[发明专利]一种正交异性钢桥面板闭口加劲肋疲劳裂缝修复方法

说明书

本发明公开了一种正交异性钢桥面板闭口加劲肋疲劳裂缝修复方法，其中修复方法中包括至少一个闭口加劲肋，每个闭口加劲肋与其连接的构件分别相互焊接，闭口加劲肋与构件之间焊缝产生的疲劳裂缝修复方法为，将产生有疲劳裂缝的焊缝所对应的闭口加劲肋与构件之间通过连接件相互铆接为一体；该钢桥包括至少一个闭口加劲肋和与其连接的构件，每个闭口加劲肋与其连接的构件分别通过若干个铆接部件与连接件相互铆接为一体。该修复方法通过铆接使连接件与闭口加劲肋和构件连接为一体，具有连接强度高、防松性能好、抗疲劳性能优异、安装方便快捷、施工作业空间要求低、施工对既有桥梁交通影响小等优点，是一种值得推广的钢结构疲劳裂缝修复方法。

技术领域

本发明涉及一种桥梁工程技术领域，特别涉及一种正交异性钢桥面板闭口加劲肋疲劳裂缝修复方法。

背景技术

正交异性钢桥面板，如图1所示，因其自重小、强度和承载力高、施工方便、适用范围广等特点，常作为钢桥的桥面结构体系。特别地，由于正交异性钢桥面板体系便于加工成气动性能良好的流线型扁平钢箱梁截面，可以有效地改善大跨度桥梁的抗风性能，在国内外的跨江跨海等大跨度桥梁中更是得到广泛运用。但随着交通量的日益增长，无论欧美国家还是我国，这些早期建设的大跨度正交异性板钢箱梁桥都出现严重的疲劳破坏问题，特别是正交异性钢桥面板闭口加劲肋3(主要是指闭口U肋)的焊接疲劳破坏，而现在运营中交通量迅速增加，超载现象严重，将进一步加剧这类疲劳破坏。

调查研究表明，困扰大跨度正交异性板钢箱梁应用的疲劳破坏主要集中在以下几处，如图2～图3所示：①闭口U肋与桥面板1的纵向焊缝；②闭口U肋与横隔板2的围焊焊缝；③闭口U肋对接焊缝。这些焊缝4都是闭口U肋的连接焊缝，因闭口U肋与桥面板1形成的封闭空间，其连接处可操作的焊接空间有限，只能采用位于闭口U肋外侧的单侧进行施焊，导致这些焊缝4的焊接残余应力和焊接缺陷突出，在日益增长的交通和频发的车辆超载作用下，这些焊缝4的疲劳裂缝提早出现。我国建成的一些大跨度正交异性板钢箱梁桥在运营短短几年后即开始出现影响桥梁正常使用和安全性的疲劳裂缝，如江阴长江大桥、虎门大桥、军山长江大桥等都面临着极大的修复难题，包括以下修复难度：①这些大桥通常位于交通干线上，承载着重要的交通功能，所有的修复方案应减少对现有交通的影响，甚至需要在保证正常通行的情况下实施大桥疲劳裂缝的修复；②修复方案应具有足够的强度和可靠性，避免反复，造成更大的修复工作量。

目前，为了解决上述正交异性钢桥面板疲劳裂缝的修复，主要有以下几种修复方法：

(1)角撑板补强法：该方法主要是在闭口U肋与桥面板角隅处补贴角撑钢板，主要通过加强和改善桥面板受力来修复桥面板疲劳裂缝，但是应用范围有限，角隅支撑处应力集中明显，角撑板采用焊缝连接，将带来新的疲劳问题，并且焊接角撑钢板时需要把正交异形板内的应力降低到20MPa以下，一般需要中断交通影响大桥运营，成本非常高，需要对桥梁进行减载处理，施工周期长，对交通影响大，因此一般不采用直接焊接角撑钢板的方法；

(2)钢板补强法：在开裂区域采用相同材质和厚度的钢板覆盖后，用焊缝或螺栓进行连接修补；焊接修补时，补强钢板与原钢板之间采用角焊缝，桥面板局部变形时所有修补的焊缝依然面临严峻的疲劳开裂难题，且焊接补强钢板时同样面临需要将正交异形板内的应力降低到20MPa的问题，一般需要中断交通影响大桥运营，成本高，对交通影响大；但在闭口U肋上进行传统的螺栓连接补强修补时需要在闭口U肋上切一个操作窗口，对桥面板将造成二次破坏，对桥面板裂缝进行修补时还需要破坏桥面铺装，将停止大桥运营，中断交通，同样对交通造成重大影响，一般也很难采用该修复方法；

(3)SPS补强法：该方法是在钢桥面表层附加补强钢板，中间内嵌高弹性的聚氨酯材料，形成夹芯板加固体系，整个修补过程将破坏桥面铺装，占用行车道施工，对大桥的交通影响巨大，修复成本非常高，不能适应主干线或区域基础设施交通网络中大桥不能暂停交通功能而进行修复的现实需求；