《钢桥面外变形疲劳的冷加固构造.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢桥面外变形疲劳的冷加固构造.pdf（12页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN104060550A43申请公布日20140924CN104060550A21申请号201410309258X22申请日20140630E01D22/00200601E01D19/1220060171申请人长安大学地址710064陕西省西安市长安中路33号72发明人王春生王茜魏晓强孙宇佳段兰翟慕赛赵金伟74专利代理机构西安永生专利代理有限责任公司61201代理人申忠才54发明名称钢桥面外变形疲劳的冷加固构造57摘要一种钢桥面外变形疲劳的冷加固构造，腹板的上下两端设有翼缘板、侧面设有加劲肋构成工字形钢梁，在加劲肋与翼缘板之间的腹板间隙处采用连接件将角钢的一肢与加劲肋连接、另一肢。
2、与翼缘板或腹板连接，所述的连接件为结构胶或螺栓或螺钉，用结构胶或螺栓将角钢的一肢与加劲肋连接、用结构胶或螺栓或螺钉将角钢的另一肢与翼缘板连接；用结构胶或螺栓将角钢的一肢与加劲肋连接、另一肢与腹板连接。本发明提高了钢桥竖向加劲肋与翼缘板之间腹板间隙处的刚度，减小了腹板间隙处的面外变形，从而达到加固腹板间隙面外变形疲劳细节的目的。同时，采用冷加固方法，没有引入焊接残余应力等不利影响，具有施工方便、操作简单、成本低廉、性能优良的特点。51INTCL权利要求书1页说明书7页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书7页附图3页10申请公布号CN104060550ACN。
3、104060550A1/1页21一种钢桥面外变形疲劳的冷加固构造，腹板4的上下两端设置有翼缘板1、侧面设置有加劲肋3构成工字形钢梁，其特征在于在加劲肋3与翼缘板1之间的腹板间隙处采用连接件将角钢2的一肢与加劲肋3连接、另一肢与翼缘板1或腹板4连接。2根据权利要求1所述的钢桥面外变形疲劳的冷加固构造，其特征在于所述的连接件为结构胶6或螺栓7或螺钉8，角钢2的一肢用结构胶6或螺栓7与加劲肋3连接、另一肢用结构胶6或螺栓7或螺钉8与翼缘板1连接。3根据权利要求1所述的钢桥面外变形疲劳的冷加固构造，其特征在于所述的连接件为结构胶6或螺栓7，角钢2的一肢用结构胶6或螺栓7与加劲肋3连接、另一肢用结构胶6。
4、或螺栓7与腹板4连接。4根据权利要求1或2或3所述的钢桥面外变形疲劳的冷加固构造，其特征在于所述的加劲肋3与腹板4用角钢2连接为角钢2的两肢分别与腹板4、加劲肋3用结构胶6粘结；所述的加劲肋3与翼缘板1用角钢2连接为角钢2的两肢分别与翼缘板1、加劲肋3用结构胶6粘结。5根据权利要求1或2或3所述的钢桥面外变形疲劳的冷加固构造，其特征在于所述的加劲肋3与腹板4用角钢2连接为角钢2的两肢分别与腹板4、加劲肋3通过螺栓7连接；所述的加劲肋3与翼缘板1用角钢2连接为角钢2的两肢分别与翼缘板1、加劲肋3通过螺栓7连接。6根据权利要求1或2或3所述的钢桥面外变形疲劳的冷加固构造，其特征在于所述的加劲肋3与。
5、腹板4用角钢2连接为角钢2一肢与腹板4用螺栓7连接、另一肢用结构胶6粘结在加劲肋3上；所述的加劲肋3与翼缘板1用角钢2连接为角钢2一肢与加劲肋3通过螺栓7连接、另一肢通过结构胶6粘结在翼缘板1上。7根据权利要求1或2所述的钢桥面外变形疲劳的冷加固构造，其特征在于所述的加劲肋3与翼缘板1用角钢2连接为角钢2的一肢与翼缘板1用结构胶6粘结并用螺钉8固定、另一肢与加劲肋3用螺栓7连接。权利要求书CN104060550A1/7页3钢桥面外变形疲劳的冷加固构造技术领域0001本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种钢桥面外变形疲劳的冷加固构造。背景技术0002随着钢桥的建设和使用，钢桥的疲劳问题也逐渐凸。
