CN106012871B - 钢箱桥塔长圆形检修孔的围板补强方法 - Google Patents

钢箱桥塔长圆形检修孔的围板补强方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106012871B
CN106012871B CN201610398276.9A CN201610398276A CN106012871B CN 106012871 B CN106012871 B CN 106012871B CN 201610398276 A CN201610398276 A CN 201610398276A CN 106012871 B CN106012871 B CN 106012871B
Authority
CN
China
Prior art keywords
coaming plate
perforated panel
manhole
reinforcement
oblong
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201610398276.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106012871A (zh
Inventor
程斌
娄煜
王健磊
李纯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN201610398276.9A priority Critical patent/CN106012871B/zh
Publication of CN106012871A publication Critical patent/CN106012871A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106012871B publication Critical patent/CN106012871B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D22/00—Methods or apparatus for repairing or strengthening existing bridges ; Methods or apparatus for dismantling bridges
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D2/00—Bridges characterised by the cross-section of their bearing spanning structure
    • E01D2/04—Bridges characterised by the cross-section of their bearing spanning structure of the box-girder type
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D2101/00—Material constitution of bridges
    • E01D2101/30—Metal

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Bridges Or Land Bridges (AREA)

Abstract

本发明提供了一种钢箱桥塔长圆形检修孔的围板补强方法，所述方法步骤包括：(1)根据开设检修孔的板件即开孔板的几何尺寸和材料特性，计算开孔削弱后的极限受压强度；(2)根据开孔板几何特征和实际工程需求，选定合适的补强方式和围板尺寸；(3)计算补强后的极限受压强度；(4)验算补强后的开孔板强度，若不满足设计要求，则重复步骤(2)到(4)，直到补强后的极限受压强度达到设计要求为止；(5)按照要求将围板焊接在开孔板上。本发明理论可靠、逻辑清楚、方法简单。

