基于粘貼角鋼的鋼橋面外變形疲勞加固構(gòu)造的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于粘貼角鋼的鋼橋面外變形疲勞加固構(gòu)造，屬于橋梁工程【技術(shù)領(lǐng)域】，其是將鋼板梁腹板、加勁肋與翼緣板的腹板間隙采用角鋼進(jìn)行加固，角鋼的兩肢通過結(jié)構(gòu)膠分別粘結(jié)在加勁肋和翼緣板上；可以有效改善腹板間隙的受力性能，有效抑制面外變形疲勞裂紋的萌生和擴(kuò)展，具有施工方便、操作簡單、成本低廉、性能優(yōu)良的特點。
【專利說明】基于粘貼角鋼的鋼橋面外變形疲勞加固構(gòu)造

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于橋梁工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于粘貼角鋼的鋼橋面外變形 疲勞加固構(gòu)造。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著交通量的日益增加，既有鋼橋的疲勞問題日益凸顯。鋼橋設(shè)計中，各主梁之間 的橫向連接系是通過橫撐與主梁腹板焊接的堅向加勁肋的連接來實現(xiàn)的，為了避免堅向加 勁肋和主梁受拉翼緣之間的焊接細(xì)節(jié)發(fā)生疲勞失效，通常在堅向加勁肋與主梁受拉翼緣之 間留有幾十毫米的腹板間隙。實際運營時，在車輛荷載作用下各鋼主梁之間會產(chǎn)生撓度差， 從而使剛度較小的腹板間隙處會發(fā)生面外彎曲變形，引起焊接細(xì)節(jié)處較大的二次應(yīng)力，導(dǎo) 致疲勞裂紋在此處萌生和擴(kuò)展，對橋梁的安全埋下了隱患。因此，需要針對面外變形引起的 疲勞裂紋，采取有效的加固構(gòu)造措施對既有鋼橋進(jìn)行維修加固。傳統(tǒng)的對于鋼橋堅向加勁 肋與翼緣間腹板間隙的加固措施為在裂尖設(shè)置止裂孔，但止裂孔會削弱腹板剛度，可能會 導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生次生破壞。因此，急需研發(fā)一種既不削弱腹板剛度，又能有效抑制腹板間隙處 面外變形疲勞裂紋形成和擴(kuò)展的加固構(gòu)造措施。 實用新型內(nèi)容
[0003] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服以往鋼板梁橋面外變形加固技術(shù)會削 弱原結(jié)構(gòu)剛度的問題，提供一種結(jié)構(gòu)合理、構(gòu)造簡單、受力性能優(yōu)越、施工便捷的面外變形 疲勞加固構(gòu)造。
[0004] 解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：將鋼板梁腹板、加勁肋與翼緣板的腹板 間隙采用角鋼進(jìn)行加固，角鋼的兩肢通過結(jié)構(gòu)膠分別粘結(jié)在加勁肋和翼緣板上。
[0005] 上述角鋼與翼緣板之間用螺釘和結(jié)構(gòu)膠連接。
[0006] 上述角鋼為單角鋼或者T型角鋼或者雙角鋼。
[0007] 上述單角鋼和雙角鋼均為等肢角鋼。
[0008] 本實用新型的基于粘貼角鋼的鋼橋面外變形疲勞加固構(gòu)造的加固方法由下述步 驟實現(xiàn)：
[0009] 1)對加勁肋、翼緣板和角鋼的粘貼面做清理、打毛處理；
[0010] 2)在步驟1)處理后的加勁肋、翼緣板和角鋼的粘貼面上均勻涂抹厚度為1?3mm 的結(jié)構(gòu)膠，將角鋼粘貼到對應(yīng)位置；
[0011] 3)結(jié)構(gòu)膠與角鋼充分接觸且沒有氣泡后，用夾子將角鋼位置固定，養(yǎng)護(hù)至結(jié)構(gòu)膠 固化。
[0012] 當(dāng)角鋼與翼緣板之間用螺釘和結(jié)構(gòu)膠連接時，步驟1)是對加勁肋、翼緣板和角鋼 的粘貼面做清理、打毛處理后，在翼緣板和角鋼的對應(yīng)位置進(jìn)行攻絲；步驟3)是結(jié)構(gòu)膠與 角鋼充分接觸且沒有氣泡后，用夾子將角鋼位置固定，養(yǎng)護(hù)到結(jié)構(gòu)膠固化，用螺釘將角鋼緊 固。
[0013] 本實用新型所提供的一種基于粘貼角鋼的鋼橋面外變形疲勞加固構(gòu)造，其是利用 結(jié)構(gòu)膠將角鋼的兩肢分別與加勁肋和翼緣板粘結(jié)固定，角鋼與翼緣板之間還可以用結(jié)構(gòu)膠 與螺釘結(jié)合的方式來固定，從而可以有效改善腹板間隙的受力性能，有效抑制面外變形疲 勞裂紋的萌生和擴(kuò)展，具有施工方便、操作簡單、成本低廉、性能優(yōu)良的特點。此外本實用 新型采用角鋼結(jié)合螺釘?shù)倪B接方式提高連接的安全性和耐久性，同時還能防止角鋼意外墜 落，避免安全事故的發(fā)生。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖2為圖1中雙角鋼3的連接示意圖。
