[发明专利]一种工形梁

说明书

本发明公开了一种工形梁，包括第一翼缘平板、第一翼缘肋板、第二翼缘平板和连接板，第一翼缘平板和第一翼缘肋板一体成型且呈T形结构，连接板的两端分别与第一翼缘肋板和第二翼缘平板连接。本发明通过热轧‑对接焊生产形成的工形梁，将现有工形梁中翼缘与腹板的T型焊接接头形式改变为第一翼缘肋板和第二翼缘肋板分别与腹板的对接焊接接头形式，减少了焊接缺陷的产生；改变了两向焊缝交叉的位置，降低了工形梁的焊接残余应力，大大提高工形梁的疲劳性、经济性和耐久性，解决了行业内一直难以突破的难题。

技术领域

本发明属于钢结构制造加工技术领域，具体涉及一种热轧-对接焊工形梁。

背景技术

工形梁作为房屋建筑与桥梁结构等钢结构中的主要受力构件，主要承担了传递弯矩与剪力的作用。在工形梁中，翼缘的主要作用是抵抗弯矩，而腹板则主要用来承担剪力，因此，腹板通常做得高而薄，从而提高抗剪刚度。同时为了提高工形梁的局部稳定性，工形梁腹板上通常设置竖向加劲肋，若腹板的高厚比较大，还设置纵向加劲肋，如此腹板就被纵向和竖向加劲肋分隔为许多矩形区格。一般来说，工形梁板件之间的连接采用T型焊接接头的形式，然而T型接头焊接空间小，操作不便，容易产生不易察觉的焊接缺陷。且各板件之间通过焊接连接为整体，因此高厚比越大的工形梁则会在纵横向加劲肋连接焊缝位置引入更多的大小不等，分布不均的焊接残余应力。

相关研究表明，工形梁的疲劳开裂主要出现于横梁与主梁、横肋与主梁连接处，且裂纹多萌生于横梁(横肋)与主梁腹板连接焊缝端部。此处为两向焊缝交汇处，构造细节复杂且残余应力数值较大，在车辆荷载作用下极易出现疲劳裂纹。

目前，国内工形梁其不足之处及缺陷明显：

1、热轧工字型钢整体性好，残余应力小，但国内外热轧工字型钢常用尺寸最大高度为700mm左右，很难满足实际工程需求；

2、板件焊接的工形梁，加工方法采用人工或半机械化生产、工序复杂、加工困难、效率低下，包括切割、铣边、整形、焊接等，质量控制难度大、加工精度差；

3、板件焊接的工形梁，由于竖向加劲肋与腹板焊缝、翼缘与腹板焊缝相交或接近，此处构造复杂，两向焊缝相交或相近，在车辆荷载作用下不仅应力分布复杂且焊接残余应力数值较大，容易在此处萌生疲劳裂纹；

4、目前工形梁翼缘宽度受限条件下，主要采用在翼缘外贴钢板的方式增加其截面惯性矩，外贴钢板一般采用角焊缝的形式进行连接。这一传统做法不仅会在翼缘处引入新的焊接残余应力，在荷载作用下下翼缘承受应力幅较大时，很容易出现疲劳开裂，而且外贴钢板增加制造工序，制造效率低。

因此，如何改善工形梁焊接接头的焊接质量与疲劳性能是行业内急需解决的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种工形梁，解决了现有工形梁因为焊接残余应力引起的疲劳开裂问题。

本发明所采用的技术方案为：一种工形梁，包括第一翼缘平板、第一翼缘肋板、第二翼缘平板和连接板，所述第一翼缘平板和第一翼缘肋板一体成型且呈T形结构，所述连接板的两端分别与所述第一翼缘肋板和第二翼缘平板连接。

作为可选方式，所述第一翼缘肋板靠近连接板的一端对称设有第一焊接坡口，所述连接板的靠近第一翼缘肋板的一端对称设有对接坡口。

作为可选方式，所述第一焊接坡口的角度为25°-65°，所述对接坡口的角度为25°-65°。

作为可选方式，所述连接板包括第二翼缘肋板和腹板，所述第二翼缘平板和第二翼缘肋板一体成型且呈T形结构，所述腹板的两端分别与第一翼缘肋板和第二翼缘肋板连接，且腹板的端部设有对接坡口。

作为可选方式，所述第二翼缘肋板靠近腹板的一端对称设有第二焊接坡口，所述第二焊接坡口的角度为25°-65°。