一种冷弯薄壁型钢翼缘波纹腹板箱梁的制作方法

本实用新型属于结构工程技术领域，涉及一种用于承重的长条形结构构件，尤其是一种冷弯薄壁型钢翼缘波纹腹板箱梁。

背景技术：

轻钢桁架是一种目前轻钢结构中应用较广泛的结构形式：上下弦杆与腹杆连接件之间通过螺钉连接而形成承重构件。轻钢桁架虽然能够满足强度、刚度以及稳定性等方面的技术要求，但由于各组成部件切割及拼装步骤繁多、费时费工，节点构造复杂，不利于大规模工业化生产。

波纹腹板构件是改进普通平腹板构件的新型结构形式，也可用于轻钢结构中。它通过将平腹板改为波纹腹板，可以获得较高的局部屈曲承载能力和平面外刚度，抗疲劳性能也有所提高。荷载作用下，波纹腹板构件所受剪力几乎全部由腹板承担，所受弯矩几乎全部由翼缘承担。

目前，常见的波纹腹板构件有：波纹腹板H型梁、双波纹腹板梁等。

波纹腹板H型梁以单块波纹板为腹板，腹板与翼缘互相垂直，上下翼缘与腹板通过焊接连接，虽然构件的局部屈曲承载力、平面外刚度以及抗疲劳性能相比于普通H型梁得到了提高，但在抵抗侧向弯曲和扭转变形方面，仍未能摆脱开口截面的固有劣势。且波纹腹板焊接必然形成波形焊缝，增加加工的成本和难度。

双波纹腹板梁是由双腹板和上、下翼缘通过焊缝连接形成的，上下翼缘互相平行。双波纹腹板梁作为闭口截面，其抗扭承载力相比开口截面有了显著提高，但双腹板的存在使得波形焊缝导致的加工难度和成本问题也进一步突出。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种冷弯薄壁型钢翼缘波纹腹板箱梁，克服现有结构构件存在加工难度大、步骤繁琐、费时费工等问题，避免开口截面构件抗侧向弯曲及抗扭能力不足，具有成本低廉、性能优良且适应工业化生产的优点。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种冷弯薄壁型钢翼缘波纹腹板箱梁，其特征在于：包括上翼缘、下翼缘和两个波纹腹板，所述上翼缘和下翼缘为平行放置的卷边C型截面或箱形截面的冷弯薄壁型钢，两个波纹腹板平行地设置在上翼缘和下翼缘两侧，每个波纹腹板上下两端分别设有与上翼缘和下翼缘外侧壁紧贴的接触面，波纹腹板在接触面处通过连接件与上下翼缘同一外侧壁相连。

作为改进，所述连接件为自攻螺钉、自攻自钻螺钉或射钉。

作为改进，所述波纹腹板的波形图为圆角梯形周期曲线、圆角正弦半波周期曲线、正弦周期曲线以及圆弧周期曲线中任意一种或几种组合。

作为改进，所述波纹腹板的的波形图为圆角梯形周期曲线，圆角梯形周期曲线由平直段和倾斜段周期交替组成并通过圆弧光滑过渡，平直段作为接触面，倾斜段与中轴线的夹角介于0°到90°之间。

作为改进，所述波纹腹板的的波形图为圆角正弦半波周期曲线，圆角正弦半波周期曲线由平直段和弧形段周期交替组成并通过圆弧光滑过渡，平直段作为接触面，弧形段可对称地选取正弦半波总长的1倍到0.5倍。

作为改进，所述波纹腹板采用机械强度好的冷弯薄壁波纹板。

作为改进，所述波纹腹板采用辊压或辊冲的加工技术生产。

作为改进，所述冷弯薄壁型钢翼缘波纹腹板箱梁根据工程实际需求可以是变截面梁。

作为改进，所述波纹腹板波形图的周期、波高、平直段与弧形段(倾斜段)相对占比等参数，皆可在不同梁段根据工程实际需求作出相应调整。

作为改进，所述上翼缘和下翼缘均可为冷弯等边槽钢或热轧槽钢，翼缘为热轧槽钢时，连接件采用螺栓。

本实用新型有益效果是：

本实用新型为箱形截面梁，作为闭口截面，在抗侧向弯曲能力和抗扭转能力上，均比开口截面有明显提高，箱形截面在稳定性方面的优势是工字形截面、H型截面无法比拟的。

本实用新型采用卷边C型截面或箱形截面的冷弯薄壁型钢作为上、下翼缘，与目前波纹腹板H型梁、双波纹腹板梁等采用的平腹板翼缘相比，不仅可以省略板材切割的加工步骤，翼缘的加工精度也有所保障。同时，卷边C型截面与不带卷边C型截面相比，卷边能够增加对C型截面翼缘的约束，提高连接处刚度。而相比于同尺寸的C型截面，箱形截面面积更大，稳定性能更优，能进一步增加构件抗弯承载力，满足较高荷载的应用情况。特殊情况下，甚至可以通过往箱形管内注浆的方式，获得更高的构件承载力。