[0016] 圖3為圖1中雙角鋼3的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖4為實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖5為圖4中的單角鋼3的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖6為實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖7為圖6中T型角鋼3的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖8為結(jié)構(gòu)膠和螺釘固定雙角鋼3的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖9為結(jié)構(gòu)膠和螺釘固定單角鋼3的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖10為結(jié)構(gòu)膠和螺釘固定T型角鋼3的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 上述圖2、3、5、7中的方框是局部截圖的邊界線。

【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本實用新型不限于下 述的實施情形。
[0026] 實施例1
[0027] 本實施例選用的加固試件是由翼緣板4、加勁肋2與腹板1焊接成的工字形鋼梁。 翼緣板4是長度為600mm、寬度為300mm、厚度為24mm的矩形鋼板；腹板1是長度為600mm、 高度為870mm、厚度為8mm的矩形鋼板；加勁肋2是長度為120mm、高度為790mm、厚度為6mm 的矩形鋼板；參見圖1?3,將腹板1、加勁肋2與翼緣板4的腹板間隙采用角鋼3進(jìn)行加固， 該角鋼3為等肢雙角鋼，其中一肢用環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)在加勁肋2上，另一肢用環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘 結(jié)在翼緣板4上，環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠的厚度為2. 5mm，雙角鋼的側(cè)端與腹板1留有IOmm的距離，該 雙角鋼選用L 140mm X 140mm X 14mm的標(biāo)準(zhǔn)型鋼。
[0028] 上述基于粘貼角鋼的鋼橋面外變形疲勞加固構(gòu)造的加固方法是由以下步驟組 成：
[0029] 1)對加勁肋2、翼緣板4和角鋼3的粘貼面做清理、打毛處理；
[0030] 2)在步驟1)處理后的加勁肋2、翼緣板4和角鋼3的粘貼面上均勻涂抹厚度為 2. 5mm的結(jié)構(gòu)膠，將角鋼3的一肢與加勁肋2粘結(jié)，另一肢與翼緣板4粘結(jié)；
[0031] 3)環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠與角鋼3充分接觸且沒有氣泡后，用夾子將角鋼3位置固定，養(yǎng)護(hù)至 結(jié)構(gòu)膠固化，拆除夾子，完成加固。
[0032] 實施例2
[0033] 上述實施例1中的雙角鋼用L140mmX 140mmX 14mm的單角鋼替換，結(jié)構(gòu)膠的厚度 為1mm，如圖4、5所示，其他的部件及其連接關(guān)系與實施例1相同。
[0034]力口固方法與實施例1相同。
[0035] 實施例3
[0036] 上述實施例1中的雙角鋼用280mmX 140mmX 14mm的T型角鋼替換，結(jié)構(gòu)膠的厚度 為3mm，如圖6、7所示，其他的部件及其連接關(guān)系與實施例1相同。
[0037] 加固方法與實施例1相同。
[0038] 實施例4
[0039] 上述實施例1?3中，雙角鋼與翼緣板4連接的一肢采用粘結(jié)膠粘結(jié)后外部采用 螺釘進(jìn)一步加固，如圖8?10所示，螺釘無需穿透翼緣板4,在進(jìn)一步加固的同時還能防止 角鋼墜落，其他的部件及其連接關(guān)系均與相應(yīng)的實施例相同。
[0040] 在加固方法中，步驟1)是對加勁肋2、翼緣板4和角鋼3的粘貼面做清理、打毛處 理后在翼緣板4和角鋼3的對應(yīng)位置進(jìn)行攻絲；
