[发明专利]一种纵肋及其与顶板的焊接结构

说明书

本申请公开了一种纵肋及其与顶板的焊接结构，解决了现有技术纵肋与顶板通长直线焊缝易发生疲劳开裂等问题。其技术方案要点是提供了一种纵肋，所述纵肋至少包括一个腹板，所述腹板上缘具有向一侧翻折的耳板，腹板与耳板具有转角β，90°≤β＜134°；所述耳板外侧端部为外缘边，外缘边的边长长度大于纵肋的纵向长度，所耳板的最窄处宽度为L，L大于腹板板厚的2倍。同时提供一种该纵肋与顶板的焊接结构。本申请提高了焊缝的虚拟宽度的同时，由于平面内纵横向均具有焊缝，焊缝承受复杂各向荷载的多样应变能力提高，且焊缝位于外缘边，远离应力敏感区域，大幅降低焊缝疲劳开裂概率。

技术领域

本申请涉及桥梁工程领域，尤其涉及桥面结构的纵肋和纵肋与顶板的焊接结构。

背景技术

正交异性钢桥面板是公路铁路常用的一种桥面结构，由多个并排的纵肋、多个并排的横肋和面板通过焊接的方式连接成整体，共同承担车辆载荷的一种桥面结构，具备自重轻、结构高度低、整体性好、承载能力大等独特的优点，在世界范围广泛应用。

正交异性钢桥面板也存在许多弊病，全世界范围内正交异性桥面都发生了大量的开裂和疲劳现象，且以此为主因引起了桥面铺装层的车辙、纵横向裂缝等各类通病，通病已成为其应用近70年以来的世界级顽症，多年以来且一直没有找到较完美的解决方案。

其中，纵肋与顶板构造细节是现代正交异性钢桥面板结构中的典型疲劳易损部位之一。相关文献统计分析表明:钢桥面板纵肋顶板焊接细节疲劳裂纹数量占比为45％左右，其发生概率约为30％。现有纵肋和顶板之间的焊接方式包括贴角焊、单面焊、双面焊等。

现有方式存在以下问题：

不管是传统的单面焊还是近几年提出的双面焊，传统纵肋和顶板的焊缝均是通长的连续长直线焊缝，焊接面积小，且为偏心焊缝，在局部轮载作用下，纵肋和面板都会产生“鼓曲”状面外变形，故面板变形较大、应力较高，在桥梁运营期该处焊缝位于面板和纵肋腹板的转角处，频繁承受较大的局部拉应力，承受循环荷载反复作用，故极易发生疲劳开裂。

而且，直线长焊缝一旦萌生裂缝，裂缝就会沿着焊缝方向延伸扩展开来，且现有焊接方式焊根处存在未焊接区域，形成了天然裂纹，裂纹从焊根发展向顶板厚度方向扩展，由于顶板顶面或上表面铺设沥青等覆盖物，此类裂缝在初始阶段不易被发现，一旦发现，往往已经是较大的裂纹，不仅危害极大，且顶板开裂修复难，往往需要限制通行，影响桥梁使用。

为了增加焊缝面积，邓文中等人提出了腹板上端部镦粗的U肋，局部镦粗的成本高，且镦粗的宽度有限，并不能从根本上解决该焊接部位的疲劳问题。

发明内容

本申请针对现有技术纵肋与顶板通长直线焊缝易发生疲劳开裂等缺陷，提供了一种端部翻折耳板的纵肋，且耳板外缘边大于纵肋纵长，沿耳板外缘边与顶板焊接，提高了焊缝的虚拟宽度的同时，由于平面内纵横向均具有焊缝，焊缝承受复杂各向荷载的多样应变能力提高，且焊缝位于外缘边，远离应力敏感区域，大幅降低焊缝疲劳开裂概率。

为了实现上述申请目的，本申请采用了以下技术方案：

本申请第一方面提供了一种纵肋，所述纵肋至少包括一个腹板，所述腹板上缘具有向一侧翻折的耳板，腹板与耳板具有转角β，90°≤β≤134°；所述耳板外侧端部为外缘边，所述外缘边的边长长度大于纵肋的纵向长度；所述耳板的最窄处宽度为L，L大于腹板板厚的2倍。

作为优选，所述耳板的外缘开设多个凹口。通过开设在耳板上的凹口，凹口的边缘增加了外缘边的长度，不仅可以在耳板边缘进行焊接，焊缝可以深入耳板跟顶板的贴合面，纵横发展，使耳板与顶板形成类似面与面叠合的焊接，焊接区域增加。

作为优选，所述凹口为收口型，即凹口的开口间距d小于所述凹口内壁之间的间距。采用较小的开口尺寸d，优选d略小于或等于2道焊缝的宽度，焊接后，凹口的开口在由焊缝闭合，可以在耳板内部形成封闭的环形焊道。

作为优选，所述凹口形状为“Ω”形。