Description

钢箱桥塔长圆形检修孔的围板补强方法
技术领域
本发明涉及属于钢结构设计与构造技术领域，具体的，涉及一种钢箱桥塔长圆形检修孔的围板补强方法。
背景技术
钢桥塔具有体积小、自重轻、抗震性能好、施工周期短等优点。近年来，随着香港汀九桥、南京长江第三大桥、泰州长江大桥、宁波外滩大桥等桥梁的陆续竣工和开工建设，钢桥塔在我国桥梁建设中得到了更加广泛的应用。与混凝土桥塔相比，钢桥塔在满足相同承载能力的情况下可以做得更加轻巧，在工厂生产制造，然后到现场进行拼装，施工方便快捷，并可缩短施工周期。虽然钢桥塔的工程造价通常比混凝土桥塔高，但是采用钢桥塔之后基础承受的重量要小很多，因此从工程项目的总体效益来看，钢桥塔结构可能会比混凝土桥塔结构更加经济。此外，斜拉桥的拉索锚固区受力复杂、局部应力大，若采用钢筋混凝土桥塔，需要在拉索锚固区附近布置较多的预应力钢筋，施工比较复杂，采用钢桥塔则可以避免这些问题。目前，经济的可持续发展成为各国政府的战略方针，人们日益重视对有限资源的节约利用和对自然环境的保护，国际上也提出了可持续工程和绿色工程的概念。21世纪的桥梁设计将更加重视结构的耐久性和全寿命经济性，降低不可再生资源的消耗，提高工业和建筑废料的再利用以及减少对环境的破坏和影响。钢材作为绿色建材，将大有用武之地，采用钢桥塔设计完全符合第三代结构设计的新理念。我国经济建设不断健康发展，钢产量与品质不断提高，国家的工程建设技术政策己经发生重大变化，今后将会有更多的桥梁工程会采用钢桥塔结构形式。
由于构造、施工、检修、维护等需要，不可避免对钢箱桥塔中的某些受力板件进行开孔，其中最为典型的是长圆形通行孔。这些人员通行孔通常开设在桥塔根部的外壁板和内部竖向隔板上，孔洞形状多为由上下两个半圆形和中间一个矩形组成的长圆形(见图2)。据统计，钢桥塔长圆形通行孔的开孔率多介于0.2～0.5之间。较大的开孔率将对钢桥塔受压板件的力学性能产生不可忽略的影响，具体表现为：①开孔板在面内荷载作用下产生孔边应力集中现象，可能导致钢板发生局部破坏，并影响其疲劳性能；②受压开孔板的弹性屈曲临界荷载和弹塑性受压极限强度均随着孔径增大而显著降低，且当板件宽厚比较小时(即厚板)的降低幅度更为明显。对于钢箱桥塔的开孔板而言，当通行孔开设于桥塔根部时，板件承受着非常高的压应力。因此，过大的孔洞尺寸或过多的孔洞数量将可能导致这些开孔板的正常使用或结构安全难以满足，必要时需采取合理、有效的措施进行孔洞补强。
经检索，公开号为CN 101457591U、申请号为200810154696.8的中国发明专利，该专利公开了一种钢梁贯通孔补强方法,在钢梁的塑性区内开通孔；根据开孔位置、孔径确定出所需要的补强环的结构，将补强环焊接在所述通孔上。
上述专利不适用于孔洞形状为长圆形、且钢板处于面内受压工况的情形，无法作为钢桥塔内部开设通行孔的补强方法，并且没有给出补强前和补强后的强度处理方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种钢箱桥塔长圆形检修孔的围板补强方法，实现补强后的开孔钢板受压强度达到要求。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种钢箱桥塔长圆形检修孔的围板补强方法，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)：根据钢箱桥塔开设长圆形检修孔的板件即开孔板的几何尺寸和材料特性，计算开孔板开孔削弱后的极限受压强度；所述开孔板处于面内单轴受压状态；
步骤(2)：根据开孔板几何特征和实际工程需求，选定围板尺寸；
步骤(3)：根据步骤(2)围板尺寸，计算补强后的极限受压强度；
步骤(4)：根据步骤(3)的结果，验算补强后的开孔板强度，若不满足设计要求，则重复步骤(2)到步骤(4)，直到补强后的开孔板强度达到设计要求为止；
步骤(5)：根据符合设计要求的围板尺寸，将围板焊接在开孔板上：
首先将围板卷曲成与检修孔相内切的长圆形闭合环，并在首尾相接处施加对接熔透焊缝；然后将围板放入检修孔内，保持围板沿开孔板中面左右对称；再沿围板与开孔板交线处施加整圈角焊缝将围板与开孔板焊接固定。
优选地，步骤(1)中，所述开孔板被竖向加劲肋和横向加劲肋分隔之后的竖向高度a与横向宽度b之比介于2至5之间。
优选地，步骤(1)中，所述检修孔为长圆形，其中长圆形由上下两个半圆形与中间一个矩形组成。
更优选地，所述检修孔孔高h与检修孔孔宽d之比介于1.5至3之间。
更优选地，所述检修孔宽度d与开孔板横向宽度b之比介于0.1至0.7之间。
优选地，步骤(1)中，所述开孔板开孔削弱后的极限受压强度σu按照如下公式计算：
其中：σy为钢材的屈服强度，d为检修孔孔宽，b为开孔板横向宽度。
优选地，步骤(2)中，所述围板补强适用于检修孔孔洞宽度d/b>0.3或强度提高需求≤1.4σu的情况，其中：σu为板件开孔削弱后的极限受压强度，d为检修孔孔宽，b为开孔板横向宽度。
优选地，步骤(2)中，所述围板尺寸包括围板厚度和围板宽度，其中：围板厚度tr不大于t为开孔板厚度；所述围板宽度hr与围板厚度tr之比介于8至12之间。
优选地，步骤(3)中，所述开孔板在围板补强后的极限受压强度σru按照如下公式计算：
其中：σu为开孔板开孔削弱后的极限受压强度。
优选地，步骤(5)中：
围板的长度为π(d-tr)+2(h-d)、厚度为tr、宽度为hr；
角焊缝的焊脚高度不小于6mm与0.5tr之间的较大值。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明针对钢箱桥塔内部开设检修孔的钢板，提供了一种行之有效的补强方法，能够很好地弥补钢桥塔内部受压板件由于开孔而造成的强度削弱，并可根据实际工程的强度需求进行选择采用。本发明理论可靠、逻辑清楚、方法简单。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一实施例的钢箱桥塔内部开设检修孔及围板补强示意图，其中：(a)为开孔未补强示意图，(b)为围板补强示意图；
图2为本发明一实施例的钢箱桥塔内部检修孔构造图；
图3为本发明一实施例的经过围板补强的开设长圆形检修孔的钢桥塔钢板的构造图，其中：(a)为主视图，(b)为侧视图，(c)为俯视图；
图4为本发明一实施例的实施流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1中(a)所示，开设长圆形检修孔的钢桥塔钢板主要由桥塔壁板、横向隔板和竖向隔板组成，并且处于竖向压力荷载工况下；如图1中(b)所示，开设长圆形检修孔的钢桥塔钢板的围板补强方法，主要是按照施工要求，将围板焊接在长圆形孔洞的内侧。
如图2所示，本实施例的对象是钢箱桥塔内部开设有检修孔的受压钢板，其尺寸包括：钢板竖向高度a、钢板横向宽度b、钢板厚度t，以及检修孔孔高h、检修孔孔宽d，其中：钢板竖向高度a与钢板横向宽度b之比介于2到5之间，检修孔孔高h与检修孔孔宽d之比介于1.5至3之间，检修孔孔宽d与钢板横向宽度b之比介于0.1至0.7之间。
如图3中(a)、(b)、(c)所示，一种钢箱桥塔长圆形检修孔的围板补强方法，具体的施工方法是：首先将围板钢条卷曲成与检修孔相内切的长圆形闭合环，并在首尾相接处施加对接熔透焊缝，然后将围板钢条放入检修孔内，保持围板钢条沿受压钢板中面左右对称，再沿围板钢条与受压钢板交线处施加整圈角焊缝将围板钢条与受压钢板焊接固定。
如图4所示，一种钢箱桥塔长圆形检修孔的围板补强方法，所述方法具体包括如下步骤：
(1)根据受压钢板的几何尺寸(包括受压钢板的宽度、厚度、长度、开孔宽度和开孔长度)和材料特性，利用公式计算开孔削弱后的极限受压强度，其中：σy为钢材的屈服强度，d为检修孔孔宽，b为钢板横向宽度；
(2)根据受压钢板几何特征(包括宽厚比b/t、长宽比a/b以及开孔率d/b的要求)，围板补强适用于检修孔孔洞宽度较大(d/b>0.3)或强度提高需求较小(≤1.4σu)的情况，要求角焊缝的焊脚高度不小于6mm与0.5tr之间的较大值，围板钢条厚度tr不大于(其中t为受压钢板厚度)；围板钢条宽度hr与围板钢条厚度tr之比介于8至12之间；然后根据实际工程对于强度提高的需求选定合适的围板钢条尺寸；
(3)基于公式计算补强后的极限受压强度，所述受压钢板在围板补强后的极限受压强度σru按照公式计算；
(4)验算补强后的受压钢板强度，若不满足设计要求，则重复步骤(2)到(4)，直到补强后的开孔板强度达到设计要求为止；
(5)按照要求将围板钢条焊接在受压钢板上，具体的：
首先将长度为π(d-tr)+2(h-d)、厚度为tr、宽度为hr的围板钢条卷曲成与检修孔相内切的长圆形闭合环，并在首尾相接处施加对接熔透焊缝；然后将围板钢条放入检修孔内，保持围板钢条沿受压钢板中面左右对称；再沿围板钢条与受压钢板交线处施加整圈角焊缝将围板钢条与受压钢板焊接固定，其中角焊缝的焊脚高度不小于6mm与0.5tr之间的较大值。
综上实施例，可以弥补钢箱桥塔内部开设检修孔导致钢板受压强度削弱的不足，为之提供相对应的开孔补强方法，并且可以计算确定补强之后的钢板受压极限强度，但应当认识到上述描述不应被认为是本发明的限制。除此之外，本发明还有其它实施方式。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (3)

