一种u型肋及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于桥梁钢结构及其他正交异性板结构的技术领域，特别涉及一种用于正交异性桥面板及其它正交异性板结构的闭口加劲肋及其制造方法。
【背景技术】
[0002]目前，正交异性桥面板在桥梁工程中得到了广泛应用，正交异性桥面板主要由钢桥面板以及与其焊接的横梁、纵肋构成，横梁主要为横隔板，纵肋主要为闭口加劲肋即U型肋。
[0003]由于横隔板的厚度一般在12mm以上，而且横隔板与桥面板焊接时可以双面施焊，因此，焊接质量较为可靠。而U型肋为闭口结构，只能采用外侧单面焊的方式，而且目前普遍采用的U型肋基本为6?8_均厚，为了保证U型肋在焊接时不被烧穿，还要留有2?3_的钝边，这样U型肋与桥面板的焊接尺寸就很小，焊缝计算厚度不能达到与母材等强度，而且焊缝形心严重偏离母材轴线，因此，桥面在车轮荷载的反复作用下，桥面板与U型肋之间焊缝很容易疲劳开裂。疲劳裂缝一旦产生就会降低桥面板的刚度，并由此导致桥面铺装层的破坏，甚至危及桥梁的使用。
[0004]另外，目前普遍采用先刨坡口、然后折弯机冲击成型的方法来制造U型肋，这样制造的U型肋存在折弯区应力集中、容易产生纵向裂纹的问题。
【发明内容】
[0005]为解决现有U型肋与桥面板的焊接尺寸小且焊缝形心严重偏离U型肋母材轴线，导致焊缝容易疲劳开裂及目前采用冲压折弯方法制造的U型肋存在折弯区应力集中、容易产生纵向裂纹的问题，本发明提供一种端部增厚的U型肋及其制造方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术设计为:
[0007]一种U型肋，包括一底板和两侧板，所述底板和侧板为一体结构，所述底板为平板或弧形板，所述两侧板倾斜成梯形，所述侧板的端部的内侧和外侧从板厚的中心线由下至上相向逐渐增厚，且侧板端部的外侧设有焊接用坡口、端面留有钝边，该U型肋在侧板端部增厚后采用一体连续辊压渐变成型，并同步在侧板的端部加工出焊接所需的坡口和钝边。
[0008]优选地，所述侧板端部的内侧和外侧从板厚的中心线相向呈圆弧渐变或直线渐变增厚。圆弧渐变增厚处没有明显的过渡接点，较有明显过渡接点的线性渐变增厚能有效减小过渡接点处的应力集中。
[0009]优选地，所述侧板端部端部的增厚采用随整体热轧增厚、或局部加热挤压增厚、或先冷墩增厚后退火处理的加工方法。
[0010]优选地，所述侧板端部焊接所需的坡口和钝边通过模具挤压或刀具切削加工而成。
[0011]优选地，所述坡口的斜面角度为35°?55°，所述坡口所留的钝边尺寸为2?3mm ο
[0012]优选地，所述U型肋的高度为280mm，宽度为300mm。
[0013]相应地，上述U型肋的制造方法包括以下步骤:(1)将U型肋的侧板端部的内侧和外侧从板厚的中心线由下至上相向逐渐增厚；(2)在侧板端部增厚后，该U型肋采用一体连续辊压渐变成型，并同步采用模具挤压或刀具切削在侧板端部加工出焊接所需的坡口和钝边。
[0014]优选地，步骤(I)中侧板端部的增厚采用整体热轧增厚、或局部加热挤压增厚、或先冷墩增厚后退火处理的加工方法。
[0015]优选地，步骤(2)中侧板端部焊接所需的坡口和钝边通过模具挤压或刀具切削加工而成。
