[发明专利]一种带翻边的横肋和桥面结构

说明书

本申请公开了一种带翻边的横肋和桥面结构，解决了传统横肋与纵肋连接部位的抗疲劳性能差、横肋安装难度大等问题，其技术方案要点为所述横肋的横肋腹板上开设用于纵肋通过的切口，切口边缘具有与横肋一体的翻边，以及包括该横肋的桥面结构，纵肋穿过横肋的切口，所述横肋的翻边与纵肋外表面相贴合。本申请不仅提高横肋作为支点的承托力，同时通过释放纵肋底部约束而大幅提高纵肋横肋连接部位的抗疲劳性能。

技术领域

本申请涉及桥梁工程，尤其涉及桥面结构及用于桥面结构的横肋。

背景技术

正交异性桥面结构由多个纵肋、多个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，其中纵肋起连续梁的作用，横肋在横向支撑各纵肋。随着国民经济的高速发展和对交通运输能力要求的提高，桥梁正向着高墩、大跨、耐久、高速等方向发展。正交异形桥面结构由于具备自重轻、结构高度低、整体性好、承载能力大等独特的优点，成为大跨度公路桥梁桥面结构最常用的方案，在铁路桥梁中也得到广泛应用。

虽然优点众多，但正交异性桥面板在全世界范围内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，已成为其应用近70年以来的世界级顽症，以致于针对一个小小的工程级产品，每二年不间断地在世界各国巡回召开世界级专题会议商讨解决办法，但多年以来且一直没有找到较完美的解决方案。

正交异性桥面板的疲劳问题属于典型的结构体系疲劳问题，其疲劳性能由疲劳抗力最差的疲劳易损部位及其疲劳破坏模式决定；正交异性桥面板疲劳开裂案例的统计分析表明：疲劳裂纹均发生在焊缝和几何构型不连续等局部应力集中部位，其中纵肋与横肋交叉部位疲劳开裂占全部疲劳开裂的比例高达60％，是正交异性桥面板最为重要的疲劳易损部位。

本专利即为解决正交异性桥面板纵肋和横肋链接的疲劳问题而提出的新型高效纵肋横肋连接的子课题成果。

出于试图通过纵肋挠度的控制，以减少纵肋和横肋节点及跨中应变量，从而达到提高疲劳抗力的思路，目前在国内中小跨径正交异性钢桥设计中，横隔板或横肋的间距有越来越密的趋势。从过去第一、二体系常见横隔板与小横肋间距分别为6m和3m，此后不断加密至4m和2m，3m和1.5m，有些直线桥间距甚至已达2m和1m。横隔板间距理论上显然已高于箱梁第一体系本身要求，在此间距下纵肋挠度几乎达1/2000mm，最高制作精度已要求至0.5mm级。经研究表明，通用设计的密横肋本身没有问题，采用较密间距的横肋是双向异性板向双向近性板甚至双向同性板靠拢必要手段，但优质的横肋的实现前提条件是简捷、轻量、少焊、快装、高效。正交异性桥面板中，纵肋作为连续梁构造穿过横肋，现有横肋多为横隔板形式，横肋成为连续梁的一个支点，横肋腹板上部开多个供纵肋穿过的弧形开口，并直接与纵肋外缘焊接连接，横肋腹板开口导致横肋腹板弱化，进一步导致横肋作为支点的弱化、支撑力不足，从而导致纵肋肋壁下挠。因刚度有限横肋本身也存在下挠，再加纵肋自身的下挠量，下挠应变叠加作用在相邻横隔板或横肋上，既在横隔板面内发生不一致变形，也在横隔板面外发生不一致的变形，两类不一致变形直接在板件间连接部位导致较大的弯曲次应力和剪应力，这些部位本身即为几何构型不连续部位，应力分布较为复杂且应力集中问题突出，极易产生疲劳开裂问题。

加之纵肋和横肋交叉连接部位，是横隔板的厚度方向与纵肋外表面的连接，接触面积小，连接处额应力集中，同时类似T形接头式的焊接连接，焊接强度有限，但应变量不一，极易引起纵肋开裂或横隔板面外变形及开裂。

其次，现代钢桥设计中多采用闭口形式截面正交异性桥面板，比较常见的是U纵肋或底部具有弧形转角的V型纵肋，由于纵肋截面底部具有较大圆弧或转角半径，底部难以受压。这种纵肋和横肋的构造，横肋不能单承托于纵肋的底部，形成顶板、纵肋、横肋层叠式的构造。因而导致横隔板需要同时与顶板和纵肋焊接，造成了纵肋、横肋相互穿插的复杂构造。