透率，由于纵肋本身板厚只有6
‑
8mm左右，要保证1.5
‑
2mm的未熔透部分，在焊接时很难控制精度，实际往往容易焊穿或未达到要求的焊透率；并且，初始的未焊透部分即为初始裂纹，这种焊接方式容易诱发疲劳开裂，且未焊透部分在纵肋内侧，即使开裂也难以发觉，因此需要制造商在制造时始终如一的保持高质量。
[0007]其次，由于闭口肋的几何形状和固有的抗扭强度，闭口肋桥面板容易产生局部变形和应力，如图1所示的桥面结构，包括顶板200，纵肋100和横隔板300，为受轮载时传统闭口肋在纵肋与横肋交叉部位，即支点位置的典型的变形图，纵肋不断发生鼓曲、扭转等变形，容易造成纵肋与顶板焊缝、纵肋与横肋连接处产生疲劳开裂。
[0008]其次，闭口肋桥面体系，闭口肋通常采用横向等间距布置，因而桥面宽度理论上要求是有效宽度的整数倍，而事实上很难做到如此。
[0009]开口肋体系主要有两个缺点，首先，它的抗扭刚度较闭口肋差，意味着它在肋与相邻肋之间传递横向荷载如轮载的效率不是很高，这将导致所需纵肋的数量增多，横肋间距变小，从而每平方英尺较闭口肋需要更多的钢材。其次，开口肋体系所需的焊接总量也大约是闭口肋的二倍，即一对垂直的开口肋与面板需要4条焊缝，而与之相对应的闭口肋只需2条焊缝。
[0010]如何构造高性能的肋型，以及改善纵肋与顶板焊接构造是研究钢桥面板疲劳问题的重点方向之一。

