[发明专利]钢吊车梁和钢轨的抗疲劳连接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢吊车梁和钢轨的抗疲劳连接方法，适用于钢结构工业厂房的技术领域。

背景技术

在工业厂房中，钢吊车梁的应用十分广泛，其能否正常运行，直接影响到工厂的安全生产。然而，现实中很多钢吊车梁并未达到设计使用年限就发生早起破坏，其中80-90％是由于疲劳效应引起的。研究表明，工业建筑中的钢吊车梁尤其是大吨位重量级工作制或超重量级工作制的吊车梁，疲劳损伤严重。由于吊车梁在行进过程中存在锤击现象，因此使得受拉的下翼缘没有出现疲劳损伤，而与吊车轨道接触的上翼缘与腹板的连接焊缝、上翼缘与加劲肋的连接出现疲劳破坏的现象。此外，吊车梁在安装与制作过程中产生的技术偏差会使吊车梁运行的竖向载荷偏心作用在吊车梁上，从而在吊车梁的上部区域产生局部的扭转作用。再加上吊车行驶期间的卡轨力及吊车横向水平力均加重了这种扭矩作用，会造成严重的局部应力集中，由此导致了疲劳现象的发生。

如图1所示，其中显示了现有技术中钢吊车梁和钢轨的一种连接方法。如图所示，钢轨10置于钢吊车梁的上翼缘的上表面中间位置，钢吊车梁的腹板20两侧间隔设置有加劲肋30，加劲肋30的上缘顶靠钢吊车梁的上翼缘并与其焊接。钢轨10的两个下肢通过压板103压置在钢吊车梁的上翼缘上，压板103通过螺栓104穿透钢吊车梁的上翼缘固定，压板103的上下两侧分别设置上垫板102和下垫板101。该方案中由于钢轨10直接置于钢吊车梁上，所以两者之间会形成硬接触，导致了钢吊车梁的上翼缘和腹板之间形成应力集中，容易导致疲劳现象的产生。

中国专利201310039715.3中公开了一种钢吊车梁疲劳破坏加固方法，如图2所示，其中将角钢3放置于出现裂缝的上翼缘1和腹板2的连接处，在腹板2两侧，角钢3对称设置，用高强螺栓6将腹板2、上翼缘1和角钢3连接成一体，高强螺栓6拧紧后再焊死，从而有效延长了吊车梁的使用寿命。

上述现有技术中的钢结构疲劳加固方法如焊接、螺栓连接均存在一定的局限性，例如焊接会导致焊缝缺陷和残余应力、容易产生新的疲劳裂纹源、施工难度大、质量难以保证等，螺栓连接需要在原结构上开孔从而削弱截面、容易发生应力集中、受限于作业空间、容易应力松弛等。因此寻求一种经济、高效的抗疲劳连接方法是本领域迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明为了克服现有技术中的上述缺陷，提出了一种尽量避免采用螺栓和焊缝连接的抗疲劳连接方法，能够极大地增强结构的抗疲劳性能。

根据本发明的钢吊车梁和钢轨的抗疲劳连接方法，钢轨放置于钢吊车梁的上翼缘的上表面中间位置，钢吊车梁的腹板两侧间隔设置有加劲肋，钢轨的两个下肢通过压板压置在钢吊车梁的上翼缘上，压板通过螺栓穿透钢吊车梁的上翼缘固定，压板的上下两侧分别设置上垫板和下垫板；在钢轨和钢吊车梁的上翼缘之间设有含橡胶颗粒的沥青混凝土层，在钢吊车梁的上翼缘和腹板连接位置处设有L型角钢，L型角钢相对于腹板对称地设于两侧并紧邻加劲肋，L型角钢的两个分肢通过粘钢胶分别与上翼缘的下表面和腹板粘结。

优选地，L型角钢的两个分肢之间设有斜撑板，斜撑板的两端分别与L型角钢的两个分肢焊接。钢吊车梁的上翼缘的上表面上还可以设有浇筑在沥青混凝土层中的预埋件。优选地，L型角钢的两个分肢长度相同，钢吊车梁的上翼缘的宽度、单个加劲肋的宽度、L型角钢分肢的长度之比为4：1.5：1。

优选地，所述沥青混凝土层采用石油沥青、双酚A型环氧树脂和水泥作为主粘结材料，由石油沥青、双酚A型环氧树脂、聚酰胺固化剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯增韧剂、硅烷偶联剂、粒径在1-2.5mm的丁苯橡胶颗粒、粒径在3-3.5mm的碎石子、50-60目的碳化硅粉末、水泥、长度为13-25mm的碳纤维、粉煤灰组成，制备时分别制备第一组分和第二组分，第一组分和第二组分的质量比为1：1.6，其中：

第一组分由石油沥青、双酚A型环氧树脂、聚酰胺固化剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯增韧剂、硅烷偶联剂按照质量比为1：0.6：0.15：0.08：0.05组成；

第二组分由粒径在1-2.5mm的丁苯橡胶颗粒、粒径在3-3.5mm的碎石子、碳化硅粉末、水泥、碳纤维、粉煤灰按照质量比为1：1：0.3：0.15：0.1：0.26组成；

其制备过程和施工方法如下：

(1)在反应釜中将石油沥青和双酚A型环氧树脂混合加热至135℃，然后依次间隔35-40秒加入甲基丙烯酸缩水甘油酯增韧剂、硅烷偶联剂和聚酰胺固化剂，充分搅拌后加热至150℃，制得第一组分备用；

(2)将第二组分中的各组分按照对应的质量比混合均匀；