[实用新型]钢箱梁斜腹杆开裂病害的阻尼式弹性支撑处置装置

说明书

本实用新型公开了一种钢箱梁斜腹杆开裂病害的阻尼式弹性支撑处置装置，包括支撑构件和弹性支撑阻尼装置，原结构的斜腹杆下部通过弹性支撑阻尼装置代替，原结构的斜腹杆上部形成为支撑构件，所述支撑构件的上端固定于顶板的肋板上、下端与弹性支撑阻尼装置的上端铰接，所述弹性支撑阻尼装置的下端与底板的肋板铰接，所述弹性支撑阻尼装置具有弹性和阻尼。本实用新型的装置在不改变钢箱梁整体构造形式的前提下，通过对原斜腹杆加以一定改造并加装一种具有初始刚度的阻尼式弹性支撑，有效缓解斜腹杆局部结构的应力集中及其疲劳损伤，抑制结构疲劳裂纹的萌生、发展直至开裂，提升结构的疲劳性能，并实现结构安全延长使用寿命的目标。

技术领域

本实用新型涉及桥梁养护与维修技术领域。更具体地说，本实用新型涉及钢箱梁斜腹杆开裂病害的阻尼式弹性支撑处置装置。

背景技术

扁平钢箱梁由于抗扭、抗弯惯矩大，且具有很好的抗风性能，在大跨度斜拉桥和悬索桥中得到大量应用。设置纵隔板可提高钢箱梁桥轴向抗弯承载能力，并改善主梁剪力滞效应，既有斜拉桥扁平钢箱梁大多设置有纵隔板。部分悬索桥采用的扁平钢箱梁在截面内也设置有纵隔板。众所周知，纵隔板的设置增大了截面有效宽度，可提高截面抗弯刚度，改善悬拼阶段扁平钢箱梁的相对横向变形。纵隔板主要有实体式、桁架式(斜腹杆为钢管)两种。研究结果表明桁架式在整体刚度改善效率方面高于实体式。如南京长江二桥、苏通大桥、润扬大桥、珠江黄埔大桥、安庆长江公路大桥、中朝鸭绿江界河公路大桥、湛江海湾大桥等多座桥梁均采用的桁架式纵隔板构造设计。

目前，已有多座桥梁在检测时发现钢箱梁纵隔板桁管多处开裂，个别桁管完全断开的现象。

造成开裂的原因主要有：

1.构造设计缺陷：由于顶底板T型肋高度较大，T型肋在外荷载作用下不能在节点处转动，无“铰”的作用，无法适应结构的局部弹性变形。车辆等外荷载作用导致斜腹杆的次弯矩应力很大且在连接部位产生应力集中。纵隔板桁管与主梁之间采用插入式节点板连接，疲劳强度很低；桁管外侧加劲肋与节点板之间存在有刚度突变位置，引起应力集中，且桁管在轴压荷载或压弯荷载作用下，插入式节点板与桁管横向连接均为薄弱部位；该节点型式和受力状态耦合后进一步降低了该处的疲劳强度，疲劳裂纹在节点板与桁管开口底部连接处萌生，最终使得桁管沿连接口底部环向疲劳破坏(对称、双向)。

2.焊接缺陷：角焊缝未做绕焊，有明显的焊渣、焊瘤等缺陷，且未对焊缝进行焊后处理，使得插入式节点板与桁管连接成为疲劳承载力薄弱部位。

3.车辆等活载周期作用：钢箱梁纵隔板多位于快车道处，该处行驶的多为重载车辆，车辆荷载较强的周期性是疲劳裂纹萌生的主要原因之一。

4.钢箱梁横桥向刚度较大、顺桥向较柔，结合外荷载(温度、风、汽车荷载等)的时变特性，导致结构受力极其复杂，影响桁管受力因素复杂。加设刚性桁管可有效限制了桥面局部位移变形，但根据能量守恒可知该位移的消失必将引起内力的增加与某种释放形式。由此，使得节点板与桁管开口底部连接处的焊缝缺陷处最先起裂、并发展至母材(原桁管切口底部)，导致桁管环向疲劳开裂直至破坏。