6、显。钢桥设计中，各主梁之间的横向连接是通过横撑与主梁腹板焊接的竖向加劲肋的连接来实现的，为了避免竖向加劲肋和主梁受拉翼缘板之间的焊接细节发生疲劳失效，通常在竖向加劲肋与主梁受拉翼缘板之间留有几十毫米的腹板间隙。在运营车辆荷载作用下各钢主梁之间会产生挠度差，从而使刚度较小的腹板间隙处发生面外弯曲变形，引起焊接细节处较大的二次应力，导致疲劳裂纹在此处萌生和扩展，严重影响桥梁的安全。0003传统的阻止钢桥中疲劳裂纹继续扩展的技术方案是在裂纹尖端加工止裂孔，但经过试验室疲劳试验和实际桥梁监测，发现止裂孔不能有效地阻止由面外变形引起疲劳裂纹的进一步扩展，并且还会削弱构造细节的局部刚度。因此，如何对钢桥的。
7、面外变形疲劳细节进行有效加固，是急需解决的一个关键技术问题。发明内容0004本发明所要解决的技术问题在于克服传统阻止钢桥中疲劳裂纹继续扩展技术的不足，提供一种设计合理、结构简单、施工方便的钢桥面外变形疲劳的冷加固构造。0005解决上述技术问题所采用的技术方案是腹板的上下两端设置有翼缘板、侧面设置有加劲肋构成工字形钢梁，在加劲肋与翼缘板之间的腹板间隙处采用连接件将角钢的一肢与加劲肋连接、另一肢与翼缘板或腹板连接。0006本发明的连接件为结构胶或螺栓或螺钉，将角钢的一肢用结构胶或螺栓与加劲肋连接、另一肢用结构胶或螺栓或螺钉与翼缘板连接。0007本发明的连接件为结构胶或螺栓，将角钢的一肢用结构胶或螺。
8、栓与加劲肋连接、另一肢用结构胶或螺栓与腹板连接。0008本发明的加劲肋与腹板用角钢连接为角钢的两肢分别与腹板、加劲肋用结构胶粘结；本发明的加劲肋与翼缘板用角钢连接为角钢的两肢分别与翼缘板、加劲肋用结构胶粘结。0009本发明的加劲肋与腹板用角钢连接为角钢的两肢分别与腹板、加劲肋通过螺栓连接；本发明的加劲肋与翼缘板用角钢连接为角钢的两肢分别与翼缘板、加劲肋通过螺栓连接。0010本发明的加劲肋与腹板用角钢连接为角钢一肢与腹板用螺栓连接、另一肢用结构胶粘结在加劲肋上；本发明的加劲肋与翼缘板用角钢连接为角钢一肢与加劲肋通过螺栓连接、另一肢通过结构胶粘结在翼缘板上。0011本发明的加劲肋与翼缘板用角钢连接。
9、为角钢的一肢与翼缘板用结构胶粘结并用螺钉固定、另一肢与加劲肋用螺栓连接。说明书CN104060550A2/7页40012由于本发明采用结构胶或者螺栓或者螺钉将角钢与加劲肋和翼板，或腹板和加劲肋进行连接，即采用结构胶粘结角钢、螺栓连接角钢或者螺栓和结构胶相结合连接角钢的方式，以及螺栓和结构胶及螺钉组合连接的方式，将角钢与加劲肋和翼板，或腹板和翼板进行连接，提高钢桥竖向加劲肋与翼板之间腹板间隙处的刚度，降低或消除了腹板间隙处的面外变形，从而达到加固钢桥腹板间隙面外变形疲劳细节的目的。同时，避免采用焊接等热加固方式引入的残余应力和新的焊接缺陷，具有施工方便、操作简单、成本低廉、性能优良的特点。附图说。
10、明0013图1是本发明实施例1的结构示意图。0014图2是图1中角钢2与加劲肋3及翼缘板1用结构胶6连接的示意图。0015图3是图1中角钢2与加劲肋3及翼缘板1用螺栓7连接的示意图。0016图4是图1中角钢2与加劲肋3及翼缘板1用螺栓7和结构胶6混合连接的示意图。0017图5是图1中角钢2与加劲肋3及翼缘板1用螺栓7和螺钉8混合连接的示意图。0018图6是图1中角钢2与加劲肋3及翼缘板1用结构胶6和螺钉8混合连接的示意图。0019图7是图1中角钢2与加劲肋3及翼缘板1用螺栓7和结构胶6及螺钉8混合连接的示意图。0020图8是图1中角钢2与加劲肋3及腹板4的连接示意图。0021图9是图8中角钢2。