[0016]本发明通过将U型肋的侧板端部的内侧和外侧从板厚的中心线由下至上相向逐渐增厚，且侧板端部的外侧设有焊接用坡口、端面留有钝边，在适应U型肋只能从外侧进行单面焊接、而焊缝尺寸不能满足与U型肋母材等强度的前提下，可以加大焊缝尺寸，增加U型肋与桥面板的焊缝计算厚度，将原来焊缝形心的偏心荷载变为轴心荷载，提高了 U型肋与桥面板焊接处的连接强度，改善了焊缝的抗疲劳性能，解决了现有U型肋与桥面板的焊接尺寸小且焊缝形心严重偏离母材轴线，导致焊缝容易疲劳开裂的问题；通过采用一体连续辊压渐变成型技术，避免了目前普遍采用冲压折弯方法制造的U型肋存在折弯区应力集中、容易产生纵向裂纹的问题，提高了产品质量和生产效率，产品可广泛用于正交异性桥面板及其它正交异性板结构。
【附图说明】
[0017]图1为本发明一实施例的U型肋横截面的结构示意图；
[0018]图2为图1所示端部A处放大示意图；
[0019]图中:1、底板；2、侧板；21、侧板端部；211、坡口 ；3、面板。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0021]如图1?2所示，本实施例的U型肋包括一底板I和两侧板2，底板I和侧板2为一体结构，底板I为平板，侧板2通过圆弧过渡结构连接在底板I的两端，两侧板2倾斜成梯形，侧板端部21的内侧和外侧从板厚的中心线由下至上相向逐渐增厚，且侧板端部21的内侧和外侧均呈圆弧渐变增厚，侧板端部21的外侧设有焊接用坡口 211、端面留有钝边，以与面板3焊接，该U型肋在侧板端部增厚后采用一体连续辊压渐变成型，并同步在侧板端部加工出焊接所需的坡口和钝边。
[0022]具体地，本实施例中，侧板端部21的内侧和外侧圆弧渐变增厚的圆弧半径为140?150_，坡口 211的斜面角度α为35°?55°，钝边尺寸为2?3mm，U型肋的高度为280mm，宽度为300mm，上述数值应在施工中根据具体情况在设计或有关标准取值范围内具体确定，保证其对于不同情况的适用性及合理性。
[0023]作为一常规优选，侧板端部21的内侧和外侧圆弧渐变增厚的圆弧半径为143.7mm，坡口 211的斜面角度α为45°，钝边尺寸为2mm，U型肋的高度为280mm，宽度为300_。以上数值的确定是针对目前常规U型肋的尺寸参数所作的最优化取值，具有较强的实用性。当然地也可以用本发明所述的方法加工其他规格的变截面增厚闭口加劲肋。
[0024]相应地，上述U型肋的制造方法包括以下步骤:(I)将U型肋的侧板端部的内侧和外侧从板厚的中心线由下至上相向逐渐增厚；(2)在侧板端部增厚后，该U型肋采用一体连续辊压渐变成型，并同步在侧板端部加工出焊接所需的坡口和钝边。
[0025]优选地，步骤(I)中侧板端部的增厚采用整体热轧增厚、或局部加热挤压增厚、或先冷墩增厚后退火处理的加工方法。
[0026]优选地，步骤(2)中侧板端部焊接所需的坡口和钝边通过模具挤压或刀具切削加工而成。此种加工方法改变了传统U型肋加工坡口和钝边必须先进行刨边或冲压折弯成型后再采用火焰切割，大大了提高坡口和钝边成型的质量和效率。
[0027]本实施例中，U型肋通过端部加热墩厚及一体连续辊压渐变成型，侧板端部21加厚处采用专用模具挤压成型。显然地，U型肋端部增厚也可通过整体热轧成型或端部冷墩挤压成型等工艺加工而成。此外，还可通过钢厂直接热轧出端部增厚的特型卷板，再采用一体连续辊压渐变成型及端部同步精确切削成型的方法制造U型肋。