1.一种钢箱桥塔长圆形检修孔的围板补强方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)：根据钢箱桥塔开设长圆形检修孔的板件即开孔板的几何尺寸和材料特性，计算开孔板开孔削弱后的极限受压强度；所述开孔板处于面内单轴受压状态；
所述开孔板被竖向加劲肋和横向加劲肋分隔之后的竖向高度a与横向宽度b之比介于2至5之间；
所述长圆形检修孔，其中长圆形由上下两个半圆形与中间一个矩形组成；
所述检修孔孔高h与检修孔孔宽d之比介于1.5至3之间；
所述检修孔孔宽d与开孔板横向宽度b之比介于0.1至0.7之间；
所述开孔板开孔削弱后的极限受压强度σu按照如下公式计算：
其中：σy为钢材的屈服强度，d为检修孔孔宽，b为开孔板横向宽度；
步骤(2)：根据开孔板几何特征和实际工程需求，选定围板尺寸；
所述围板尺寸包括围板厚度和围板宽度，其中：围板厚度tr不大于t为开孔板厚度；围板宽度hr与围板厚度tr之比介于8至12之间；
步骤(3)：根据步骤(2)围板尺寸，计算补强后的极限受压强度；
步骤(4)：根据步骤(3)的结果，验算补强后的开孔板强度，若不满足设计要求，则重复步骤(2)到步骤(4)，直到补强后的开孔板强度达到设计要求为止；
步骤(5)：根据符合设计要求的围板尺寸，将围板焊接在开孔板上：
首先将围板卷曲成与检修孔相内切的长圆形闭合环，并在首尾相接处施加对接熔透焊缝；然后将围板放入检修孔内，保持围板沿开孔板中面左右对称；再沿围板与开孔板交线处施加整圈角焊缝将围板与开孔板焊接固定；
角焊缝的焊脚高度不小于6mm与0.5tr之间的较大值。
2.根据权利要求1所述的一种钢箱桥塔长圆形检修孔的围板补强方法，其特征在于，步骤(3)中，所述开孔板在围板补强后的极限受压强度σru按照如下公式计算：
其中：σu为开孔板开孔削弱后的极限受压强度。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种钢箱桥塔长圆形检修孔的围板补强方法，其特征在于，步骤(5)中：围板的长度为π(d-tr)+2(h-d)、厚度为tr、宽度为hr。
CN201610398276.9A 2016-06-06 2016-06-06 钢箱桥塔长圆形检修孔的围板补强方法 Expired - Fee Related CN106012871B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610398276.9A CN106012871B (zh) 2016-06-06 2016-06-06 钢箱桥塔长圆形检修孔的围板补强方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610398276.9A CN106012871B (zh) 2016-06-06 2016-06-06 钢箱桥塔长圆形检修孔的围板补强方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106012871A CN106012871A (zh) 2016-10-12
CN106012871B true CN106012871B (zh) 2018-10-23