11、与加劲肋3及腹板4用结构胶6连接的AA剖视图。0022图10是是图8中角钢2与加劲肋3及腹板4用螺栓7连接的AA剖视图。0023图11是图8中角钢2与加劲肋3及腹板4用结构胶6和螺栓7混合连接的AA剖视图。具体实施方式0024下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明不限于下述的实施情形。0025实施例10026在图1、2中，本实施例的钢桥面外变形疲劳的冷加固构造是由翼缘板1、加劲肋3、腹板4、角钢2连接构成。0027腹板4的上下两端设置有翼缘板1、侧面设置有加劲肋3构成工字形钢梁，工字形钢梁顶部安装有混凝土桥面板5，翼缘板1是长为600MM、宽度为300MM、厚度为24MM的矩形。
12、钢板，腹板4是长为600MM、高度为870MM、厚度为8MM的矩形钢板，加劲肋3是长为120MM、高度为790MM、厚度为6MM的矩形钢板。在腹板间隙处的翼缘板1与加劲肋3之间用结构胶6粘结有角钢2，该角钢2选用L形140MM140MM14MM的标准型单角钢。0028上述钢桥面外变形疲劳的冷加固方法如下00291对腹板4、加劲肋3、翼缘板1、角钢2的粘结面做清理、打毛处理；00302在角钢2、加劲肋3、翼缘板1的粘贴面上均匀涂抹结构胶6，将角钢2粘贴到清说明书CN104060550A3/7页5理、打毛处理后的位置；00313结构胶6与角钢2充分接触且没有气泡后，用夹子将角钢2位置固定，养护到结。
13、构胶6固化，拆除夹子，完成加固。0032实施例20033上述实施例1中的角钢2选用140MM140MM14MM的双角钢替换，其他零部件及零部件之间的连接关系与实施例1相同。0034上述钢桥面外变形疲劳的冷加固方法与实施例1相同。0035实施例30036上述实施例1中的角钢2用300MM150MM150MM14MM的T型钢替换，其他零部件及零部件之间的连接关系与实施例1相同。0037上述钢桥面外变形疲劳的冷加固方法与实施例1相同。0038实施例40039在以上实施例13中，图3所示，角钢2的两肢分别与翼缘板1和加劲肋3相对应的位置加工有螺栓孔并用螺栓7紧固，翼缘板1、加劲肋3与腹板4的连接关系与。
14、实施例1相同。0040上述钢桥面外变形疲劳的冷加固方法如下00411对翼缘板1、加劲肋3和角钢2的结合面做清理、打毛处理后，在翼缘板1和加劲肋3及角钢2的对应位置加工螺栓孔；00422用螺栓7将角钢2位置固定并用扭矩扳手将螺栓7紧固至预紧力，完成加固。0043实施例50044在以上实施例13中，图4所示，角钢2的一肢与翼缘板1采用结构胶6粘结、另一肢和加劲肋3在相对应的位置加工有螺栓孔并用螺栓7紧固，或者角钢2的一肢与翼缘板1在相对应的位置加工有螺栓孔并通过螺栓7紧固、另一肢与加劲肋3采用结构胶6粘结，翼缘板11、加劲肋3与腹板4的连接关系与实施例1相同。0045上述钢桥面外变形疲劳的冷加固方。
15、法如下00461对腹板4、加劲肋3和角钢2的结合面做清理、打毛处理后，在角钢2、腹板4或者加劲肋3的对应位置加工螺栓孔；00472在翼缘板1或加劲肋3、角钢2粘贴面上均匀涂抹结构胶6，将角钢2粘贴到清理、打毛处理后的位置；00483结构胶6与角钢2充分接触且没有气泡后，用夹子将角钢2位置固定，养护到结构胶6固化。00494用螺栓7将角钢2的一肢固定在加劲肋3上或者固定在翼缘板1上，并用扭矩扳手将螺栓7紧固至预紧力。0050实施例60051在以上实施例13中，图5所示，角钢2的一肢与翼缘板1采用螺钉8紧固、另一肢和加劲肋3在相对应的位置加工有螺栓孔并通过螺栓7紧固，翼缘板1、加劲肋3与腹板4的连。
16、接关系与实施例1相同。0052上述钢桥面外变形疲劳的冷加固方法如下00531对腹板4、加劲肋3、翼缘板1和角钢2的结合面做清理、打毛处理后，在角钢2说明书CN104060550A4/7页6一肢、翼缘板1对应位置加工有螺孔，角钢2另一肢、加劲肋3对应位置加工螺栓孔；00542用螺钉8将角钢2一肢与翼缘板1紧固，角钢2另一肢通过螺栓7将位置固定在加劲肋3上并用扭矩扳手将螺栓7紧固至预紧力。0055实施例70056在以上实施例13中，图6所示，角钢2的一肢与加劲肋3采用结构胶6粘结、另一肢与翼缘板1用结构胶6粘结并在相应的位置加工有螺孔用螺钉8紧固，翼缘板1、加劲肋3与腹板4的连接关系与实施例1相同。
