[实用新型]一种桥梁钢箱梁顶板变截面U型加劲肋结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及桥梁建筑结构，具体是指一种桥梁钢箱梁顶板变截面U型加劲肋结构。

背景技术

自改革开放以来，我国的公路建设事业快速发展，桥梁作为公路建设的重要组成部分也得到了相应的发展，而正交异性板由于具有重量轻、承载能力大等优点，在钢桥的建设中得到了广泛的应用。但在近年受交通的快速增长及超载超限的影响下，我国已建成的钢桥中，部分正交异性钢桥面板已观察到纵肋与桥面板的连接处有不同程度的疲劳裂纹。尽管钢桥面板的总体构造大体相同，但是纵肋形式、纵肋与横肋的连接等局部构造细节还是有所区别，为此，研究出合理的纵肋结构，具有重要的意义。

现代正交异性钢桥面板的纵向加劲肋有两种类型：开口肋，闭口肋；开口加劲肋截面主要形式有I型钢、T型钢、角钢、球扁钢等，闭口加劲肋截面主要形式有矩形、V型和U型等。由于闭口加劲肋能提供较大的抗扭刚度和抗弯刚度，能改善整个桥面钢板的受力状态，减小钢板的应力，因此成为现代正交异性板首选的加劲肋截面形式，目前最常用的截面形式是闭口U型加劲肋。

现有技术中常见的等截面U型加劲肋如图1至图3所示，包括钢箱梁顶板1和U型加劲肋，U型加劲肋由一体浇铸成型的U型腹板2和底板3组成，U型腹板2的开口端与钢箱梁顶板1相焊接，焊接后的U型腹板2为封闭结构，U型腹板2整体均为壁厚相等的等厚腹板体，壁厚T1通常为8mm，焊缝4通常只能达到6～7mm，剩下约1～2mm的未熔合部分。

然而上述的等截面U型加劲肋在近年来国内外出现不少关于疲劳病害的报道，造成钢桥面板的疲劳寿命远小于桥梁主体要求的设计使用年限。经验表明，上述的等截面U型加劲肋中，钢箱梁顶板与U肋焊缝处的裂缝数量多、危害大、修复困难，产生这种疲劳裂缝的原因：一是由于U型加劲肋为闭口结构，U肋只能从外侧单面施焊，普遍采用75～85%的部分熔透焊，留下15～25%的未熔合部分，大约1～2mm，这1～2mm的未熔合部分本身形成一个天然的初始裂纹，成为疲劳裂缝源，在车轮荷载反复作用下，导致顶板与U肋焊缝处容易疲劳开裂；二是U肋的顶板焊缝部分与U肋非焊接部位相比其截面厚度减少1～2mm，截面积减小，造成连接处有一定偏心，该处偏心会导致附加弯矩形成应力集中，从而诱发裂缝。疲劳裂缝产生以后，将降低桥面板刚度并直接导致桥面铺装损坏，反过来铺装损坏也加剧桥面板的裂缝发展，加剧疲劳寿命的减少，国内很多钢箱梁桥面铺装经常维修就是这个问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种桥梁钢箱梁顶板变截面U型加劲肋结构，在U肋与面板连接部位适当加厚，局部成为变截面，使得焊接熔透部分厚度与U肋厚度相当，减少因该处偏心而产生的附加弯矩，降低疲劳应力幅，提高疲劳强度。

本实用新型的上述目的通过如下技术方案来实现的：一种桥梁钢箱梁顶板变截面U型加劲肋结构，包括钢箱梁顶板和U型加劲肋，U型加劲肋由一体成型的U型腹板和底板组成，U型腹板的开口端与所述的钢箱梁顶板相焊接，焊接后的U型腹板为封闭结构，所述U型腹板在靠近底板一端的部位为壁厚相等的等厚腹板体，其特征在于：所述U型腹板在靠近钢箱梁顶板一端的部位为壁厚不等的变截面的变厚腹板体，所述变厚腹板体的壁厚大于所述等厚腹板体的壁厚，并且变厚腹板体的壁厚沿着自底板向钢箱梁顶板的方向逐渐增厚，在与钢箱梁顶板相焊接的焊接部位的壁厚值达到最大值，所述的变厚腹板体能够保证U型腹板与钢箱梁顶板相焊接时的焊接熔透部分的厚度与等厚腹板体的壁厚基本相等，减少因焊接处偏心而产生的附加弯矩，以提高结构整体的抗疲劳强度。

本实用新型变截面U型加劲肋结构的对传统的U型加劲肋进行构造改进，在U型加劲肋与桥面板连接部位适当加厚，即将其局部改为变截面，然后对其进行坡口焊接。本实用新型中，所述变厚腹板体在与钢箱梁顶板相焊接的焊接部位的壁厚值为等厚腹板体的壁厚值的1.2～1.3倍。

本实用新型中，所述变厚腹板体的高度在20～30mm范围内。

本实用新型中，所述的U型腹板和底板一体浇铸成型。

本实用新型中，所述变厚腹板体相对于等厚腹板体的增厚方式为内壁增厚，即所述变厚腹板体外壁的走向与等厚腹板体外壁的走向相重合，所述变厚腹板体的内壁相对于等厚腹板体的内壁进行加厚。

与传统的U肋方案比较，本实用新型的变截面U型加劲肋结构，通过局部变截面与桥面顶板之间的坡口焊，使得焊接熔透厚度与U型加劲肋厚度相当。解决了传统U型加劲肋与顶板焊接后，而造成焊缝处截面削弱和传力偏心等缺陷，减少了因附加弯矩造成的应力集中，降低了疲劳应力幅，提高了疲劳强度，提高了桥面铺装的耐久性，减少了后期的维护费用。