CN109024317A - 钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法及钢箱梁 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法及钢箱梁，涉及钢箱梁养护技术领域，为解决现有钢箱梁裂纹修护方法效果差的问题而设计。该钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法用于对钢箱梁的焊缝进行养护，包括如下步骤：打磨所述焊缝的表面至平齐；沿所述焊缝上的涂层开裂方向进行打磨，以消除所述焊缝上的微裂纹。该钢箱梁经过上述钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法进行养护得到。本发明提供的钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法及钢箱梁用于实现裂纹大面积扩展前对金属表面的累积损伤和微小裂纹消除的目的，大幅度地提高了现有钢箱梁焊缝处的抗疲劳性能。

Description

钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法及钢箱梁

技术领域

本发明涉及钢箱梁养护技术领域，尤其涉及一种钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法及钢箱梁。

背景技术

正交异性桥面钢箱梁广泛应用于大中型桥梁建设，其中，钢箱梁的结构包括底板、间隔设置的横隔板、位于横隔板上方的顶板以及沿顶板长度方向设置的U型肋，其中，横隔板固定设置在底板上，且横隔板上开设有槽口，U型肋固定设置在槽口中。槽口的两侧边开设有弧形缺口，弧形缺口的棱边与U型肋之间留有缝隙。U型肋的两侧面与槽口两侧边的上半部分焊接，与下半部分(弧形缺口)间隔。

虽然，钢箱梁上的重要疲劳构造细节在设计和施工中都进行了疲劳设计及计算，但是，受到超载和施工质量等影响，使得现有钢桥结构普遍存在正交异形板疲劳开裂等影响使用的情形。而目前，对于钢箱梁疲劳裂纹的处置主要集中在对裂纹的修护，该修护主要包括对开裂位置进行结构补强，不仅维修成本高、浪费材料，且效果差，甚至会导致钢箱梁结构在短时间内出现二次开裂。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法，以解决现有钢箱梁裂纹修护方法效果差的技术问题。

本发明提供的钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法，对钢箱梁的焊缝进行养护，包括如下步骤：

S10：打磨所述焊缝的表面至平齐；

S20：沿所述焊缝上的涂层开裂方向进行打磨，以消除所述焊缝上的微裂纹。

进一步地，所述步骤S10包括对所述钢箱梁上的焊趾进行打磨，用于将母材上形成的薄层打磨掉，使焊缝与母材平滑过渡。

进一步地，当所述焊缝未出现裂纹时，所述步骤S20包括打磨所述焊缝直至看到母材表面的纹理；

当所述焊缝出现裂纹时，所述步骤S20包括将所述焊缝打磨至裂纹的根部。

进一步地，所述步骤S20之后还包括步骤S30；

S30：再次对所述焊缝进行打磨，且打磨方向与涂层开裂方向呈角度。

进一步地，所述步骤S30中的打磨方向与涂层开裂方向垂直。

进一步地，所述步骤S30中，用细砂轮片对所述焊缝进行打磨。

进一步地，所述步骤S20中，用粗砂轮片对所述焊缝进行打磨。

进一步地，所述焊缝上的微裂纹深度不大于板材厚度的1/3。

进一步地，还包括对横隔板上的弧形缺口进行打磨。

本发明钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法带来的有益效果是：

当需要对钢箱梁的焊缝进行预防性养护时，首先，对焊缝的表面进行打磨，直至将焊缝打磨平齐；然后，沿焊缝上的涂层开裂方向继续对焊缝进行打磨，以消除焊缝上的微裂纹，从而完成对钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护。

该钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法，在钢箱梁出现微裂纹的初期便对其进行处理，其首先通过对焊缝表面进行平齐处理，使得焊缝位置处的应力被释放，有效地减少了焊缝凸处和凹处形成的应力集中，使得钢箱梁在沿着焊缝方向的受力变得较为均匀，降低应力幅极值；然后，其通过对焊缝表面进行再次打磨光顺，以消除焊缝表面的微裂纹，使得焊缝位置的抗疲劳性能与母材基本一致。