技术实现思路

[0011]本申请针对现有纵肋及钢桥面板抗疲劳性能差的缺陷，提供了一种新型的双肋型纵肋及采用该纵肋的桥面结构，通过采用耳板连接，释放了一侧的应变、提高抗疲劳性能，同时耳板另一侧利用邻近的闭口肋的连接即在不增加连接数量的条件下，增加开口肋作为副肋，起到了进一步强化构造的功效。
[0012]为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：
[0013]本申请一方面提供了一种双肋型纵肋，包括闭口肋、开口肋和耳板，所述闭口肋和开口肋通过耳板连接，所述闭口肋、开口肋及耳板三者为一体材料；所述闭口肋具有侧腹板，耳板一端与侧腹板上端连接，耳板与侧腹板具有第一转角α；所述开口肋与耳板的另一端相连，所述开口肋与耳板具有第二转角θ；所述耳板上具有多个连接孔。
[0014]作为优选，所述闭口肋两侧均设置耳板和开口肋。该结构更加对称，相当于在闭口纵肋两侧增加了两道开口肋，显著提高了其纵向抗弯和抗扭转刚度，延长纵桥向应力影响线，使纵肋的纵向传力性能更优，同时，此处增加了副肋而利用邻近的闭口肋的连接即在不增加连接数量的条件下，起到了进一步强化了构造的功效，再次，通过耳板外伸，纵肋与顶板的连接点外移，顶板的实际跨度缩小，因而采用薄顶板也能实现大纵肋正交异性桥面板结构，整体用钢量减少。
[0015]作为优选，所述第一转角α的外轮廓半径为R1，内轮廓半径为R2，耳板板厚为t，R1
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R2＜t。通过缩小第一转角外转角半径和内转角半径之间的差距(正常情况为1倍板厚)，将该差距不断缩小有利于转角承托受力性能，甚至采用外轮廓半径等于或小于内轮廓半径的逆向设计，有效规避纵肋侧腹板附加弯矩的产生，使得纵肋既可以用转角来承担加载时的应变，又不产生面外变形。
[0016]作为优选，所述侧腹板的高度与板厚之比大于40。通过纵肋构造局部加强及由于母材的成型转角对承担纵肋转动不敏感的特性，纵肋侧腹板的高度与板厚之比可突破传统高厚比40的限制，提高了纵肋的截面惯性矩，减少了纵肋数量，从而减少了焊缝数量。
[0017]作为优选，所述耳板宽度为L，30mm≤L≤100mm。采用以上耳板宽度，既可以保证纵肋与顶板足够的连接强度不足，又结合正交异性钢桥面板的实际，在用钢量和纵肋刚度性能上达到较好的性价比。
[0018]作为优选，所述开口肋高h，h≥10mm。
[0019]作为优选，所述开口肋具有下翼缘，所述下翼缘由开口肋下端翻折而成。通过自身翻折下翼缘，制造简便，且进一步提高开口肋的截面惯性矩，从而增加纵肋整体的抗弯扭性能。
[0020]本申请另一方面提供了一种桥面结构，包括顶板和上述的纵肋，所述耳板与顶板的底面贴合并固定连接。
[0021]作为优选，还包括连接件，所述连接件与连接孔相匹配，所述耳板通过连接件与顶板固定连接。
[0022]作为优选，所述连接件为螺栓。采用螺栓连接，工业化、装配化程度高，尤其适用于钢混组合桥面结构，顶板上部浇筑混凝土同时将螺栓固定，不仅防止螺栓松动，同时提高混凝土与顶板的结合度。
[0023]作为优选，所述连接件为摩擦焊钉。螺栓连接等非焊接方式需要顶板开孔，由于顶
板为直接承受载荷的构件，开孔会大大弱化其刚度，连接孔内采用旋转的摩擦焊钉将纵肋与顶板连接，无需在顶板开孔，尤其适用于钢桥面板结构。同时，摩擦焊工业化、装配化程度更高，焊接质量不依赖于工人水平等不可控因素，焊接质量更稳定，且摩擦焊的强度高，尤其适用于恶劣受力环境。
[0024]作为优选，所述耳板通过在连接孔内熔焊与顶板固定连接。传统塞焊或熔焊虽然强度不及摩擦焊，但摩擦焊通常需要专用设备，适合在车间中进行焊接，传统熔焊等设备简单，适合现场作业，因而适用于该纵肋后期维护等应用场景。
[0025]与现有技术相比，采用了上述技术方案的纵肋及其与顶板的焊接结构，具有如下有益效果：
[0026]1、本申请让整体的闭口肋的一侧，通过在耳板上的连接，形成了半约束构造，利用无焊接的母材成型转角承担转动应力，一方面使得本侧的应变得到释放，因闭口肋为两侧连接的整体断面，故进一步引起了闭口肋另一侧的应变得到了部分释放，从而平衡及部分抵消了闭口肋肋壁内外面的应力与应变，由于闭口肋的二个肋壁是通过底部相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双肋型纵肋(1)，其特征在于：包括闭口肋(11)、开口肋(12)和耳板(13)，所述闭口肋(11)和开口肋(12)通过耳板(13)连接，所述闭口肋(11)、开口肋(12)及耳板(13)三者为一体材料；所述闭口肋(11)具有侧腹板(111)，耳板(13)一端与侧腹板(111)上端连接，耳板(13)与侧腹板(111)具有第一转角α；所述开口肋(12)与耳板(13)的另一端相连，所述开口肋(12)与耳板(13)具有第二转角θ；所述耳板(13)上具有多个连接孔(131)。2.根据权利要求1所述的双肋型纵肋(1)，其特征在于：所述闭口肋(11)两侧均设置耳板(13)和开口肋(12)。3.根据权利要求1所述的双肋型纵肋(1)，其特征在于：所述第一转角α的外轮廓半径为R1，内轮廓半径为R2，耳板(13)板厚为t，R1
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R2＜t。4.根据权利要求1所述的双肋型纵肋(1)，其特征在于：所述侧腹板(111)的高度与板厚之比大于40。5.根据权利要求1所述的双肋型纵肋(1)，其...

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