本实用新型采用波纹腹板，腹板的波形图可为圆角梯形周期曲线、圆角正弦半波周期曲线、正弦周期曲线以及圆弧周期曲线中任意一种或几种组合。其中，波纹的作用类似于平腹板构件的横向加劲肋，能够细分腹板区格，提高腹板整体抗剪和局部屈曲承载能力，还避免了布设加劲肋的麻烦。圆角梯形周期曲线腹板和圆角正弦半波周期曲线腹板均采用圆弧光滑过渡平直段与倾斜段(弧形段)的连接部位，使得腹板应力传递顺畅，避免复杂应力状态。

本实用新型的连接件采用射钉、自攻螺钉或自钻自攻螺钉，与目前波纹腹板H型梁、双波纹腹板梁等采用焊接连接的方式不同，使得构件生产得到显著简化，保证连接可靠有效的同时省时省工，也有效避免了焊接产生残余应力的不良影响。

本实用新型与轻钢桁架分属于两种不同的结构形式，本实用新型在保证成本低廉、性能优良的同时，有效避免了轻钢桁架节点构造复杂、生产步骤繁多、费时费工的缺点，适于工业化批量生产，用途也更加广泛，应用范围包括但不限于轻钢结构。

附图说明

图1为本实用新型冷弯薄壁型钢翼缘波纹腹板箱梁的轴测图；

图2为本实用新型冷弯薄壁型钢翼缘波纹腹板箱梁的主要部件分解示意图；

图3为本实用新型冷弯薄壁型钢翼缘波纹腹板箱梁的主视图；

图4为本实用新型冷弯薄壁型钢翼缘波纹腹板箱梁的俯视图；

图5为本实用新型冷弯薄壁型钢翼缘波纹腹板箱梁的左视图；

图6为圆角正弦半波周期曲线波纹腹板的轴测图；

图7为圆角正弦半波周期曲线波纹腹板的波纹曲线示意图；

图8为圆角梯形周期曲线波纹腹板的轴测图；

图9为圆角梯形周期曲线波纹腹板的波纹曲线示意图；

图10为正弦周期曲线波纹腹板的轴测图；

图11为正弦周期曲线波纹腹板的波纹曲线示意图；

图12为卷边C型截面冷弯薄壁型钢翼缘的示意图；

图13为箱形截面冷弯薄壁型钢翼缘的示意图；

图中，1-上翼缘，2-下翼缘，3-前侧波纹腹板，4-后侧波纹腹板，5-连接件，6-平直段，7-弧形段，8-平直段，9-倾斜段。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1-5所示，一种冷弯薄壁型钢翼缘波纹腹板箱梁，由上翼缘1、下翼缘2及前侧波纹腹板3和后侧波纹腹板4通过连接件5连接形成的，其中，上翼缘1、下翼缘2采用卷边C型截面(如图12所示)或箱形截面(如图13所示)的冷弯薄壁型钢；前侧波纹腹板3和后侧波纹腹板4均采用辊压或是辊冲成型的波纹板，波纹腹板的波形图可为圆角梯形周期曲线(如图9所示)、圆角正弦半波周期曲线(如图7所示)、正弦周期曲线(如图11所示)以及圆弧周期曲线中任意一种或几种组合；连接件5采用射钉、自攻螺钉或自钻自攻螺钉。

如图5所示，上翼缘1与下翼缘2的卷边C型截面互相平行且开口相对放置，前侧波纹腹板3和后侧波纹腹板4互相平行，且前侧波纹腹板3和后侧波纹腹板4内侧面的上、下两端分别紧靠上翼缘1和下翼缘2卷边C型截面冷弯薄壁型钢的外侧面，前侧波纹腹板3和后侧波纹腹板4与上翼缘1、下翼缘2的接触面通过连接件5连接。冷弯薄壁型钢翼缘波纹腹板箱梁根据工程实际需求可以是变截面梁

前侧波纹腹板3和后侧波纹腹板4的波形图可采用多种周期曲线：如图6、7所示，圆角正弦半波周期曲线由平直段6和弧形段7周期交替组成，平直段6与弧形段7通过圆弧光滑过渡，其弧形段7可对称地选取正弦半波总长的1倍到0.5倍；如图8、9所示，圆角梯形周期曲线由平直段8和倾斜段9周期交替组成，平直段8与倾斜段9通过圆弧光滑过渡，倾斜段9曲线与中轴线的夹角可介于0°到90°；如图10、11所示为正弦周期曲线。波纹腹板截面周期曲线的周期、波高、平直段与弧形段(倾斜段)相对占比等参数，皆可在不同梁段根据工程实际需求作出相应调整，波纹腹板的波形图也可以采用其他周期曲线，比如圆弧周期曲线等。

前侧波纹腹板3和后侧波纹腹板4与上翼缘1、下翼缘2之间采用的连接件5连接：当前侧波纹腹板3和后侧波纹腹板4的的波形图为圆角梯形周期曲线(如图9所示)或圆角正弦半波周期曲线(如图7所示)时，连接件5布置于前侧波纹腹板3或后侧波纹腹板4两端的平直段板面处；当前侧波纹腹板3和后侧波纹腹板4的的波形图为正弦周期曲线(如图11所示)时，连接件5布置于前侧波纹腹板3或后侧波纹腹板4两端与上翼缘1、下翼缘2紧贴的波峰处。连接件5的型号、间距、数目等布置方式根据工程实际需求来决定。