[发明专利]一种可更换式抗疲劳正交异性板结构及更换方法

说明书

本发明公开了一种可更换式抗疲劳正交异性板结构及更换方法，可更换式抗疲劳正交异性板结构包括可拆卸地设置的若干U肋组件，U肋组件包括U型肋，U型肋上端与顶板通过非焊接的方式固定连接；更换方法包括当检测到特定U肋组件存在结构异常时，将该目标组件对应的连接板与横隔板的连接件依次拆卸下来。本发明通过释放U肋与钢顶板以及U肋与横隔板的应力集中达到可规避疲劳损伤的目的；同时，通过U肋组件、斜侧向限位组件、竖向限位件的标准化、模块化和相互间的机械式、可拆卸连接，实现损伤构件的可更换，解决了传统钢正交异性板易疲劳开裂且不易修复的问题。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种可更换式抗疲劳正交异性板结构及更换方法。

背景技术

钢正交异性板，是用纵横向相互垂直的加劲肋(或横隔板)连同钢顶板所组成的共同承受荷载的结构。钢正交异性板的自重约为钢筋混凝土桥面板或预制预应力混凝土桥面板自重的1/4～1/5，而且其运输架设方便、施工周期短。

自上世纪三十年代提出，并于1950年应用该技术建成了kurpfalz桥，该桥是世界第一座将钢正交异性板结构作为主梁的组成部分参与共同受力、同时又作为桥面板承受局部交通荷载的钢结构桥梁，其后在钢结构桥梁工程中得到广泛应用。

但在近70年的使用中，钢正交异性桥面板也暴露出若干问题：其一是U肋与钢顶板焊接，由于焊缝及焊接参与应力的存在，U肋、顶钢板以及连接二者的焊缝易疲劳开裂；其二是U肋侧面与横隔板焊接，U肋附近的横隔板及U肋与横隔板的焊缝易疲劳开裂。

上述疲劳开裂损伤一旦出现很难修复或更换，成为影响钢正交异性桥面板使用的顽疾。其主要原因在于，U肋与钢顶板焊接后形成了小钢箱，在车轮荷载作用下发生绕纵轴线的扭转和绕横轴线的竖向弯曲。在扭转中，外部扭矩需U肋与钢顶板两连接节点处的弯矩平衡，导致U肋与钢顶板的连接节点处相对变形较大，外加此处的几何刚度不连续性，在往复荷载作用下，此处产生较大的循环应力，易导致U肋与钢顶板连接焊缝易疲劳开裂，如图1所示。

同时，U肋发生绕横轴线的竖向弯曲时，由于U肋与横隔板焊接，在外部往复荷载作用下，将带动横隔板发生面外的反复弯曲，从而导致U肋与横隔板的焊缝易疲劳开裂，如图2所示。

发明内容

本发明针对现有技术中的上述不足，提供了一种能够解决现有技术中正交异性板容易发生疲劳损伤、损伤不易修复问题的可更换式抗疲劳正交异性板结构及更换方法。

为解决上述技术问题，本发明采用了下列技术方案：

提供了一种可更换式抗疲劳正交异性板结构，其包括可拆卸地设置的若干U肋组件，U肋组件包括U型肋，U型肋上端与顶板通过非焊接的方式固定连接；U型肋两侧的外侧边上贴设有承接板，承接板与斜侧向限位组件抵接，所述斜侧向限位组件包括可拆卸地安装于横隔板上的连接板，连接板上垂直设置有限位板，限位板上安装有与承接板配合的摩擦板，摩擦板与承接板顶紧形成摩擦副；U型肋底部两侧对称固定设置有竖向限位件，竖向限位件上端与限位板下端抵接。

本发明还提供了一种上述可更换式抗疲劳正交异性板结构的更换方法，其包括如下步骤：

S1、当检测到特定U肋组件存在结构异常时，将该目标组件对应的连接板与横隔板的连接件依次拆卸下来；

S2、将目标组件对应的连接板和限位板沿垂直于横隔板的方向抽出；

S3、将目标组件对应的U型肋上端与顶板的连接件依次拆卸下来；

S4、将替换用的U肋组件用S3得到的连接件安装到目标组件对应安装位置；

S5、将S2得到的连接板、限位板用S1得到的连接件安装到原安装位置，完成正交异性板结构的更换。

本发明提供的上述抗疲劳正交异性板结构的主要有益效果在于：