專(zhuān)利名稱(chēng)：雙波紋腹板鋼箱梁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑型材技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙波紋腹板鋼箱梁。
技術(shù)背景目前在同類(lèi)領(lǐng)域能夠采用的類(lèi)似的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括熱軋工字鋼、熱軋H型鋼、熱軋 方鋼管、焊接H型鋼、焊接箱形梁及波紋腹板H型鋼等。其中熱軋工字鋼、熱軋H型鋼、熱軋方鋼管、悍接H型鋼等采用平直鋼板作為平腹板， 而平鋼板本身的穩(wěn)定性較差，所以其抗剪承載力較低，因此需要加大腹板厚度以獲得較高 的承載力，造成了腹板用鋼量過(guò)大，引起鋼材的浪費(fèi)。焊接鋼箱梁采用四塊鋼板焊接而成，其中兩塊鋼板作為腹板，平行放置，兩塊翼緣板 與腹垂直，且翼緣相互平行，翼緣與腹板通過(guò)焊接連接。這種構(gòu)件在一定程度上優(yōu)化了構(gòu) 件的性能，尤其是斷面呈箱形，對(duì)構(gòu)件的側(cè)向抗變^能力及整體抗扭轉(zhuǎn)能力都有顯著提高， 但由于其仍然采用平鋼板作為腹板，所以腹板用鋼量仍然較大。熱軋方鋼管受加工工藝和加工設(shè)備的限制，較難實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的大型化，當(dāng)所要求的承載 能力和剛度較大時(shí)，傳統(tǒng)產(chǎn)品很難滿(mǎn)足要求。采用單波紋鋼板作為腹板制成焊接波紋腹板H型鋼，有效的利用了波紋鋼板優(yōu)良的平 面外剛度、抗屈曲承載能力和較高的疲勞強(qiáng)度，可以作為普通工字型構(gòu)件的良好替代品。 但由于其斷面仍是開(kāi)口形式，所以構(gòu)件的側(cè)向變形能力和整體抗扭轉(zhuǎn)能力并無(wú)顯著提高。我國(guó)現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范(GB50017-2003)對(duì)焊接H型鋼和焊接鋼箱梁的腹板高厚比都有嚴(yán) 格規(guī)定，當(dāng)超過(guò)一定限值后，需要采用一定方法如焊接加勁肋對(duì)腹板進(jìn)行加強(qiáng)，這樣就要 增加加工工作量，而焊接工藝還會(huì)引起應(yīng)力集中等不利影響，且很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。本發(fā)明立足于下面兩個(gè)事實(shí)1) 采用雙腹板組成箱形截面，相對(duì)于相同高度和材料的單腹板構(gòu)件，可以大大提高 構(gòu)件的穩(wěn)定性和承載力，尤其是抗扭承載力。而且當(dāng)兩塊腹板對(duì)稱(chēng)放置，其平面布置呈蜂 窩狀，這樣可以在整體承載力方面獲得最優(yōu)結(jié)果。2) 波紋鋼板與平鋼板相比，在厚度相同的情況下其抗剪承載力和抗面外變形能力都 有顯著提高。將其用于建筑結(jié)構(gòu)用鋼梁能有在保證抗剪承載力的前提下大量節(jié)約鋼材。因此，采用波紋鋼板作為腹板組成箱形截面，可以同時(shí)發(fā)揮上述兩種技術(shù)優(yōu)勢(shì)，其產(chǎn) 品較之普通熱軋H型鋼、工字鋼、焊接H型鋼、單波紋腹板等同類(lèi)產(chǎn)品，其力學(xué)性能有顯著提高，且翼板、腹板厚度均可以降低，從而更能大幅度節(jié)省鋼材用量。這一點(diǎn)符合我國(guó) 可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略的總體目標(biāo)。所以研究一種成本低廉、性能優(yōu)越、使用壽命長(zhǎng)的雙波紋腹板鋼箱梁是本領(lǐng)域技術(shù)人 員的研究目標(biāo)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種成本低廉、性能優(yōu)越、使用壽命長(zhǎng)的雙波紋腹板鋼箱梁。 本發(fā)明提出的雙波紋腹板鋼箱梁，其斷面口型由中部?jī)蓧K鋼腹板2和腹板3，以及上 翼緣l、下翼緣4組成，其結(jié)構(gòu)如圖l所示。