隨著世界橋梁的發(fā)展和鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的進(jìn)步,從20世紀(jì)中葉開(kāi)始,隨著正交異性薄壁鋼箱梁結(jié)構(gòu)2設(shè)計(jì)水平日趨成熟以及焊接技術(shù)的提升,鋼箱梁結(jié)構(gòu)以其高度低、自重輕、極限承載力大、易于加工制造且結(jié)構(gòu)連續(xù)等特點(diǎn),在大跨度橋梁中得到了普遍應(yīng)用,
正交異性橋面板主要有鋼結(jié)構(gòu)面板以及與其焊接的橫梁、縱肋構(gòu)成,其中縱肋以U肋結(jié)構(gòu)為主、由于U肋能夠提供較大的抗扭剛度和抗彎剛度,能夠改善整個(gè)橋面板的受力狀態(tài),因此成為現(xiàn)代正交異性橋面板的最常用的截面形式。
由于車(chē)輛快速增長(zhǎng)以及長(zhǎng)期超載荷負(fù)重的影響下,我國(guó)已建成在使用的鋼結(jié)構(gòu)橋梁中,部分正交異性鋼橋發(fā)現(xiàn)縱肋與橋面板的焊接有不同程度的疲勞裂紋,主要原因?yàn)椋篣肋與面板焊接后為閉口型鋼結(jié)合,在焊接時(shí)只能從單面施工焊接,傳統(tǒng)采用75%-80%的部分熔透焊接,焊接面積較小;而未熔合部分本身就形成一個(gè)天然的初始裂紋,在反復(fù)載荷作用下,導(dǎo)致橋面面板與U肋焊縫易疲勞開(kāi)裂,進(jìn)而降低整個(gè)橋梁的壽命。針對(duì)U肋結(jié)構(gòu)與面板的焊接面積小,焊縫容易疲勞開(kāi)裂等缺陷問(wèn)題,我公司研發(fā)了新型橋梁結(jié)構(gòu)U肋--變截面U肋(TEU肋)
正交異性鋼橋面板的設(shè)計(jì)理念和制造工藝技術(shù)得到了改進(jìn),U肋焊縫的耐久性得到有效的提高,相關(guān)疲勞試驗(yàn)結(jié)果也滿(mǎn)足了規(guī)范要求(200萬(wàn)次或500萬(wàn)次),但面對(duì)鋼橋100年以上的使用需求和日益增加的交通壓力,進(jìn)一步提高焊縫疲勞壽命是非常有必要的。中國(guó)企業(yè)近年來(lái)在U肋焊接技術(shù)上開(kāi)始了新的探索和實(shí)踐。
端部加厚U肋技術(shù)。端部加厚U肋由鋼板連續(xù)軋制漸變成形,采用軋輥專(zhuān)用模具使U肋端部?jī)蓚?cè)圓弧形漸變加厚,厚度由8mm增厚至12mm,并一次性開(kāi)制好焊接坡口和鈍邊。采用厚邊U肋,通過(guò)減少焊縫與板厚中心線(xiàn)的偏心度,增加U肋焊縫的計(jì)算厚度,以提高焊縫的抗疲勞性能。
端部加厚U肋技術(shù)關(guān)鍵在于U肋軋制成形過(guò)程控制及尺寸精度的保證,焊縫形式仍然為單側(cè)焊接部分熔透角焊縫,焊縫根部的應(yīng)力集中現(xiàn)象同樣存在,技術(shù)特點(diǎn)限制了其焊縫的抗疲勞性能又更大的提升空間。此外,端部加厚U肋對(duì)加工過(guò)程控制要求較高,較易出現(xiàn)U肋旁彎過(guò)大、邊緣直線(xiàn)度超差,鈍邊尺寸不均等問(wèn)題。北京三元橋、武漢楊泗港長(zhǎng)江大橋等橋梁工程應(yīng)用了端部加厚U肋技術(shù)。