一種正交異性鋼橋面板結構的製作方法

2023-05-22 08:27:26 2

本實用新型涉及橋梁工程技術領域，具體涉及一種正交異性鋼橋面板結構。

背景技術：

正交異性鋼橋面板(以下簡稱「鋼橋面板」)是由互相垂直的頂板、縱肋和橫隔板(橫隔板)通過焊縫連接組成一體而共同工作的結構形式，具有自重輕、承載能力大、適用範圍廣、施工速度快、造型美觀等特點。1950年，德國建造了第一座明確採用正交異性板作為橋面的庫法爾茨橋。經過半個世紀的發展，正交異性板已成為國內外大、中跨徑鋼橋主要採用的橋面結構形式。

隨著鋼橋面板的廣泛應用和在役時間的不斷增長，近年來國內外屢見報導早期建設的鋼橋面板出現疲勞開裂問題，大量實踐表明，該問題已成為影響鋼橋安全性與耐久性的關鍵問題之一。早期建設的鋼橋疲勞病害嚴重，一方面是受當時的設計、製造水平所限，另一方面則是由於我國公路交通運輸的迅猛發展，交通量驟增、超載現象日趨嚴重且屢禁不止，這些都將造成鋼橋面板結構疲勞剩餘壽命的急劇縮短，從而大大降低橋梁的使用安全性。

鋼橋面板頂板、縱肋和橫隔板(橫隔板)間採用焊縫連接，構造細節複雜以至疲勞缺陷眾多；當車輛駛過橋面時，正交異性鋼板作為橋面結構需要直接承受車輛輪載的反覆作用而產生數次應力循環；在焊接殘餘應力、焊接缺陷、應力集中等因素的影響下受力狀態十分複雜，焊接細部構造處易產生疲勞裂紋，並逐步發展產生疲勞脆斷。通過對部分現役橋梁疲勞裂紋情況的總結可以認識到，常見閉口肋橋面板頂板-縱肋連接位置處裂紋危害性最為顯著，是鋼橋面板疲勞裂紋的主要形式之一。頂板-縱肋連接處裂紋通常在頂板內向頂板上表面方向擴展，直至貫穿頂板母材，繼續延順橋向兩側發展；裂紋一旦萌生，會引起較多次生病害，常見的有鋪裝層破損、頂板開裂、頂板漏水、鋼結構鏽蝕等。

閉口縱肋只能從外側單面施焊，普遍採用部分熔透焊，熔透率達到75～85％，留下的未熔合部分自身形成一個天然的初始裂紋，成為疲勞裂縫源，這是導致頂板-縱肋焊縫處容易疲勞開裂的主要原因之一。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種結構簡單、施工周期短的正交異性鋼橋面板結構，以解決現有技術中鋼橋面板易發生疲勞開裂及鋼橋面板剛度退化後鋪裝層破損等問題。

為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是這樣的，一種正交異性鋼橋面板結構，包括頂板、連續多U板和若干橫隔板。

所述頂板為平直鋼板。所述連續多U板為波形鋼板。

所述連續多U板沿橫橋向上，具有相互間隔出現的U形段和平直段。所述連續多U板波形斷面呈逐一連接的U形。

所述連續多U板布置在頂板下方。所述連續多U板的平直段與頂板相觸。所述連續多U板和頂板通過若干高強螺栓連接在一起。所述每個平直段上均開有若干供高強螺栓穿過的螺栓孔Ⅱ。所述頂板與平直段相觸部分對應開有供高強螺栓穿過的螺栓孔Ⅰ。每一個高強螺栓依次穿過螺栓孔Ⅰ和螺栓孔Ⅱ後，旋入螺母。