这种钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法，实现了裂纹大面积扩展前对金属表面的累积损伤和微小裂纹消除的目的，使得在焊缝内部没有缺陷的状态下，焊缝位置的抗疲劳性能与母材基本保持一致，大幅度地提高了现有钢箱梁焊缝处的抗疲劳性能。而且，由于这种预防性养护是在裂纹出现的初期进行养护，养护操作及流程简单，省去了以往需要对开裂位置进行结构补强的繁琐流程，不仅节约了材料，降低了钢箱梁的修护成本，而且养护效果好，有效地延长了钢箱梁的工作寿命。

本发明的第二个目的在于提供一种钢箱梁，以解决现有钢箱梁裂纹修护方法效果差的技术问题。

本发明提供的钢箱梁，经过上述钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法进行养护得到。

本发明钢箱梁带来的有益效果是：

该钢箱梁经上述钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法养护得到，实现了钢箱梁裂纹大面积扩展前对其金属表面的累积损伤和微小裂纹消除的目的，使得在焊缝内部没有缺陷的状态下，焊缝位置的抗疲劳性能与母材基本一致，大幅度地提高了钢箱梁焊缝处的抗疲劳性能，有效地延长了钢箱梁的工作寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的钢箱梁的结构示意图；

图2为嵌补段与顶板焊接的结构示意图；

图3为图2中第一焊缝在打磨前的A-A剖视图；

图4为图2中第一焊缝在打磨后的A-A剖视图；

图5为图2中第一焊缝在打磨前的B-B剖视图；

图6为图2中第一焊缝在打磨后的B-B剖视图；

图7为本发明提供的钢箱梁中U型肋焊接于横隔板后的局部示意图。

附图标记：

100-顶板；200-横隔板；300-U型肋；400-水平加强肋；500-竖直加强肋；600-底板；

210-弧形缺口；

310-嵌补段；

710-第一焊缝；720-第二焊缝；730-第三焊缝。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“水平”、“顶”、“侧”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本实施例提供了一种钢箱梁，包括底板600、沿底板600的长度方向平行且间隔设置的多个横隔板200、位于横隔板200上方的顶板100以及沿顶板100长度方向设置的U型肋300。具体的，横隔板200固定设置在底板600上，且横隔板200上设有槽口，U型肋300固定设置在槽口中。其中，槽口的两侧边开设有弧形缺口210，弧形缺口210的棱边与U型肋300之间留有缝隙，使得U型肋300的两侧面与槽口两侧边的上半部分焊接，与下半部分(弧形缺口210)间隔；顶板100固定在横隔板200上。

该钢箱梁在使用过程中，当其出现微小裂纹时，利用钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法对其进行养护，以在钢箱梁裂纹大面积扩展前对其金属表面的累积损伤和微小裂纹进行消除，从而实现钢箱梁焊缝处抗疲劳性能的提高，进而达到延长钢箱梁工作寿命的目的。

请继续参照图1，本实施例中，该钢箱梁还可以包括水平加强肋400和竖直加强肋500，其中，水平加强肋400沿钢箱梁的宽度方向设置，并连接在横隔板200上；竖直加强肋500沿钢箱梁的高度方向设置，并连接在横隔板200上。

下述文字中，将对钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法的具体流程进行详细说明。

实施例一

在对嵌补段110与U型肋300之间的焊缝进行预防性养护时，包括如下步骤：

S10：打磨第一焊缝710的表面至平齐；

S20：沿第一焊缝710上的涂层开裂方向进行打磨，以消除第一焊缝710上的微裂纹。

具体的，如图2至图4所示，在对嵌补段110与U型肋300之间的第一焊缝710进行养护时，先沿着ab箭头所指的方向往复打磨，以使图3中示出的第一焊缝710上凹凸不平的部位平齐，形成图4中第一焊缝710的状态。此时，第一焊缝710的表面平顺且光滑。

经过S10和S20，第一焊缝710表面的明显缺陷被去除，使得第一焊缝710位置处的应力被释放，从而减少了第一焊缝710凸处和凹处形成的应力集中，使得钢箱梁在沿着第一焊缝710方向的受力变得较为均匀；并且，其通过对第一焊缝710表面进行再次打磨，以消除第一焊缝710表面的微裂纹，从根本上杜绝了裂纹继续扩展的隐患，使得第一焊缝710位置的抗疲劳性能与母材(U型肋300)基本一致。