其中，上翼緣1與下翼緣4平行，腹板2和 腹板3分別垂直位于上翼緣1與下翼緣4之間，腹板2和腹板3的斷面分別呈均勻或不均 勻周期性重復(fù)的波形，該波紋斷面為圓弧角梯形或正弦曲線，分別見(jiàn)圖2、圖3。 本發(fā)明中，所述圓弧角梯形的梯形斜線段的傾角為30。 -90° 。 本發(fā)明中，所述腹板2與上翼緣1或下翼緣4之間分別為單面角焊縫。 本發(fā)明中，所述腹板3與上翼緣1或下翼緣4之間分別為單面角焊縫。 本發(fā)明中，所述腹板2和腹板3對(duì)稱(chēng)放置，呈蜂窩狀斷面結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明中，腹板2和腹板3波紋的密度和高度可根據(jù)要求改變。本發(fā)明中，所述波紋斷面為圓弧角梯形和正弦曲線。所述圓弧角梯形采用數(shù)控折彎技 術(shù)制成，正弦曲線采用數(shù)控輥壓技術(shù)制成。其中，梯形的圓弧過(guò)渡使腹板2和腹板3在此 處應(yīng)力流傳遞流暢，避免了腹板2、腹板3的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)。且腹板2、腹板3波紋轉(zhuǎn)角 處為圓弧過(guò)渡，使腹板與翼緣鋼板焊接時(shí)焊槍行走平滑，易于保證焊接質(zhì)量，避免焊縫應(yīng) 力集中。本發(fā)明中，腹板2和腹板3也可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)任何相對(duì)位置的放置。 本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化焊接鋼箱梁的腹板形式，優(yōu)化了鋼箱梁力學(xué)性能，通過(guò)腹板成形、全 自動(dòng)焊接、防腐、抗火處理等工藝生產(chǎn)本發(fā)明產(chǎn)品。本發(fā)明的制備工藝如下將帶鋼沿長(zhǎng)度方向彎折成為圓弧角的梯形波紋腹板，或通過(guò) 輥壓成為正弦曲線，然后與兩翼板采用單面角焊縫焊接成箱形截面。這種新型的斷面組合 最大特點(diǎn)是更大程度上優(yōu)化了斷面力學(xué)性能與產(chǎn)品用鋼量之間的關(guān)系，使之更趨于合理 化、科學(xué)化。因此，本發(fā)明具有高承載能力、高剛度、高抗扭能力等優(yōu)良的受力性能、優(yōu) 良的抗疲勞性能和自重輕相結(jié)合的特點(diǎn)，是十分理想的結(jié)構(gòu)用型鋼材料。同時(shí)本發(fā)明采用 全自動(dòng)焊接技術(shù)和專(zhuān)業(yè)定位工裝夾具，能確保兩腹板和兩翼板之間定位準(zhǔn)確，焊縫軌跡一 致，容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。焊縫美觀無(wú)飛濺，焊接完產(chǎn)品勿需整形。本發(fā)明采用數(shù)控滑移成型 技術(shù)和輥壓技術(shù)加工腹板，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品大型化。同時(shí)腹板加工工藝與工業(yè)生產(chǎn)焊接效率相匹配，可以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)。本發(fā)明與熱軋工字鋼、H型鋼和焊接H型鋼相比，其側(cè)向剛度和抗扭承載力有顯著提 高，且用鋼量更省。本發(fā)明與普通焊接箱形梁，在剛度和承載力相等的情況下，用鋼量節(jié)省40%~60%左右， 比悍接、熱軋H型鋼等節(jié)省50y。以上。與傳統(tǒng)焊接箱形構(gòu)件相比，本發(fā)明在以下幾個(gè)方面有實(shí)質(zhì)性的區(qū)別和優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)采用 特種數(shù)控滑移成型和輥壓技術(shù)制作帶圓弧角的梯形折線折線或正弦曲線，可以很方便實(shí)現(xiàn) 在受力較大部位減小波長(zhǎng)，加大波紋密度或增大波高，而在受力較小部位采用較稀疏波紋， 實(shí)現(xiàn)了沿梁長(zhǎng)度方向的優(yōu)化，從而可以達(dá)到提高承載力和節(jié)約鋼材的雙重效果。本產(chǎn)品可以取代平腹板焊接箱形梁，而且比傳統(tǒng)的箱形梁用途更為廣泛，可實(shí)現(xiàn)大型 化用于特殊領(lǐng)域和特殊地點(diǎn)，包括大跨度橋梁的建造和船舶制造等。