[0028]本发明通过将U型肋的侧板端部的内侧和外侧从板厚的中心线由下至上相向逐渐增厚，且侧板端部的外侧设开有焊接用坡口、端面留有钝边，在适应U型肋只能从外侧进行单面焊接、而焊缝不能满足与U型肋母材等强度的前提下，可以加大焊缝尺寸，增加U型肋与桥面板的焊缝强度，将原来焊缝形心的偏心荷载变为轴心荷载，提高了 U型肋与桥面板焊接处的连接强度，改善了焊缝的抗疲劳性能，解决了现有U型肋与桥面板的焊接尺寸小且焊缝形心严重偏离母材轴线，导致焊缝容易疲劳开裂的问题；通过采用一体连续辊压渐变成型技术，避免了目前普遍采用冲压折弯方法制造的U型肋存在折弯区应力集中、容易产生纵向裂纹的问题，提高了产品质量和生产效率，产品可广泛用于正交异性桥面板及其它正交异性板结构。
[0029]上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出得各种变化，也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种U型肋，包括一底板和两侧板，所述底板和侧板为一体结构，所述底板为平板或弧形板，所述两侧板倾斜成梯形，其特征在于:所述侧板的端部的内侧和外侧从板厚的中心线由下至上相向逐渐增厚，且侧板端部的外侧设有焊接用坡口、端面留有钝边，该U型肋在侧板端部增厚后采用一体连续辊压渐变成型，并同步在侧板端部加工出焊接所需的坡口和钝边。2.根据权利要求1所述的U型肋，其特征在于:所述侧板端部的内侧和外侧以侧板板厚的中心线为中心相向呈圆弧渐变或直线渐变增厚。3.根据权利要求1所述的U型肋，其特征在于:所述侧板端部增厚采用整体热轧增厚、或局部加热挤压增厚、或先冷墩增厚后退火处理的加工方法。4.根据权利要求1所述的U型肋，其特征在于:所述侧板端部焊接所需的坡口和钝边通过模具挤压或刀具切削加工而成。5.根据权利要求1所述的U型肋，其特征在于:所述坡口角度为35°?55°，所留钝边为2?3mm。6.根据权利要求1所述的U型肋，其特征在于:所述U型肋的高度为280mm，宽度为300mmo7.—种U型肋的制造方法，其特征在于包括以下步骤:⑴将U型肋的侧板端部的内侧和外侧从板厚的中心线由下至上相向逐渐增厚；(2)在侧板端部增厚后，该U型肋采用一体连续辊压渐变成型，并同步在侧板端部加工出焊接所需的坡口和钝边。8.根据权利要求7所述的U型肋的制造方法，其特征在于:步骤(I)中侧板端部的增厚采用整体热轧增厚、或局部加热挤压增厚、或先冷墩增厚后退火处理的加工方法。9.根据权利要求7所述的U型肋的制造方法，其特征在于:步骤(2)中侧板端部焊接所需的坡口和钝边通过模具挤压或刀具切削加工而成。
【专利摘要】本发明公开一种U型肋及其制造方法，产品可广泛应用于正交异性板结构。其通过将U型肋侧板端部的内侧和外侧从板厚的中心线由下至上相向逐渐增厚，从而增加了U型肋与面板的焊缝尺寸，并将传统U型肋焊缝的偏心荷载变为了轴心荷载。所述端部增厚可采用整体热轧增厚、局部热压增厚或局部冷墩增厚的方法。所述U型肋制造方法采用连续辊压、渐变成型，解决了传统U型肋成型加工采用冲击折弯而造成应力集中、容易产生纵向裂纹的问题。所述U型肋在连续辊压成型时同步采用模具挤压或刀具切削在其侧板的端部加工出焊接所需的钝边和坡口，改变了传统U型肋必须先进行刨边或冲压折弯成型后再采用火焰切割，大大提高了钝边和坡口成型的质量和效率。
【IPC分类】E01D19/12, B23K33/00, B23P15/00
【公开号】CN104947587
【申请号】CN201510260608
【发明人】任自放, 王昌将, 张哲 , 郑凱锋, 陈建国
【申请人】北京百善重工有限公司, 浙江省交通规划设计研究院, 大连理工大学, 江阴建禾钢品有限公司, 西南交通大学
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年5月21日