17、。0057上述钢桥面外变形疲劳的冷加固方法如下00581对加劲肋3、翼缘板1和角钢2的结合面做清理、打毛处理后，在角钢2一肢、翼缘板1对应位置加工有螺孔；00592在翼缘板1、加劲肋3、角钢2粘贴面上均匀涂抹结构胶6，将角钢2粘贴到清理、打毛处理后的位置；00603结构胶6与角钢2充分接触且没有气泡后，用夹子将角钢2位置固定，养护到结构胶6固化，用螺钉8将角钢2有螺孔的一肢与翼缘板1紧固。0061实施例80062在以上实施例13中，图7所示，角钢2的一肢与翼缘板1采用结构胶6粘结并在相对应的位置加工有螺孔用螺钉8紧固、角钢2的另一肢和加劲肋3相对应的位置加工有螺栓孔并用螺栓7紧固，翼缘板1、加。
18、劲肋3与腹板4的连接关系与实施例1相同。0063上述钢桥面外变形疲劳的冷加固方法如下00641对翼缘板1、加劲肋3和角钢2的结合面做清理、打毛处理后，在角钢2一肢、翼缘板1相对应的位置加工螺孔，角钢2另一肢、加劲肋3上对应位置加工螺栓孔；00652在翼缘板1、角钢2一肢的粘贴面上均匀涂抹结构胶6，将角钢2的一肢粘贴到翼缘板1清理、打毛处理后的位置；00663用螺钉8将角钢2一肢固定在翼缘板1上，用螺栓7将角钢2另一肢固定在加劲肋3上并用扭矩扳手将螺栓7紧固至预紧力，完成加固。0067实施例90068在以上实施例1、2、4、5中，图8、9、10、11所示，腹板间隙处的加固位置由加劲肋3与翼缘板1。
19、之间改变为加劲肋3与腹板4之间，即角钢2的一肢与加劲肋3连接、另一肢与腹板4连接，角钢2与加劲肋3及腹板4的连接方式与相应的实施例相同。0069在加固方法中，步骤与相应的实施例相同。0070试验10071为了测试加固效果，发明人进行了加固效果评定试验，预先在工字形钢梁试件上预备了疲劳裂纹，采用螺栓7和角钢2连接加劲肋3与腹板4的方法进行加固，对加固后的试件进行了试验。试验情况如下0072一、测试仪器0073MTS伺服液压控制系统；日本产TDS602静态电阻应变仪；浙江省温岭市科特电子仪器厂产WBD型机电百分表。0074二、加固效果实验00751、试件设计参数说明书CN104060550A5/7。
20、页70076试件钢材采用Q345钢，弹性模量为206105MP。本试验所加固的试件与实施例4中的规格相同，加固方式为角钢2的两肢分别与腹板4和加劲肋3用螺栓7紧固，两加载点间距为440MM。00772、实验装置及加载步骤0078试件的两个翼缘板1均用螺栓7固定在定做的底座上，在加劲肋3上垂直于腹板4循环加载模拟实桥中横撑传递的荷载，试验时先对试件进行预制裂纹疲劳加载，直到在加劲肋3与腹板间隙处的腹板4萌生裂纹。对有预制裂纹的试件加固前进行一次静载试验，测试在加固前各测试点的位移与应力，最后进行循环加载验证该冷加固构造的有效性。00793、试验结果及分析0080采用螺栓7连接角钢2加固前和加固后。
21、的试验结果见表1。表1中的面外变形幅值为腹板4有加劲肋3侧腹板间隙处的面外变形幅值，测点的应力幅为腹板4与加劲肋3焊趾处的应力幅值。0081表1加固前后试件的测点面外变形幅值和应力幅00820083由表1可知，在同等荷载下各个测点的面外变形幅值和应力幅值均有大幅度的降低，表明冷加固的效果良好。00845、试验结论0085采用螺栓7和角钢2连接腹板4与加劲肋3进行冷加固后，试件的面外变形幅值与应力幅值均有大幅度的降低，而且加固后在循环载荷作用下，螺栓7、角钢2没有失效，同时也没有新的疲劳裂纹萌生，说明该冷加固构造安全、可靠。0086试验20087为了测试加固效果，进行了加固效果评定试验。预先在工。