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖示。圖2為腹板斷面的圓弧角梯形波紋曲線示意圖。 圖3為腹板斷面的正弦曲線波紋曲線示意圖。 圖4為腹板對(duì)稱(chēng)放置的示意圖。 圖中標(biāo)號(hào)l為上翼緣，2、 3為腹板，4為下翼緣。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例結(jié)構(gòu)附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例1:雙腹板鋼箱梁的斷面口型由中部腹板2和腹板3及上翼緣1、下翼緣4連 體構(gòu)成，上翼緣1與下翼緣4平行，腹板2和3垂直位于上翼緣1與下翼緣4之間，腹板 2和腹板3為長(zhǎng)度方向呈均勻或不均勻周期性重復(fù)的波形腹板，該波紋斷面為圓弧角梯形 或正弦曲線。為驗(yàn)證該產(chǎn)品性能，制作了試件進(jìn)行研究。試件材料采用Q235鋼，試件的翼緣l和 翼緣4厚度為10毫米，寬度為500毫米，腹板2和腹板3厚度為2毫米，高度1000毫米， 波紋高度50毫米，波長(zhǎng)240毫米，轉(zhuǎn)角處過(guò)渡圓弧半徑30毫米。
權(quán)利要求
1、一種雙波紋腹板鋼箱梁，其斷面口型由中部?jī)蓧K鋼腹板(2)和腹板(3)，以及上翼緣(1)、下翼緣(4)組成，其特征在于上翼緣(1)與下翼緣(4)平行，腹板(2)和腹板(3)分別垂直位于上翼緣(1)與下翼緣(4)之間，腹板(2)和腹板(3)的斷面分別呈均勻或不均勻周期性重復(fù)的波形，該波紋斷面為圓弧角梯形或正弦曲線。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙波紋腹板鋼箱梁，其特征在于所述圓弧角梯形的梯形斜 線段的傾角為30° —90° 。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙波紋腹板鋼箱梁，其特征在于所述腹板(2)與上翼緣(1)或下翼緣(4)之間分別為單面角焊縫。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙波紋腹板鋼箱梁，其特征在于所述腹板(3)與上翼緣(1)或下翼緣(4)之間分別為單面角焊縫。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙波紋腹板鋼箱梁，其特征在于所述腹板(2)和腹板(3) 對(duì)稱(chēng)放置，呈蜂窩狀斷面結(jié)構(gòu)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙波紋腹板鋼箱梁，其特征在于所述圓弧角梯形采用數(shù)控 折彎技術(shù)制成，正弦曲線采用數(shù)控輥壓技術(shù)制成。
全文摘要
本發(fā)明屬于建筑型材技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙波紋腹板鋼箱梁。其斷面口型由中部腹板和上、下翼緣連體構(gòu)成，上翼緣與下翼緣平行，雙腹板垂直位于上翼緣與下翼緣之間，雙腹板對(duì)稱(chēng)放置，呈蜂窩狀結(jié)構(gòu)，腹板與翼緣采用單面角焊縫連接，腹板為長(zhǎng)度方向呈均勻或不均勻周期性重復(fù)的波形腹板，該波紋斷面為圓弧角梯形和正弦曲線。本產(chǎn)品可以取代普通焊接箱形鋼梁和熱軋H型鋼、工字鋼等產(chǎn)品，而且較之用途更加廣泛，可實(shí)現(xiàn)大型化用于特殊領(lǐng)域和特殊地點(diǎn)，包括大跨度橋梁的建造和船舶制造等。
文檔編號(hào)E04C3/04GK101215912SQ20081003249
公開(kāi)日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2008年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月10日
發(fā)明者孫飛飛, 哲 張, 李興文, 李國(guó)強(qiáng) 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué);唐山雄業(yè)型鋼結(jié)構(gòu)有限公司