Family

ID=57090802

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610398276.9A Expired - Fee Related CN106012871B (zh) 2016-06-06 2016-06-06 钢箱桥塔长圆形检修孔的围板补强方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106012871B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108555470A (zh) * 2018-07-04 2018-09-21 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 一种u肋的嵌补段焊接结构
CN109175818B (zh) * 2018-11-06 2021-05-11 南通中远海运川崎船舶工程有限公司 一种船体焊接边开孔处理方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4272180B2 (ja) * 2005-05-27 2009-06-03 秀侃 林 鋼製構造物とその補強方法
CN101457591B (zh) * 2008-12-30 2010-08-18 天津大学 钢梁贯通孔补强方法
JP2011196172A (ja) * 2010-02-26 2011-10-06 Kawada Industries Inc 切断工法並びにそれに用いる切断工具案内治具及び定規

Also Published As

Publication number Publication date
CN106012871A (zh) 2016-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN204570445U (zh) 下翼缘设置钢管混凝土的双组合连续梁
CN205637130U (zh) 屈曲约束式钢梁柱端板连接节点和钢结构建筑
CN109083295A (zh) 一种带可更换部件的可恢复功能联肢剪力墙结构
CN110499825A (zh) 便于修复的装配式钢结构梁柱节点连接结构及其装配方法
CN110241973A (zh) 一种钢-木-混凝土组合梁及其施工方法
CN206308801U (zh) 钢管约束型钢再生混凝土柱与钢筋混凝土梁端板连接节点
CN106012871B (zh) 钢箱桥塔长圆形检修孔的围板补强方法
CN107724226A (zh) 一种四索面同向回转斜拉索‑悬索协作体系桥梁
CN206090967U (zh) 穿孔肋拉杆约束双层钢板混凝土剪力墙
CN203593939U (zh) 一种不同性能混凝土梁的连接构造
CN105507429A (zh) 一种开孔钢板剪力键的构造及施工方法
CN207244899U (zh) 一种水平波纹钢板剪力墙
CN106012870B (zh) 单轴受压开长圆形孔钢板的孔边加劲补强方法
CN205475929U (zh) 钢结构无梁楼盖板柱结构
CN207484264U (zh) 四索面同向回转斜拉索-悬索协作体系桥梁
CN107938498A (zh) 组装式钢桥墩墩柱及组装式门式钢桥墩
CN109577492A (zh) 一种型钢部分包裹混凝土柱与钢筋混凝土梁节点连接结构
CN109403465A (zh) 一种钢-混凝土组合节点及其制作方法
CN106087779B (zh) 钢箱桥塔内部开设通行孔的贴板补强方法
CN105970839B (zh) 斜拉桥钢箱桥塔过索孔的贴板补强方法
CN105970840B (zh) 一种开有连续椭圆孔受压钢板的补强方法
CN111910516A (zh) 一种用于波形钢组合桥面板中的复合销剪力连接件
CN207933878U (zh) 组装式钢桥墩墩柱及组装式门式钢桥墩
CN207260341U (zh) 单边屈曲约束式钢梁柱连接节点和钢结构建筑
CN210151553U (zh) 钢腹板内衬混凝土用开孔剪力键结构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20181023