需要说明的是，本实施例中，ab方向表示沿涂层开裂的方向；cd方向表示垂直于涂层开裂的方向。

请继续参照图5和图6，步骤S10包括对钢箱梁上的焊趾进行打磨，用于将母材上形成的薄层打磨掉，从而使第一焊缝710与母材平滑过渡。

具体的，对图5中的焊趾部位打磨，将焊趾在母材上形成的薄层去除，进而得到图6中示出的第一焊缝710。经过该步骤，焊趾在母材上形成的金属薄层被去除，使得焊趾与母材平滑过渡，降低了焊趾位置的应力集中，很好地改善了因应力集中而导致的第一焊缝710疲劳开裂的情形。而且，这一步骤，还有效地防止了脱焊现象的发生，保证了嵌补段110与U型肋300之间的连接可靠性。

具体的，当第一焊缝710未出现裂纹时，步骤S20包括打磨第一焊缝710直至看到母材表面的金属纹理。此时，前述的微裂纹指的是涂层表面的开裂，也就是油漆涂层的开裂。这一步骤，使得在涂层出现开裂时便能够将该第一焊缝710上的微裂纹及时去除，防止了裂纹的大面积开裂，从根本上杜绝了裂纹的继续扩展，起到了预防性养护的作用。

而当第一焊缝710已经出现裂纹时，步骤S20包括打磨第一焊缝710至裂纹的根部。此时，前述的微裂纹指的是第一焊缝710表面的裂纹，也就是第一焊缝710本身出现的裂纹。这一步骤，使得在第一焊缝710出现微小裂纹时便能够将其去除，防止了其继续扩展，保证了第一焊缝710的焊接可靠性。

本实施例中，步骤S20中，利用粗砂轮片对第一焊缝710进行打磨。这样的设置，实现了对第一焊缝710的粗加工，提高了裂纹去除的效率，使得第一焊缝710的表面能够被快速磨平。

具体的，打磨用的粗砂轮片在80-100目之间。

该钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法中，步骤S20之后还可以包括步骤S30，即：再次对第一焊缝710进行打磨，且打磨方向与涂层开裂方向呈角度。这一步骤，使得在第一焊缝710内部无显著缺陷时，第一焊缝710的疲劳强度能够达到与母材相一致。

具体的，步骤S30中的打磨方向与涂层开裂方向垂直，也就是说，步骤S30中的打磨方向沿cd方向。这样的设置，缩短了打磨的路径，使得金属表面的纹理能够在短时间内被打磨光滑。

本实施例中，步骤S30中，利用细砂轮片对第一焊缝710进行打磨。这样的设置，实现了对第一焊缝710的精加工。

具体的，打磨用的细砂轮片在100目以上。

优选地，该钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法用于对焊缝上的微裂纹深度不大于板材厚度的1/3的第一焊缝710进行预防性养护。这样的设置，保证了养护的有效性。

实施例二

在对横隔板200与U型肋300下翼缘相交处弧形缺口210的部位进行养护时，包括对U型肋300与横隔板200的连接焊缝的端部进行预防性养护，以及对圆弧缺口的部位进行预防性养护。

其中，在对U型肋300与横隔板200的连接焊缝的端部，也就是第二焊缝720进行预防性养护时，包括如下步骤：

S10’：打磨第二焊缝720的表面至平齐；

S20’：沿第二焊缝720上的涂层开裂方向进行打磨，以消除第二焊缝720上的微裂纹。

该步骤S10’和步骤S20’与上述步骤S10和步骤S20的基本操作过程及作用相似，故不再文字赘述。

在对U型肋300与横隔板200之间的第二焊缝720进行养护时，还包括如下步骤：

S30’：再次对第二焊缝720进行打磨，且打磨方向与涂层开裂方向呈角度。

优选地，步骤S30’中的打磨方向与涂层开裂方向垂直。

该步骤S30’与上述步骤S30的基本操作过程及作用类似，故不再文字赘述。

在对圆弧缺口的部位进行预防性养护时，包括如下步骤：

S40’：将圆弧缺口的锯齿形打磨光滑，使其平顺过渡；

S50’：沿着涂层开裂的方向进行打磨，以消除其上的微裂纹。其中，对于仅包括涂层开裂的微裂纹，将圆弧缺口打磨至看到金属表面的纹理为准；对于包括裂纹的微裂纹，将圆弧缺口打磨至裂纹根部，以将裂纹基本去除。

