[发明专利]一种改善钢箱梁疲劳性能的可替换构件及其施工方法

说明书

本发明公开一种改善钢箱梁疲劳性能的可替换构件及其施工方法，该构件包括与钢箱梁顶板(1.1)的下表面固定连接的纵肋保护段(3)，在纵肋保护段(3)下表面连接有上凹槽固定段(5.1)，在箱梁桥底板(1.2)的上表面固定连接有下凹槽固定段(5.2)，上凹槽固定段(5.1)和下凹槽固定段(5.2)通过伸缩卡位构件(4)相连接。使用时，钢箱梁顶板(1.1)所受局部荷载通过本装置，向钢箱梁腹板、钢箱梁底板(1.2)等处传递，从而避免疲劳裂缝的产生或扩展，达到改善疲劳性能的目的，且在车辆荷载作用下，可伸缩卡位构件(4)发生变形或者损坏后，可快速进行更换，便于实际应用。

技术领域

本发明涉及一种改善钢箱梁疲劳性能的可替换构件及其施工方法，属于桥梁工程领域。

背景技术

钢箱梁桥因其跨越能力强、力学性能优越，在国内外大跨径桥梁领域得到了广泛应用。目前钢箱梁桥顶板普遍采用正交异性钢桥面板，这种桥面板具有材料利用率高、适用范围广、承载能力大、行车舒适等优点，而最突出的缺点是易于疲劳开裂。疲劳开裂主要集中在顶板焊缝部位，一旦开裂，不仅裂缝数量众多，而且疲劳损伤严重、危害大。

疲劳裂纹的产生与钢箱梁桥在使用过程中所承受的车辆荷载、人群荷载、风荷载及地震荷载等因素都有关系。在各类作用的影响下，顶板与加劲肋焊缝处承受应力幅值不断变化的反复荷载，从而造成钢材局部组织永久变化，并形成疲劳裂纹。现有研究表明，钢结构焊缝处应力幅的大小与其疲劳寿命直接相关——所承受荷载产生的应力幅较大的钢结构的疲劳寿命较短。钢箱梁出现疲劳开裂，不但对结构的使用性和耐久性造成不利影响，还会造成安全隐患。此外，钢箱梁顶板开裂会诱发桥面铺装反射裂缝、坑塘等多种病害，进而影响行车平顺和通行安全。

钢箱梁桥的疲劳问题随着服役时间的增加逐步产生，钢箱梁出现疲劳开裂，就需要对疲劳裂纹进行检测、评估，以确定合理的维修策略。钢箱梁顶板焊缝一旦出现疲劳裂纹，通常应立即更换受损构件。但钢箱梁构造及制作工艺特殊，各构件通过焊缝连接且尺寸较大。此外大跨径桥梁通常是重要的交通干道组成部分，若中断交通更换构件将给社会带来巨大的经济损失，因此，损伤构件很难方便、及时地更换。一般对疲劳裂纹采取止裂或修复措施，以延长构件疲劳寿命，避免断裂及倒塌事故发生。钢箱梁疲劳开裂修复是恢复钢箱梁运营期间疲劳部位的正常受力，延长使用寿命的重要途径。目前已形成了裂缝焊合、局部补强、冲击裂缝闭合修复处理等为主的维护技术，而现有的钢箱梁疲劳开裂修补技术不但费时费力，而且经济成本也较高。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种改善钢箱梁疲劳性能的可替换构件及其施工方法，该构件改善疲劳性能效果好、施工简便、便于更换。

技术方案：本发明提供了一种改善钢箱梁疲劳性能的可替换构件，该构件包括与钢箱梁顶板的下表面固定连接的纵肋保护段，在纵肋保护段下表面连接有上凹槽固定段，在箱梁桥底板的上表面固定连接有下凹槽固定段，上凹槽固定段和下凹槽固定段通过伸缩卡位构件相连接。

其中：

所述的纵肋保护段设置在钢箱梁顶板与纵肋焊缝疲劳开裂处，纵肋保护段用高强度钢制作，并与钢箱梁顶板采用焊接连接或者铆钉连接，其形状为长槽型。

所述的在纵肋保护段下表面固定连接有上凹槽固定段，其连接方式为通过高强螺栓连接或者焊接连接。

箱梁桥底板的上表面固定连接有下凹槽固定段，其连接方式为通过高强螺栓连接或者焊接连接。

所述上凹槽固定段和下凹槽固定段通过伸缩卡位构件相连接，其连接方式为嵌入结合高强螺栓连接方式。

所述的上凹槽固定段和下凹槽固定段为预留有螺栓孔道的高强度钢构件，其形状为圆形或多边形。

所述的伸缩卡位构件为可替换的钢构件或者高强轻质材料构件，其横截面为圆形或多边形，其上预留有分别与上凹槽固定段的螺栓孔道、下凹槽固定段的螺栓孔道相对应的螺栓孔道。