[发明专利]一种针对钢桥纵肋对接焊缝疲劳开裂的加固系统及方法

说明书

本发明公开了一种针对钢桥纵肋对接焊缝疲劳开裂的加固系统及方法，加固系统包括加固件和加固结构，加固结构位于纵肋底板焊缝的两侧并通过加固件连接；加固件的材质为具有记忆特性的材质；加固结构包括第一摩擦板、第一绝缘板、第二摩擦板、第二绝缘板、锚固块；加固件位于第二摩擦板和第二绝缘板之间；锚固块、第二绝缘板、加固件、第二摩擦板、第一绝缘板、第一摩擦板依次排列并通过高强螺栓固定在纵肋底板上。本发明采用Fe‑SMA加固不仅价格低廉、强度高、加工塑性好，而且抗疲劳性能优良、形状记忆效应相对稳定。本发明提高了对高强材料的性能的利用，并且通过主动施加预应力使裂纹完全闭合，有效地延长了结构的使用寿命。

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种针对钢桥纵肋对接焊缝疲劳开裂的加固系统及方法。

背景技术

近年来，在自动化、智能化与标准化制造的背景下，正交异性钢桥面板因其轻质高强、适用范围广、承载能力高、施工速度快以及整体性好等突出优势成为现代大跨度桥梁的首选桥面板结构形式，然而正交异性钢桥面板在具备诸多优点的同时，由于其构造复杂、焊缝数量多及应力集中问题突出，在车辆荷载和初始制造缺陷等多种因素综合作用下，其疲劳开裂问题突出。正交异性钢桥面板的疲劳开裂一方面严重危及桥梁结构的运营质量，显著降低桥梁的承载能力，已成为影响钢桥可持续发展的关键难题，另一方面疲劳开裂后修复困难且费用高昂。其中，纵肋采用高强螺栓连接的疲劳性能优于采用衬垫板的焊接，但目前国内外在役的采用正交异性钢桥面板的桥梁，对于纵肋的连接，大多采用焊接，然而纵肋对接焊缝构造细节因在现场单面施焊且仰焊作业，施工质量较难保证，易产生焊缝的熔透深度不足、咬边等焊接缺陷，且在车辆荷载作用下，纵肋底部焊缝将承受较大弯曲拉应力，加剧了疲劳开裂的风险。正交异性钢桥面板的疲劳开裂案例统计分析表明，纵肋对接焊缝构造细节的疲劳开裂占钢桥面板各构造细节疲劳开裂案例的6.3%，为正交异性钢桥面板的关键疲劳易损部位之一，纵肋对接焊缝构造细节出现疲劳裂纹时若没有及时采取有效的加固措施进行加固补强，疲劳裂纹会迅速扩展，对结构承载能力造成严重影响。综上，研究纵肋对接焊缝的加固问题是必要的。

目前针对纵肋对接焊缝构造细节疲劳开裂加固的方法主要包括止裂孔法、焊补法、裂纹冲击闭合技术以及粘贴或栓接钢板和碳纤维板等，但上述部分加固方法一方面容易引入较多的疲劳易损部位，另一方面现有加固方法在作用原理上均属于被动加固的范畴，这些加固方式中的补强材料被动受力，只承担车辆荷载和后加恒载引起的内力，其应力（应变）滞后，加固件的材料利用率不高。而通过在疲劳开裂的局部区域主动施加预应力，使得疲劳开裂处于闭合状态，是抑制疲劳开裂的有效途径。采用传统预应力的施加方法，在预应力施加、锚固和预应力损失控制等多方面面临困难和挑战，而形状记忆合金智能材料的发展，为疲劳开裂主动加固方法与技术提供了可能。引入形状记忆合金，研发自动产生预应力、对原结构零损伤或微损伤、适用性与耐久性好的主动加固方法和加固系统，对于保障结构的服役安全，改善其服役质量具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的加固方法容易引入较多的疲劳易损部位以及现有的加固方法在作用原理上均属于被动加固的范畴，目的在于提供一种针对钢桥纵肋对接焊缝疲劳开裂的加固系统及方法，解决上述背景技术中遇到的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种针对钢桥纵肋对接焊缝疲劳开裂的加固系统，包括加固件和加固结构，所述加固结构位于纵肋底板焊缝的两侧并通过加固件连接；所述加固件的材质为具有记忆特性的材质；

所述加固结构包括第一摩擦板、第一绝缘板、第二摩擦板、第二绝缘板、锚固块；

所述加固件位于第二摩擦板和第二绝缘板之间；

所述锚固块、第二绝缘板、加固件、第二摩擦板、第一绝缘板、第一摩擦板依次排列并通过高强螺栓固定在纵肋底板上。

进一步地，所述加固结构具有两个及以上。