CN107938508B - 一种hrp正交异性钢桥面板结构 - Google Patents

Abstract

发明提供一种HRP正交异性钢桥面板结构。该面板结构包括热轧带肋盖板、若干纵向加劲肋和横肋。HRP盖板具有整体性好、刚度大的特点。平板与肋连接部分采用圆弧状渐变过渡，可以有效避免集中轮载作用下钢桥面板局部应力过大问题。焊缝设置在纵肋腹板应力幅较小位置，且焊接工艺由单侧部分熔透焊变为对接全熔透焊，可以有效提高钢桥面板的抗疲劳性能。本发明结构简单、受力合理、耐久性好，且便于维修加固，在钢结构与组合结构桥梁工程领域中具有广阔的应用前景。

Description

一种HRP正交异性钢桥面板结构

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种HRP正交异性钢桥面板结构。

背景技术

正交异性钢桥面板结构(以下简称“钢桥面板”)因其具有承载能力大、自重轻、结构高度低等特点，已成为大跨度钢桥的桥面板主要结构形式。目前国内外建成的采用正交异性钢桥面板结构的大型钢桥已逾千座。快速大规模建设的背后必然存在一些潜在问题，目前表现最突出的是钢桥面板疲劳裂纹。特别是随着我国交通量快速增长、超载超限日益严重，部分钢桥面板服役不到10年就出现了桥面铺装破损、结构变形、焊缝开裂等现象。

后期设计中根据实际问题对钢桥面板进行了优化，例如顶板厚度设计已从最初的10～12mm普遍增厚到目前的16mm，但顶板-纵肋接头疲劳开裂问题依然没有得到解决。在车轮荷载反复作用下，钢桥面板顶板受到局部加劲肋的约束，导致刚度局部突变引起应力集中，容易产生疲劳损伤。究其原因主要是顶板纵向接头、顶板-横隔板接头、纵肋-横隔板接头等其他连接位置均可采用全熔透焊缝、或双面焊接，但对于最常用的梯形闭口肋，只能采用外侧单面部分熔透焊缝的方式与顶板连接，而且纵肋厚度一般为6～8mm，为了保证纵肋在焊接时不被烧穿，通常留有2～3mm钝边，这样顶板-纵肋接头的焊接尺寸非常有限。焊接外形缺陷会导致几何突变，焊缝的初始缺陷等会导致局部应力集中，均会加剧局部疲劳的发生。

由于顶板-纵肋接头焊缝数量和总长较大，焊缝位置的疲劳损伤难以避免。实际工程检查表明：顶板与加劲肋焊缝位于横隔板交汇处最易发生疲劳开裂。焊缝疲劳开裂是其运营阶段的主要病害之一，直接威胁到桥梁结构行车安全。因此，迫切需要对目前传统钢桥面板接头进行改进，提高焊缝质量，解决焊缝容易出现疲劳开裂的问题，提高结构耐久性。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、设计合理且便于维修的HRP正交异性钢桥面板结构，以解决现有钢桥面板顶板-纵肋接头易开裂、焊接工艺要求高和抗疲劳性能差等问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种HRP正交异性钢桥面板结构，包括HRP盖板、纵肋和若干横肋。

