[发明专利]一种正交异性钢桥面板结构

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种正交异性钢桥面板结构。

背景技术

正交异性钢桥面板(以下简称“钢桥面板”)是由互相垂直的顶板、纵肋和横隔板通过焊缝连接组成一体而共同工作的结构形式，具有自重轻、承载能力大、适用范围广、施工速度快、造型美观等特点。

然而，随着钢桥面板的广泛应用和在役时间的不断增长，近年来，钢桥面板的疲劳问题越来越突出。在钢桥面板出现的各种疲劳病害中，出现最多且危害最大的一类是钢桥面板顶板与纵肋连接处的疲劳裂纹。顶板-纵肋连接处裂纹通常在顶板底面向顶板上表面方向扩展，直至贯穿顶板母材，且同时延纵桥向两侧发展。顶板疲劳裂纹发展到一定程度可能造成整个桥面系的坍塌，特别是萌生于焊根的顶板裂纹，由于在纵肋内侧不易检查，而且会造成纵肋积水等问题，其危害往往更大。1997年，荷兰开启桥在仅使用了7年后就出现了这种裂纹，特别是在横隔板附近，随后荷兰、日本等国又有10多座桥出现了类似的病害，我国的部分桥梁也有类似病害。

钢桥面板直接承受轮载作用时，顶板与纵肋之间会发生较大的面外变形。由于顶板与纵肋的板厚相对较薄，面外变形在纵肋与面板的连接焊缝处会引起较高的局部弯曲应力，焊根或焊趾部位容易发生开裂。梯形肋、U型肋以及V型肋等闭口纵肋只能从外侧采用单面部分熔透焊进行连接，现行规范要求焊缝达到80％肋板厚度，留下的未熔合部分自身形成一个天然的初始裂纹，成为疲劳裂缝源，这是导致顶板-纵肋焊缝处容易疲劳开裂的主要原因之一。因此亟需改善桥面板在使用过程中由于应力集中容易产生疲劳裂纹的问题，从而提高整个钢桥面板的受力能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、采用栓焊开合式纵肋且施工周期短的正交异性钢桥面板结构，以解决现有技术中钢桥面板易发生疲劳开裂及维修困难等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的，一种正交异性钢桥面板结构，包括顶板、若干L形纵肋、若干底板和若干横隔板。

所述顶板为平直钢板。所述L形纵肋布置在顶板下方，沿横桥向间隔出现。所述L形纵肋包括竖直段和平直段。所述竖直段通过双面角焊缝与顶板焊接。

所述底板为平直钢板。所述底板布置在L形纵肋下方，沿横桥向间隔出现。每块底板与若干L形纵肋的平直段相触。每块底板和对应的若干L形纵肋通过若干高强螺栓连接在一起。每块底板上均开有若干供高强螺栓穿过的螺栓孔Ⅱ。所述平直段与底板相触部分对应开有供高强螺栓穿过的螺栓孔Ⅰ。每一个高强螺栓依次穿过螺栓孔Ⅰ和螺栓孔Ⅱ后，旋入螺母。每块底板与对应L形纵肋以及顶板组合为多箱室结构。所述多箱室结构的断面呈逐一连接的矩形。

所述若干横隔板在顶板下方沿纵桥向上间隔布置。所述横隔板按照多箱室结构的形式切孔。所述多箱室结构连续穿过这些横隔板。所述横隔板切孔处与多箱室结构四周焊接，顶部与顶板焊接。

进一步，所述螺栓孔Ⅰ在平直段上沿纵桥向等距分布。

进一步，所述顶板、L形纵肋、底板和横隔板均板厚均匀。

进一步，所述顶板的厚度为14～20mm。L形纵肋的厚度为8～12mm。所述底板的厚度为14～20mm。所述横隔板板厚10～20mm。

进一步，所述L形纵肋采用传统冷弯加工。所述纵肋的竖直段端部开设有坡口，坡口角度为30°～60°。

进一步，所述纵肋采用热轧一体成型。

本发明还公开一种关于上述正交异性钢桥面板结构的施工方法，包括以下步骤：

1)工厂制作顶板、L形纵肋、底板和横隔板。

2)工厂预制螺栓孔Ⅰ和螺栓孔Ⅱ。

3)工厂或施工现场对顶板和L形纵肋实施焊接。

4)工厂或施工现场对L形纵肋和底板实施栓接。

5)工厂或施工现场对横隔板和多箱室结构以及顶板实施焊接。

本发明的技术效果是毋庸置疑的：

A)纵肋与顶板接头采用双面焊接，抗疲劳性能优于单侧熔透焊闭口肋，可以有效解决集中轮载作用下纵肋与顶板接头开裂问题；

B)L形纵肋与底板组成闭口肋，具有较高的抗弯和抗扭刚度；

C)L形纵肋与底板采用螺栓连接为维修加固提供便利条件。一方面为闭口肋内部检测提供可能性，另一方面提供增加底板厚度的加固方法；

D)相对于钢桥面板焊接工艺，采用高强螺栓对制造要求较低。同时栓接方式的采用直接从根本上摒弃传统焊接必然存在的先天缺陷，采用栓焊结合可以有效提高钢桥面板的抗疲劳性能；

E)拼装式结构化整为零，便于工业化制造、运输方便。