22、字形钢梁试件上预制了疲劳裂纹，采用螺栓7和结构胶6以及单角钢混合连接加劲肋3与翼缘板1的方法进行加固，对加固后的试件进行了试验。试验情况如下0088一、测试仪器0089MTS伺服液压控制系统；日本产TDS602静态电阻应变仪；浙江省温岭市科特电子仪器厂产WBD型机电百分表。0090二、加固效果试验00911、试件设计参数0092试件钢材采用Q345钢，弹性模量为206105MPA。本试验所加固的具有40MM腹板间隙的试件与加固角钢的方法与实施例5相同，具有20MM间隙的试件除加劲肋3是长为120MM、高度为830MM、厚度为6MM的矩形钢板外，其余部件与加固角钢的方法与实施例5相同，两加载点间。
23、距为440MM。说明书CN104060550A6/7页800932、试验装置及加载步骤0094试件的两个翼缘板1均用螺栓7固定在底座上，在加劲肋3上垂直于腹板4循环加载模拟实桥中横撑传递的荷载。试验时先对试件进行预制裂纹疲劳加载，直到在加劲肋3与翼缘板1间隙处的腹板4萌生裂纹，对有预制裂纹的试件在加固前进行一次静载试验，测试在加固前各测点的面外变形与应力情况，以便进行加固前后对比。对试件进行螺栓7和结构胶6及角钢2混合加固，并对加固的试件进行养护，等到结构胶6形成足够的强度后再做一次静载试验，测试加固后各个测点的面外变形与应力，最后进行循环加载以验证该加固构造的有效性。00953、试验结果及分。
24、析0096采用螺栓7和结构胶6及角钢2混合连接加劲肋3与翼缘板1加固前和加固后的试验结果见表2和表3加劲肋3端头与翼缘板1的距离40MM为大间隙，加劲肋3端头与翼缘板1的距离是20MM为小间隙。表2中的面外变形幅值是在试件腹板间隙疲劳循环加载前，静力测试获得腹板间隙处的面外变形值，此时循环次数N0次；面外变形幅值是试件腹板间隙处的疲劳裂纹扩展到一定程度，停止疲劳试验时其中大间隙试件加固前疲劳加载循环次数为1062万次，小间隙试件为233万次，静力测试获得的腹板间隙处的面外变形幅值；面外变形幅值是对试件腹板间隙处进行维修加固后，静力测试获得的腹板间隙处的面外变形幅值；面外变形幅值是加固后试件进行。
25、疲劳试验结束时其中大间隙试件加固后疲劳加载循环次数为219万次，小间隙试件为200万次，最后一次静力测试获得的数据。表1中测点DWB和DEB分别为试件腹板4无加劲肋3侧腹板间隙面外变形，测点DWU和DEU分别为试件腹板4有加劲肋3侧腹板间隙面外变形。0097表2加固前后面外变形幅值的对比00980099由表2可知，采用螺栓7和结构胶6及角钢2混合连接加劲肋3与翼缘板1加固后，在同等荷载幅下各个测点的面外变形幅值都有大幅度的降低，加固后的面外变形均很小，表明加固效果良好。0100表3是试件加固前后焊趾处的应力幅。表3中的应力幅，应力幅，应力幅和应力幅分别与表2中的面外变形幅值，面外变形幅值，面外。
26、变形幅值面外变形幅值测试时的循环次数相同。说明书CN104060550A7/7页90101表3加固前后焊趾处应力幅的对比01020103由表3可知，采用螺栓7和结构胶6粘贴角钢2混合连接加劲肋3与翼缘板1加固后，在同等荷载幅下各个测点应力幅值都有大幅度的降低，加固后的测点应力均很小，表明加固的效果良好。01044、试验结论0105采用螺栓7和结构胶6及角钢2混合连接加劲肋3与翼缘板1对腹板间隙面外变形疲劳细节加固后，试件的面外变形幅值与应力幅均有大幅度的降低，而且加固后在循环荷载作用下螺栓7、角钢2没有失效，也没有新的疲劳裂纹萌生，说明该疲劳加固构造安全、可靠。说明书CN104060550A1/3页10图1图2图3图4说明书附图CN104060550A102/3页11图5图6图7图8图9说明书附图CN104060550A113/3页12图10图11说明书附图CN104060550A12。