[发明专利]双波纹腹板钢箱梁

说明书

技术领域

本发明属于建筑型材技术领域，具体涉及一种双波纹腹板钢箱梁。

背景技术

目前在同类领域能够采用的类似的建筑结构构件包括热轧工字钢、热轧H型钢、热轧方钢管、焊接H型钢、焊接箱形梁及波纹腹板H型钢等。

其中热轧工字钢、热轧H型钢、热轧方钢管、焊接H型钢等采用平直钢板作为平腹板，而平钢板本身的稳定性较差，所以其抗剪承载力较低，因此需要加大腹板厚度以获得较高的承载力，造成了腹板用钢量过大，引起钢材的浪费。

焊接钢箱梁采用四块钢板焊接而成，其中两块钢板作为腹板，平行放置，两块翼缘板与腹垂直，且翼缘相互平行，翼缘与腹板通过焊接连接。这种构件在一定程度上优化了构件的性能，尤其是断面呈箱形，对构件的侧向抗变形能力及整体抗扭转能力都有显著提高，但由于其仍然采用平钢板作为腹板，所以腹板用钢量仍然较大。

热轧方钢管受加工工艺和加工设备的限制，较难实现产品的大型化，当所要求的承载能力和刚度较大时，传统产品很难满足要求。

采用单波纹钢板作为腹板制成焊接波纹腹板H型钢，有效的利用了波纹钢板优良的平面外刚度、抗屈曲承载能力和较高的疲劳强度，可以作为普通工字型构件的良好替代品。但由于其断面仍是开口形式，所以构件的侧向变形能力和整体抗扭转能力并无显著提高。

我国现行钢结构规范(GB50017-2003)对焊接H型钢和焊接钢箱梁的腹板高厚比都有严格规定，当超过一定限值后，需要采用一定方法如焊接加劲肋对腹板进行加强，这样就要增加加工工作量，而焊接工艺还会引起应力集中等不利影响，且很难实现自动化生产。

本发明立足于下面两个事实：

1)采用双腹板组成箱形截面，相对于相同高度和材料的单腹板构件，可以大大提高构件的稳定性和承载力，尤其是抗扭承载力。而且当两块腹板对称放置，其平面布置呈蜂窝状，这样可以在整体承载力方面获得最优结果。

2)波纹钢板与平钢板相比，在厚度相同的情况下其抗剪承载力和抗面外变形能力都有显著提高。将其用于建筑结构用钢梁能有在保证抗剪承载力的前提下大量节约钢材。

因此，采用波纹钢板作为腹板组成箱形截面，可以同时发挥上述两种技术优势，其产品较之普通热轧H型钢、工字钢、焊接H型钢、单波纹腹板等同类产品，其力学性能有显著提高，且翼板、腹板厚度均可以降低，从而更能大幅度节省钢材用量。这一点符合我国可持续性发展战略的总体目标。

所以研究一种成本低廉、性能优越、使用寿命长的双波纹腹板钢箱梁是本领域技术人员的研究目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低廉、性能优越、使用寿命长的双波纹腹板钢箱梁。

本发明提出的双波纹腹板钢箱梁，其断面口型由中部两块钢腹板2和腹板3，以及上翼缘1、下翼缘4组成，其结构如图1所示。其中，上翼缘1与下翼缘4平行，腹板2和腹板3分别垂直位于上翼缘1与下翼缘4之间，腹板2和腹板3的断面分别呈均匀或不均匀周期性重复的波形，该波纹断面为圆弧角梯形或正弦曲线，分别见图2、图3。

本发明中，所述圆弧角梯形的梯形斜线段的倾角为30°--90°。

本发明中，所述腹板2与上翼缘1或下翼缘4之间分别为单面角焊缝。

本发明中，所述腹板3与上翼缘1或下翼缘4之间分别为单面角焊缝。

本发明中，所述腹板2和腹板3对称放置，呈蜂窝状断面结构。

本发明中，腹板2和腹板3波纹的密度和高度可根据要求改变。

本发明中，所述波纹断面为圆弧角梯形和正弦曲线。所述圆弧角梯形采用数控折弯技术制成，正弦曲线采用数控辊压技术制成。其中，梯形的圆弧过渡使腹板2和腹板3在此处应力流传递流畅，避免了腹板2、腹板3的复杂应力状态。且腹板2、腹板3波纹转角处为圆弧过渡，使腹板与翼缘钢板焊接时焊枪行走平滑，易于保证焊接质量，避免焊缝应力集中。

本发明中，腹板2和腹板3也可以根据设计需要实现任何相对位置的放置。

本发明通过优化焊接钢箱梁的腹板形式，优化了钢箱梁力学性能，通过腹板成形、全自动焊接、防腐、抗火处理等工艺生产本发明产品。