[发明专利]一种U肋和正交异性板单元及其焊接制造方法

说明书

本发明提供一种U肋和正交异性板单元及其焊接制造方法。所述U肋包括侧边腹板和顶部翼板，所述U肋的侧边腹板端头具有坡口和钝边，钝边厚度为3‑6mm。所述焊接制造方法包括以下步骤：设置U肋侧边腹板端头坡口和钝边；装配U肋和底板；分别对U肋的侧边腹板端头内侧和外侧采用埋弧焊工艺进行焊接。其能实现全熔透同时保证不会击穿熔池，大幅降低内角处应力集中从而提高耐疲劳性能，焊接质量优良，效率高。

技术领域

本发明涉焊接领域，具体涉及一种U肋和正交异性板单元及其焊接制造方法。

背景技术

传统的正交异性桥面板由许多冷弯U肋2有序排列并焊接在桥面底板1上(如图9)，这种钢桥结构型式已有七十年的发展历程。正交异性钢桥面板因结构重量轻，施工周期短，在大垮径桥梁中得到广泛应用。而且高载荷桥梁设计建造是趋势。但从已建桥梁运营状态的表现来看，早期建成的桥梁陆续出现结构性疲劳开裂，抗疲劳性能令人堪忧，与之俱来的是桥梁维护成本的大幅增加，正交异性钢桥面板的耐久性问题已严重制约其进一步的发展应用，甚至部分桥梁设计师不惜采用结构重量更大、建设成本更高的钢筋混凝土桥面取代正交异性钢桥面板。

传统的U肋板单元，U型肋由6-10mm等厚的钢板冷弯加工成型，其与桥面底板的焊接通常为从外侧单面施焊，单面焊实现60％～80％的熔深(如图6)，U肋一般具有未熔合部分，该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。即使采用双面焊，其内侧无熔深正面有较大熔深，也很难完全熔合(如图7)，同样会出现上述问题。因焊根位置应力集中导致桥梁严厉疲劳裂纹病害，其不仅危害最大，难以甚至无法修复，并且该裂纹数量最多，据统计占70％以上，给社会造成了极大损失，同时存在严重的安全隐患。

即使利用专用焊接设备在U肋板内侧进行角焊缝的焊接，采用双侧角焊缝形式实现了全熔透焊接(如图8)，具体工艺为，8mm厚U肋板外侧开7mm深度的坡口，保留1-2mm的钝边，在内侧采用常规的气保焊工艺，在外侧采用实芯焊丝打底、金属粉芯或药芯焊丝盖面两道焊工艺，满足6.4mm熔深的焊缝质量要求。但是该双面焊坡口过大，钝边较小，导致焊缝易烧穿焊漏，熔深不稳定。而且现有技术中气保焊焊接效率低。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种U肋和正交异性板单元及其焊接制造方法。其能实现全熔透同时保证不会击穿熔池，大幅降低内角处应力集中从而提高耐疲劳性能，焊接质量优良，效率高。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：一种正交异性板单元的U肋，所述U肋包括侧边腹板和顶部翼板，其特征在于，所述U肋的侧边腹板端头具有坡口和钝边，所述钝边的厚度为3-6mm。

具体的，所述U肋侧边腹板厚度为6-8mm，所述坡口设在侧边腹板外侧，坡口高度为3-5mm；或者，所述U肋侧边腹板厚度大于8mm，所述坡口设在侧边腹板外侧和内侧，外侧坡口高度为3-8mm，内侧坡口高度为3-7mm，内侧坡口深度为3-5mm。

具体的，所述U肋的侧边腹板端头的内侧坡口与侧边腹板的内侧面之间设置垂直于底板的垂直面。

具体的，所述U肋的侧边腹板端头最大厚度B1大于8mm，所述坡口设在侧边腹板外侧和内侧，外侧坡口高度为3-8mm，内侧坡口高度为3-7mm，内侧坡口深度为3-5mm，钝边厚度为3-6mm。

本发明还提供一种正交异性板单元，包括如上所述的U肋，还包括底板，所述正交异性板单元在U肋的侧边腹板端头内侧和外侧与底板焊接。

具体的，所述U肋侧边腹板端头与所述底板的焊缝形状为喇叭口型。

本发明还提供一种一种正交异性板单元的焊接制造方法，所述正交异性板单元为如上所述的正交异性板单元，所述焊接制造方法包括以下步骤：设置U肋侧边腹板端头坡口和钝边；装配U肋和底板；分别对U肋的侧边腹板端头内侧和外侧采用埋弧焊工艺进行焊接。