所述HRP盖板为一块在平板上轧制出若干个肋的热轧带肋钢板。所述若干个肋在平板下表面沿横桥向间隔出现。所述平板与肋的连接部分平滑过渡。

所述纵肋通过对接全熔透焊缝与肋焊接。

所述若干横肋在HRP盖板下方沿纵桥向上间隔布置。所述横肋按照纵肋形式切孔。所述纵肋连续穿过这些横肋。所述横肋切孔处与纵肋四周焊接，顶部与平板焊接。

进一步，所述纵肋为闭口肋，横截面为U形、V形或梯形。所述纵肋的两个端部分别与相邻的两个肋焊接。

进一步，所述纵肋为开口肋，采用平板、不等边角钢或倒T形截面形式。

进一步，所述HRP盖板通过专用轧辊轧制而成。所述横肋与HRP盖板和纵肋采用双面角焊缝连接。

进一步，所述肋的肋高为a。其中，a≥25mm。所述HRP盖板的纵桥向长度为12m～20m。

进一步，所述纵肋采用传统冷弯加工。所述纵肋的端部开设有坡口，坡口角度为30°～60°。

进一步，所述纵肋采用热轧一体成型。

进一步，所述平板和肋平滑过渡，整体成型，肋端部厚度与纵肋厚度相同。

本发明还公开一种关于上述HRP正交异性钢桥面板结构的施工方法，包括以下步骤：

1)根据实际交通量下的强度、刚度要求，设计HRP盖板、纵肋和横肋。

2)工厂预制HRP盖板、纵肋和横肋。

3)在工厂或施工现场，对HRP盖板与纵肋实施焊接。

4)在工厂或施工现场，对横肋与HRP盖板和纵肋实施焊接。

本发明的技术效果是毋庸置疑的：

A.HRP盖板整体性好、刚度大，平板与肋连接部分采用圆弧状渐变过渡，可以有效避免集中轮载作用下钢桥面板局部应力过大问题；

B.钢桥面板在轮载作用下，顶板发生面外弯曲、纵向加劲肋发生扭转，顶板与纵向加劲肋交叉位置受力复杂。焊缝设置在纵肋腹板位置，一方面可以减小焊接残余应力对交叉点的受力影响，另一方面纵肋腹板应力幅较小，提高结构使用寿命；

C.相对于单侧部分熔透焊，对接全熔透焊缝工艺成熟、容易施焊，对制造要求较低，不仅节省成本，还可以有效提高钢桥面板的抗疲劳性能；

D.结构疲劳开裂热点位置从顶板转移至纵向加劲肋腹板对接焊缝附近，检测与维修加固不影响交通通行与桥面铺装，更为便利；

E.结构简单、受力合理、耐久性好。

附图说明

图1为HRP盖板结构示意图；

图2为实施例1中钢桥面板结构横截面图；

图3为实施例1中钢桥面板结构示意图；

图4为实施例1中纵肋结构示意图；

图5为专用轧辊结构示意图；

图6为实施例2中钢桥面板结构横截面图；

图7为实施例3中钢桥面板结构横截面图。

图8为实施例4中钢桥面板结构横截面图；

图中：HRP盖板 1、平板 101、肋 102、纵肋 2、端部 201、横肋 3、对接全熔透焊缝4、专用轧辊 5。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

本实施例公开一种HRP正交异性钢桥面板结构，包括HRP盖板1、纵肋2和横肋3。

参见图1，所述HRP盖板1为一块在平板101上轧制出4个肋102的热轧带肋钢板。所述HRP盖板1连续轧制，整体成型。所述肋102在平板101下表面沿横桥向间隔出现。所述平板101与肋102的连接部分采用圆弧状渐变过渡，有效减小构件在该位置的应力集中程度，提高抗疲劳性能。

参见图4，所述纵肋2为闭口肋，横截面为U形。所述平板101和肋102的板厚不同。所述纵肋2的两个端部201分别与相邻的两个肋102焊接。所述纵肋2通过对接全熔透焊缝4与肋102焊接。

所述横肋3在HRP盖板1下方布置。所述横肋3按照纵肋2形式切孔。所述纵肋2穿过这个横肋3。所述横肋3切孔处与纵肋2四周焊接，顶部与平板101焊接。

值得说明的是，本实施例中，所述肋102的肋高为a。其中，a≥25mm，以保证对接全熔透焊缝4处于结构应力幅较低位置。所述HRP盖板1的纵桥向长度为12m～20m。

实施例2：

本实施例公开一种HRP正交异性钢桥面板结构，包括HRP盖板1、纵肋2和横肋3。

参见图5和图6，所述HRP盖板1为一块在平板101上轧制出8个肋102的热轧带肋钢板。所述HRP盖板1通过专用轧辊5轧制而成。所述肋102在平板101下表面沿横桥向间隔出现。所述平板101与肋102的连接部分平滑过渡，有效减小构件在该位置的应力集中程度，提高抗疲劳性能。

所述纵肋2为闭口肋，横截面为梯形。所述平板101和肋102的板厚不同。所述纵肋2的两个端部201分别与相邻的两个肋102焊接。所述纵肋2通过对接全熔透焊缝4与肋102焊接。

所述4个横肋3在HRP盖板1下方沿纵桥向上间隔布置。所述横肋3按照纵肋2形式切孔。所述纵肋2连续穿过这些横肋3。所述横肋3切孔处与纵肋2四周焊接，顶部与平板101焊接。

值得说明的是，本实施例中，所述纵肋2采用传统冷弯加工。所述纵肋2的端部开设有坡口，坡口角度为30°～60°。

实施例3：

本实施例公开一种HRP正交异性钢桥面板结构，包括HRP盖板1、纵肋2和横肋3。

参见图7，所述HRP盖板1为一块在平板101上轧制出5个肋102的热轧带肋钢板。所述HRP盖板1通过专用轧辊5轧制而成。所述肋102在平板101下表面沿横桥向间隔出现。所述平板101与肋102的连接部分平滑过渡，有效减小构件在该位置的应力集中程度，提高抗疲劳性能。