[0041] 步驟3)是結(jié)構(gòu)膠與角鋼3充分接觸且沒有氣泡后，用夾子將雙角鋼3位置固定， 養(yǎng)護(hù)到結(jié)構(gòu)膠固化，用螺釘將角鋼3緊固。
[0042] 其他的步驟與相應(yīng)實施例相同。
[0043] 上述實施例的角鋼規(guī)格可以根據(jù)實際使用情況進(jìn)行調(diào)整，以加固翼緣板4與加勁 肋2、腹板1之間的腹板間隙為目的。
[0044] 為了測試加固效果，發(fā)明人進(jìn)行了加固效果評定試驗。預(yù)先在工字形鋼梁試件上 預(yù)制了疲勞裂紋，采用粘貼角鋼3的方法進(jìn)行加固，對加固后的試件進(jìn)行了試驗，試驗情況 如下：
[0045] -、測試儀器
[0046] MTS伺服液壓控制系統(tǒng)；日本產(chǎn)TDS - 602靜態(tài)電阻應(yīng)變儀；浙江省溫嶺市科特電 子儀器廠產(chǎn)WBD型機電百分表。
[0047] 二、加固效果試驗
[0048] 1、試件設(shè)計參數(shù)
[0049] 試件鋼材采用Q345鋼，彈性模量為2. 06 X 105MPa。本實驗所加固的試件與加固角 鋼的規(guī)格與實施例1中的規(guī)格相同，兩加載點間距為440mm。
[0050] 2、試驗裝置及加載步驟
[0051] 試件的兩個翼緣板4均用高強螺栓固定底座上，在加勁肋2上垂直于腹板1循環(huán) 加載以模擬實際鋼橋中橫撐傳遞的荷載。試驗時先對試件進(jìn)行預(yù)制裂紋疲勞加載，直到在 加勁肋2與翼緣板4間隙處的腹板1萌生裂紋；對有預(yù)制裂紋的試件在加固前進(jìn)行一次靜 載試驗，測試在加固前各測點的位移與應(yīng)力情況，以便和加固后進(jìn)行對比；對試件進(jìn)行粘貼 雙角鋼3加固，并對加固的試件進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，等到結(jié)構(gòu)膠固化后再做一次靜載試驗，測試加固 后各個測點的位移與應(yīng)力，最后進(jìn)行循環(huán)加載以驗證該加固方法的有效性。
[0052] 3、試驗結(jié)果及分析
[0053] 試件加固前和加固后的面外變形幅值見表1。表1中的面外變形幅值①是在試件 腹板間隙疲勞循環(huán)加載前，靜力測試獲得的腹板間隙處的面外變形值，此時循環(huán)次數(shù)N = 〇次；面外變形幅值②是對試件進(jìn)行疲勞加載至試件腹板間隙處的疲勞裂紋擴(kuò)展到一定程 度，停止疲勞試驗時（即試件加固前疲勞加載循環(huán)次數(shù)為271萬次），靜力測試獲得的腹板 間隙處的面外變形幅值；面外變形幅值③是對試件腹板間隙處進(jìn)行維修加固后，靜力測試 獲得的腹板間隙處的面外變形幅值；面外變形幅值④是對加固后試件進(jìn)行疲勞試驗，試驗 結(jié)束時（試件加固后疲勞加載循環(huán)次數(shù)為200萬次），最后一次靜力測試獲得的數(shù)據(jù)。表1 中測點DW-B和DE-B分別為試件腹板1無加勁肋2側(cè)腹板間隙面外變形，測點DW-U和DE-U 分別為試件腹板1有加勁肋2側(cè)腹板間隙面外變形。
[0054] 表1加固前后試件測點的面外變形幅值對比
[0055]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于粘貼角鋼的鋼橋面外變形疲勞加固構(gòu)造，其特征在于：將鋼板梁腹板（1)、 加勁肋（2)與翼緣板（4)的腹板間隙采用角鋼（3)進(jìn)行加固，角鋼（3)的兩肢通過結(jié)構(gòu)膠 分別粘結(jié)在加勁肋（2)和翼緣板（4)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于粘貼角鋼的鋼橋面外變形疲勞加固構(gòu)造，其特征在于： 所述角鋼（3)與翼緣板（4)之間用螺釘和結(jié)構(gòu)膠連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于粘貼角鋼的鋼橋面外變形疲勞加固構(gòu)造，其特征在 于：所述角鋼（3)為單角鋼或者T型角鋼或者雙角鋼。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于粘貼角鋼的鋼橋面外變形疲勞加固構(gòu)造，其特征在于： 所述單角鋼和雙角鋼均為等肢角鋼。
【文檔編號】E01D22/00GK204125846SQ201420359658
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】王春生, 孫宇佳, 王茜, 魏孟春, 段蘭, 閆生龍, 程君 申請人:長安大學(xué)