所述若干橫隔板在頂板下方沿縱橋向上間隔布置。所述橫隔板按照U形段的形式切孔。所述連續多U板連續穿過這些橫隔板。所述橫隔板切孔處與U形段四周焊接，頂部與頂板焊接。

進一步，所述螺栓孔在平直段上沿順橋向等距分布。

進一步，所述頂板、連續多U板和橫隔板板厚均勻。

進一步，所述頂板的厚度為14～20mm；連續多U板的厚度為8～12mm，所述平直段的寬度為300～450mm；橫隔板板厚10～20mm。

進一步，所述高強螺栓超出頂板上表面的部分作為橋面板與橋面鋪裝層之間的剪力鍵。

本實用新型的技術效果是毋庸置疑的：

1)正交異性鋼橋面板結構整體性好、剛度大，可有效避免集中輪載作用下鋼橋面板局部變形過大的問題；

2)高強螺栓對製造要求低。同時栓接方式的採用直接從根本上摒棄傳統焊接必然存在的先天缺陷，可以有效提高鋼橋面板的抗疲勞性能；

3)高強螺栓上部超出頂板部分可以作為橋面鋪裝和鋼橋面板之間的剪力連接件，增強兩者之間的共同作用，並且減少剪力釘焊接帶來的工作量及其熱影響；

4)螺母置於連續多U板下方，為維修加固提供便利條件；

5)拼裝式結構化整為零，便於工業化製造、運輸方便。

附圖說明

圖1為正交異性鋼橋面板結構示意圖；

圖2為正交異性鋼橋面板結構斷面圖；

圖3為正交異性鋼橋面板結構離散示意圖。

圖中：頂板1，螺栓孔Ⅰ101，連續多U板2，U形段201，平直段202，螺栓孔Ⅱ202，橫隔板3，高強螺栓4。

具體實施方式

下面結合實施例對本實用新型作進一步說明，但不應該理解為本實用新型上述主題範圍僅限於下述實施例。在不脫離本實用新型上述技術思想的情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應包括在本實用新型的保護範圍內。

實施例1：

一種正交異性鋼橋面板結構，包括頂板1、連續多U板2和橫隔板3。

參見圖3，所述頂板1和橫隔板3為平直鋼板。所述連續多U板2為波形鋼板。所述頂板1、連續多U板2和橫隔板3板厚均勻。

參見圖2，所述連續多U板2沿橫橋向上，具有相互間隔出現的U形段201和平直段202。所述連續多U板2波形斷面呈逐一連接的U形。

參見圖1，所述連續多U板2布置在頂板1下方。所述連續多U板2的平直段202與頂板1相觸。所述連續多U板2和頂板1通過多個高強螺栓4連接在一起。所述每個平直段202上均開有供高強螺栓4穿過的螺栓孔Ⅱ2021。這些螺栓孔Ⅱ2021沿順橋向成排布置。位於橫橋向兩側的兩個平直段202上開有一排螺栓孔Ⅱ2021。其餘平直段202上開有2排螺栓孔Ⅱ2021。所述螺栓孔Ⅱ2021在平直段202上沿順橋向等距分布。所述頂板1與平直段202相觸部分對應開有螺栓孔Ⅰ101。每一個高強螺栓4依次穿過螺栓孔Ⅰ101和螺栓孔Ⅱ2021後，旋入螺母。所述高強螺栓4超出頂板1上表面的部分作為橋面板與橋面鋪裝層之間的剪力連接件，增強兩者之間的共同作用。

所述橫隔板3在頂板1下方布置。所述橫隔板3按照U形段201的形式切孔。所述連續多U板2穿過這個橫隔板3。所述橫隔板3切孔處與U形段201四周焊接，頂部與頂板1焊接。

值得說明的是，頂板1、連續多U板2和橫隔板3的板厚根據實際交通量下的強度、剛度要求進行設計。本實施例中，頂板1的板厚為20mm，連續多U板2的板厚為10mm，橫隔板板厚14mm。

實施例2：

一種正交異性鋼橋面板結構，包括頂板1、連續多U板2和3個橫隔板3。

所述頂板1和橫隔板3為平直鋼板。所述連續多U板2為波形鋼板。所述頂板1、連續多U板2和橫隔板3板厚均勻。

所述連續多U板2沿橫橋向上，具有相互間隔出現的U形段201和平直段202。所述連續多U板2波形斷面呈逐一連接的U形。

所述連續多U板2布置在頂板1下方。所述連續多U板2的平直段202與頂板1相觸。所述連續多U板2和頂板1通過多個高強螺栓4連接在一起。所述每個平直段202上均開有供高強螺栓4穿過的螺栓孔Ⅱ2021。這些螺栓孔Ⅱ2021沿順橋向成排布置，每排11個。位於橫橋向兩側的兩個平直段202上開有一排螺栓孔Ⅱ2021。其餘平直段202上開有2排螺栓孔Ⅱ2021。所述螺栓孔Ⅱ2021在平直段202上沿順橋向等距分布。所述頂板1與平直段202相觸部分對應開有螺栓孔Ⅰ101。每一個高強螺栓4依次穿過螺栓孔Ⅰ101和螺栓孔Ⅱ2021後，旋入螺母。所述高強螺栓4超出頂板1上表面的部分作為橋面板與橋面鋪裝層之間的剪力連接件，增強兩者之間的共同作用。

所述3個橫隔板(3)在頂板(1)下方沿縱橋向上間隔布置；所述橫隔板(3)按照U形段(201)的形式切孔；所述連續多U板(2)連續穿過這些橫隔板(3)；所述橫隔板(3)切孔處與U形段(201)四周焊接，頂部與頂板(1)焊接。

值得說明的是，頂板1、連續多U板2和橫隔板3的板厚根據實際交通量下的強度、剛度要求進行設計。本實施例中，頂板1的板厚為16mm，連續多U板2的板厚為8mm，橫隔板板厚10mm。