[发明专利]钢箱梁结构及修复钢箱梁焊缝开裂的方法

说明书

本发明涉及钢箱梁技术领域，尤其涉及钢箱梁结构及修复钢箱梁焊缝开裂的方法，钢箱梁结构包括钢箱梁组件和纵向补强组件，钢箱梁组件包括桥面板和U肋，U肋的开口端与桥面板的底面连接形成横截面为环状闭合结构，纵向补强组件粘贴于桥面板与U肋上，以覆盖桥面板与U肋连接的焊缝。在现有技术中钢箱梁养护开展受限条件较多的情况下，纵向补强组件粘贴到钢箱梁疲劳开裂处，在焊接、栓接之外提供了其他可行的方案，起到结构补强，提高承载能力和限制裂缝发展的作用，达到可持续维护、无损维护和尽可能减少对交通通行影响的维修效果。

技术领域

本发明涉及钢箱梁技术领域，尤其涉及钢箱梁结构及修复钢箱梁焊缝开裂的方法。

背景技术

钢箱梁结构由顶板、底板、腹板、纵向加劲肋、横向加劲肋、竖向加劲肋等一系列部件组成，各部件可使用焊接工艺连接而成。由于钢箱梁焊接部位众多，受力复杂，而钢箱梁始终承受着车轮荷载的反复作用，加之焊接过程不确定性因素众多，焊缝处还可能存在焊接残余应力等一系列的影响，钢箱梁焊缝处经常成为结构最容易出现裂纹以及裂纹发展较快的部位。另一方面，大流量、重载交通也加剧了钢箱梁疲劳开裂的产生和发展，特别是对疲劳损伤起主导作用的重型交通量大幅度增加，导致采用钢箱梁截面形式的桥梁成为了钢材疲劳开裂的重灾区。

桥面板与U肋之间焊缝开裂的处治一直是钢箱梁维修养护的重点和难点。受限于在役桥梁大流量、重载交通的特点，在相应疲劳裂纹处治中，无法采取长时间中断交通或影响通行的方式开展养护处治作业，降低通行影响成为了控制可行方案选择的重要因素。针对该类型裂纹的处治，常规的典型修复方法(裂纹焊合法、栓接补强钢板法、组合桥面铺装改造法)在养护开展中受限。

1)焊接法是利用焊接方式，将开裂裂纹处理后重新焊合在一起。由于在相同位置重复施焊，热影响区域会扩大，补焊区的非均匀加热造成一定程度的成分偏析和结构应力，导致补焊区力学性能及微观组织与未补焊区的不同，影响焊接质量。根据相关研究结果，重复焊接会引起抗拉强度和伸长率的降低。除了上述工艺的损伤以外，施工的质量同样难以保障，一方面箱内养护采取仰焊施工质量难以保证，熔透不满足率及施工缺陷将会超过厂内加工。另一方面在不中断交通的情况下，桥面振动也会对焊接施工造成严重影响。

2)栓接补强钢板是通过栓接的方式，在裂纹开展位置跨裂纹补强，起到替代补强作用。该方法需要在U肋及顶板对应位置开孔，会对现有钢结构造成局部削弱，同时螺栓孔处会有应力集中问题。其中对顶板的栓接需要破除顶板对应区域铺装，造成交通的中断。突出的螺栓头会在铺装层局部造成侵占，造成铺装受力薄弱环节。

3)组合桥面铺装改造法是将现有铺装替换为超高性能混凝土铺装，增加铺装刚度、降低钢板应力，从而控制后续裂纹的发展。该方法需要对现有铺装进行破除，同时需要考虑所采用的超高性能混凝土铺装体系与原体系的兼容性问题。同样的长期封闭交通的要求，也限制了该方法的选用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是现有的钢箱梁结构在焊缝开裂时修复难度大且修复工艺受限的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种钢箱梁结构，包括钢箱梁组件和纵向补强组件，所述钢箱梁组件包括桥面板和U肋，所述U肋的开口端与所述桥面板的底面连接形成横截面为环状闭合结构，所述纵向补强组件粘贴于所述桥面板与所述U肋上，以覆盖所述桥面板与所述U肋连接的焊缝。

其中，所述纵向补强组件沿所述钢箱梁组件的长度方向延伸设置。

其中，所述纵向补强组件包括在所述U肋两侧对称设置的两个补强件，所述补强件的一端粘贴于所述桥面板的底面，另一端粘贴于所述U肋的腹板的外表面。

其中，还包括至少一个横向补强组件，所述横向补强组件垂直于所述桥面板设置，所述横向补强组件粘贴于所述桥面板与所述U肋的焊缝处，且在所述钢箱梁组件的横截面上环绕所述U肋。