[实用新型]双向预应力抗疲劳钢梁

说明书

技术领域

本实用新型属于土木工程领域，具体涉及一种双向预应力抗疲劳钢梁。 

背景技术

目前的吊车梁、行车主梁、桥梁等钢梁在验算疲劳时都按《钢结构设计规范》要求对疲劳应力幅进行验算。验算点一般位于简支梁跨中下翼缘最大拉应力处和加劲肋下端腹板拉应力较大处。然而实际工程中在钢梁腹板高度的中部（接近于纯剪区）和钢梁腹板高度的上部（压剪复合应力区）都会出现疲劳裂缝。其原因在于当引起疲劳的轮压经过时，腹板受剪单元体斜截面主应力由拉应力变为压应力。拉、压应力值与该点剪应力值相当。所以该主应力面上的疲劳应力幅达到2侧的轮压引起的剪应力之和。若强度设计时腹板剪应力水平在处于正常状态，该处的应力幅即可能超过允许疲劳应力幅而引起腹板的疲劳破坏。 

本人先在 2011年10月申请了发明专利“预应力抗疲劳钢梁”。（发明申请号：201110145481.1）该专利是对简支钢梁下翼缘施加预压力，以提高其抗疲劳的能力，但这不能解决腹板的抗疲劳问题。本实用新型是在钢梁纵向加预应力的基础上，再在其横向（垂直方向）施加预应力，从而解决钢梁腹板抗疲劳问题。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用多向预应力方法同时抵抗翼缘和腹板疲劳破坏的双向预应力抗疲劳钢梁。 

本实用新型所提出的双向预应力抗疲劳钢梁，由钢梁1、预应力钢绞线2、弧形垫块3、平垫块4、预应力高强螺栓5、螺母6、压接锚头7、支座加劲板8和支座9构成，其中：钢梁1底部两端支承于支座9上，钢梁1两端与钢梁腹板同方向处分别设有支座加劲板8，钢梁1近下翼缘处设置预应力钢绞线2，预应力钢绞线2分别通过压接锚头7固定于两个支座加劲板8上，使钢梁1承受纵向预压力；预应力钢绞线2一端与支座加劲板8连接处设有弧形垫块3，以防止预应力钢绞线一侧破断后对钢梁弯矩的偏心；钢梁1两端各1/4跨度范围内均布有若干根预应力高强螺栓5，使钢梁1横向受到预应力，所述预应力高强螺栓5两端通过螺母6分别固定于钢梁1的上翼缘和下翼缘上；预应力高强螺栓5与钢梁1的上翼缘连接处设有平垫块4，预应力高强螺栓5与钢梁1的下翼缘连接处设有弧形垫块3。 

在预应力钢绞线2的预压力作用下，以钢梁翼缘为代表的受拉区在疲劳弯矩作用下始终处于压应力状态，从而避免了疲劳破坏。腹板受剪区则在双向预应力的作用下避免因剪应力变号引起主应力面的拉应力。也可避免腹板的疲劳破坏。在使用高强度钢材的条件下，双向预应力抗疲劳钢梁的抗疲劳承载力可大幅提高。 

本实用新型的优点： 

1、大幅度提高钢梁下翼缘的抗疲劳承载力。

2、大幅度提高钢梁腹板中部纯剪区和上部剪压区的抗疲劳承载力。 

3、将脆性的疲劳破坏转变成延性的强度破坏问题，大幅提高公众生命和财产安全性。 

4、大幅提高高强度钢材在抗疲劳钢梁中的材料强度利用率，节约社会资源。 

附图说明

 图1为双向预应力抗疲劳钢梁的立面图。 

图2为图1的I形钢梁A-A剖面图。 

图3为图1为箱形钢梁时的B-B剖面图。 

图中标号：1为钢梁，2为预应力钢绞线，3为弧形垫块，4为平垫块，5为预应力高强螺栓，6为螺母，7为压接锚头，8为支座加劲板，9为支座。 

具体实施方式

下面结合附图和实例对本实用新型作进一步说明。 

如图1-图3所示，本实用新型由钢梁1、预应力钢绞线2、弧形垫块3、平垫块4、预应力高强螺栓5、螺母6、压接锚头7、支座加劲板8和支座9构成，其中：钢梁1支承于两端支座9。钢梁1两端支座加劲板8上对称于腹板张拉预应力钢绞线2，预应力钢绞线2两端用压接锚头7固定。钢梁1承受纵向预压力。纵向的预应力钢绞线2一端有弧形垫板3，防止一侧钢绞线破断后对梁弯矩的偏心。腹板横向预应力加在钢梁1两端各1/4跨度范围内。横向预应力通过竖向预应力高强螺栓5实现。预应力高强螺栓5对称布置于腹板两侧，上端有平垫块4避免上翼缘绕梁纵轴受弯。预应力高强螺栓5下端有弧形垫块3，避免下翼缘沿梁纵轴受弯，并防止一侧预应力高强螺栓5断裂后对梁的偏心弯矩作用。预应力高强螺栓5两端用螺母6固定。