该步骤S40’和步骤S50’与上述步骤S10和步骤S20的基本操作过程及作用相似，故不再文字赘述。

在对圆弧缺口的部位进行预防性养护时，还包括如下步骤：

S60’：再次对圆弧缺口进行打磨，且打磨方向与涂层开裂方向呈角度。

优选地，步骤S60’中的打磨方向与涂层开裂方向垂直。

该步骤S60’与上述步骤S30的基本操作过程及作用类似，故不再文字赘述。

通过对U型肋300与横隔板200之间的第二焊缝720以及圆弧缺口进行养护，有效地减少了U型肋300与横隔板200之间的应力集中，降低了疲劳应力幅，从而提高了本实施例钢箱梁的抗疲劳强度。

实施例三

在对顶板100与U型肋300之间的纵向角焊缝，也就是第三焊缝730进行预防性养护时，包括如下步骤：

S10”：打磨第三焊缝730的表面至平齐；

S20”：沿第三焊缝730上的涂层开裂方向进行打磨，以消除第三焊缝730上的微裂纹。

该步骤S10”和步骤S20”与上述步骤S10和步骤S20的基本操作过程及作用相似，故不再文字赘述。

在对顶板100与U型肋300之间的第三焊缝730进行预防性养护时，还包括如下步骤：

S30”：再次对第三焊缝730进行打磨，且打磨方向与涂层开裂方向呈角度。

优选地，步骤S30”中的打磨方向与涂层开裂方向垂直。

该步骤S30”与上述步骤S30的基本操作过程及作用类似，故不再文字赘述。

这种钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法，实现了裂纹大面积扩展前对金属表面的累积损伤和微小裂纹消除的目的，使得在钢箱梁中的焊缝内部没有缺陷的状态下，焊缝位置的抗疲劳性能与母材基本保持一致，大幅度地提高了现有钢箱梁焊缝处的抗疲劳性能。而且，由于这种预防性养护是在裂纹出现的初期进行养护，养护操作及流程简单，省去了以往需要对开裂位置进行结构补强的繁琐流程，不仅节约了材料，降低了钢箱梁的修护成本，而且养护效果好，有效地延长了钢箱梁的工作寿命。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法，其特征在于，对钢箱梁的焊缝进行养护，包括如下步骤：

S10：打磨所述焊缝的表面至平齐；

S20：沿所述焊缝上的涂层开裂方向进行打磨，以消除所述焊缝上的微裂纹。

2.根据权利要求1所述的钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法，其特征在于，所述步骤S10包括对所述钢箱梁上的焊趾进行打磨，用于将母材上形成的薄层打磨掉，使焊缝与母材平滑过渡。

3.根据权利要求1所述的钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法，其特征在于，当所述焊缝未出现裂纹时，所述步骤S20包括打磨所述焊缝直至看到母材表面的纹理；

当所述焊缝出现裂纹时，所述步骤S20包括将所述焊缝打磨至裂纹的根部。

4.根据权利要求1所述的钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法，其特征在于，所述步骤S20之后还包括步骤S30；

S30：再次对所述焊缝进行打磨，且打磨方向与涂层开裂方向呈角度。

5.根据权利要求4所述的钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法，其特征在于，所述步骤S30中的打磨方向与涂层开裂方向垂直。

6.根据权利要求4所述的钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法，其特征在于，所述步骤S30中，用细砂轮片对所述焊缝进行打磨。

7.根据权利要求1所述的钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法，其特征在于，所述步骤S20中，用粗砂轮片对所述焊缝进行打磨。

8.根据权利要求1-7任一项所述的钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法，其特征在于，所述焊缝上的微裂纹深度不大于板材厚度的1/3。

9.根据权利要求1所述的钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法，其特征在于，还包括对横隔板(200)上的弧形缺口(210)进行打磨。

10.一种钢箱梁，其特征在于，经过权利要求1-9任一项所述的钢箱梁疲劳裂纹的预防性养护方法进行养护得到。