所述纵肋2为开口肋，采用不等边角钢截面形式。所述平板101和肋102的板厚相同。所述纵肋2通过对接全熔透焊缝4与肋102焊接。本实施例中，所述纵肋2采用热轧型钢一体成型。

实施例4：

本实施例公开一种HRP正交异性钢桥面板结构，包括HRP盖板1、纵肋2和横肋3。

参见图8，所述HRP盖板1为一块在平板101上轧制出8个肋102的热轧带肋钢板。所述HRP盖板1通过专用轧辊5轧制而成。所述肋102在平板101下表面沿横桥向间隔出现。所述平板101与肋102的连接部分平滑过渡，有效减小构件在该位置的应力集中程度，提高抗疲劳性能。

本实施例中，所述HRP盖板1的肋102高度a等于传统纵肋高度，即顶板与U肋的腹板一体轧制。所述纵肋2为宽度等于肋102横向间距的平钢板(即U肋底板)。肋102(即U肋腹板)与纵肋2(即U肋底板)采用全熔透焊缝4连接。

所述横肋3在HRP盖板1下方布置。所述横肋3按照U肋形式切孔。所述U肋穿过这个横肋3。所述横肋3切孔处与纵肋2四周焊接，顶部与平板101焊接。

实施例5：

本实施例公开一种关于实施例1、2、3或4所述任意HRP正交异性钢桥面板结构的施工方法，包括以下步骤：

1)根据实际交通量下的强度、刚度要求，设计HRP盖板1、纵肋2和横肋3。

2)工厂预制HRP盖板1、纵肋2和横肋3；

3)在工厂或施工现场，对HRP盖板1与纵肋2实施焊接。

4)在工厂或施工现场，对横肋3与HRP盖板1和纵肋2实施焊接。

Claims (9)

1.一种HRP正交异性钢桥面板结构，其特征在于，包括HRP盖板(1)、纵肋(2)和若干横肋(3)；

所述HRP盖板(1)为一块在平板(101)上轧制出若干个肋(102)的热轧带肋钢板；所述若干个肋(102)在平板(101)下表面沿横桥向间隔出现；所述平板(101)与肋(102)的连接部分平滑过渡；

所述纵肋(2)通过对接全熔透焊缝(4)与肋(102)焊接；

所述若干横肋(3)在HRP盖板(1)下方沿纵桥向上间隔布置；所述横肋(3)按照纵肋(2)形式切孔；所述纵肋(2)连续穿过这些横肋(3)；所述横肋(3)切孔处与纵肋(2)四周焊接，顶部与平板(101)焊接。

2.根据权利要求1所述的一种HRP正交异性钢桥面板结构，其特征在于：所述纵肋(2)为闭口肋，横截面为U形、V形或梯形；所述纵肋(2)的两个端部(201)分别与相邻的两个肋(102)焊接。

3.根据权利要求1所述的一种HRP正交异性钢桥面板结构，其特征在于：所述纵肋(2)为开口肋，采用平板、不等边角钢或倒T形截面形式。

4.根据权利要求1所述的一种HRP正交异性钢桥面板结构，其特征在于：所述HRP盖板(1)通过专用轧辊(5)轧制而成；所述横肋(3)与HRP盖板(1)和纵肋(2)采用双面角焊缝连接。

5.根据权利要求1所述的一种HRP正交异性钢桥面板结构，其特征在于：所述肋(102)的肋高为a；所述HRP盖板(1)的纵桥向长度为12m～20m；其中，a≥25mm。

6.根据权利要求1所述的一种HRP正交异性钢桥面板结构，其特征在于：所述纵肋(2)采用传统冷弯加工；所述纵肋(2)的端部开设有坡口，坡口角度为30°～60°。

7.根据权利要求1所述的一种HRP正交异性钢桥面板结构，其特征在于：所述纵肋(2)采用热轧一体成型。

8.根据权利要求1所述的一种HRP正交异性钢桥面板结构，其特征在于：所述平板(101)和肋(102)平滑过渡，整体成型，肋(102)端部厚度与纵肋(2)厚度相同。

9.一种关于权利要求1所述HRP正交异性钢桥面板结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)根据实际交通量下的强度、刚度要求，设计HRP盖板(1)、纵肋(2)和横肋(3)；

2)工厂预制HRP盖板(1)、纵肋(2)和横肋(3)；

3)在工厂或施工现场，对HRP盖板(1)与纵肋(2)实施焊接；

4)在工厂或施工现场，对横肋(3)与HRP盖板(1)和纵肋(2)实施焊接。

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