本發(fā)明涉及一種鋼吊車梁和鋼軌的抗疲勞連接方法，適用于鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在工業(yè)廠房中，鋼吊車梁的應(yīng)用十分廣泛，其能否正常運(yùn)行，直接影響到工廠的安全生產(chǎn)。然而，現(xiàn)實(shí)中很多鋼吊車梁并未達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限就發(fā)生早起破壞，其中80-90％是由于疲勞效應(yīng)引起的。研究表明，工業(yè)建筑中的鋼吊車梁尤其是大噸位重量級工作制或超重量級工作制的吊車梁，疲勞損傷嚴(yán)重。由于吊車梁在行進(jìn)過程中存在錘擊現(xiàn)象，因此使得受拉的下翼緣沒有出現(xiàn)疲勞損傷，而與吊車軌道接觸的上翼緣與腹板的連接焊縫、上翼緣與加勁肋的連接出現(xiàn)疲勞破壞的現(xiàn)象。此外，吊車梁在安裝與制作過程中產(chǎn)生的技術(shù)偏差會使吊車梁運(yùn)行的豎向載荷偏心作用在吊車梁上，從而在吊車梁的上部區(qū)域產(chǎn)生局部的扭轉(zhuǎn)作用。再加上吊車行駛期間的卡軌力及吊車橫向水平力均加重了這種扭矩作用，會造成嚴(yán)重的局部應(yīng)力集中，由此導(dǎo)致了疲勞現(xiàn)象的發(fā)生。

如圖1所示，其中顯示了現(xiàn)有技術(shù)中鋼吊車梁和鋼軌的一種連接方法。如圖所示，鋼軌10置于鋼吊車梁的上翼緣的上表面中間位置，鋼吊車梁的腹板20兩側(cè)間隔設(shè)置有加勁肋30，加勁肋30的上緣頂靠鋼吊車梁的上翼緣并與其焊接。鋼軌10的兩個(gè)下肢通過壓板103壓置在鋼吊車梁的上翼緣上，壓板103通過螺栓104穿透鋼吊車梁的上翼緣固定，壓板103的上下兩側(cè)分別設(shè)置上墊板102和下墊板101。該方案中由于鋼軌10直接置于鋼吊車梁上，所以兩者之間會形成硬接觸，導(dǎo)致了鋼吊車梁的上翼緣和腹板之間形成應(yīng)力集中，容易導(dǎo)致疲勞現(xiàn)象的產(chǎn)生。

中國專利201310039715.3中公開了一種鋼吊車梁疲勞破壞加固方法，如圖2所示，其中將角鋼3放置于出現(xiàn)裂縫的上翼緣1和腹板2的連接處，在腹板2兩側(cè)，角鋼3對稱設(shè)置，用高強(qiáng)螺栓6將腹板2、上翼緣1和角鋼3連接成一體，高強(qiáng)螺栓6擰緊后再焊死，從而有效延長了吊車梁的使用壽命。

上述現(xiàn)有技術(shù)中的鋼結(jié)構(gòu)疲勞加固方法如焊接、螺栓連接均存在一定的局限性，例如焊接會導(dǎo)致焊縫缺陷和殘余應(yīng)力、容易產(chǎn)生新的疲勞裂紋源、施工難度大、質(zhì)量難以保證等，螺栓連接需要在原結(jié)構(gòu)上開孔從而削弱截面、容易發(fā)生應(yīng)力集中、受限于作業(yè)空間、容易應(yīng)力松弛等。因此尋求一種經(jīng)濟(jì)、高效的抗疲勞連接方法是本領(lǐng)域迫切需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，提出了一種盡量避免采用螺栓和焊縫連接的抗疲勞連接方法，能夠極大地增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗疲勞性能。

根據(jù)本發(fā)明的鋼吊車梁和鋼軌的抗疲勞連接方法，鋼軌放置于鋼吊車梁的上翼緣的上表面中間位置，鋼吊車梁的腹板兩側(cè)間隔設(shè)置有加勁肋，鋼軌的兩個(gè)下肢通過壓板壓置在鋼吊車梁的上翼緣上，壓板通過螺栓穿透鋼吊車梁的上翼緣固定，壓板的上下兩側(cè)分別設(shè)置上墊板和下墊板；在鋼軌和鋼吊車梁的上翼緣之間設(shè)有含橡膠顆粒的瀝青混凝土層，在鋼吊車梁的上翼緣和腹板連接位置處設(shè)有l(wèi)型角鋼，l型角鋼相對于腹板對稱地設(shè)于兩側(cè)并緊鄰加勁肋，l型角鋼的兩個(gè)分肢通過粘鋼膠分別與上翼緣的下表面和腹板粘結(jié)。

優(yōu)選地，l型角鋼的兩個(gè)分肢之間設(shè)有斜撐板，斜撐板的兩端分別與l型角鋼的兩個(gè)分肢焊接。鋼吊車梁的上翼緣的上表面上還可以設(shè)有澆筑在瀝青混凝土層中的預(yù)埋件。優(yōu)選地，l型角鋼的兩個(gè)分肢長度相同，鋼吊車梁的上翼緣的寬度、單個(gè)加勁肋的寬度、l型角鋼分肢的長度之比為4：1.5：1。

優(yōu)選地，所述瀝青混凝土層采用石油瀝青、雙酚a型環(huán)氧樹脂和水泥作為主粘結(jié)材料，由石油瀝青、雙酚a型環(huán)氧樹脂、聚酰胺固化劑、甲基丙烯酸縮水甘油酯、硅烷偶聯(lián)劑、粒徑在1-2.5mm的丁苯橡膠顆粒、粒徑在3-3.5mm的碎石子、50-60目的碳化硅粉末、水泥、長度為13-25mm的碳纖維、粉煤灰組成，制備時(shí)分別制備第一組分和第二組分，第一組分和第二組分的質(zhì)量比為1：1.6，其中：

第一組分由石油瀝青、雙酚a型環(huán)氧樹脂、聚酰胺固化劑、甲基丙烯酸縮水甘油酯、硅烷偶聯(lián)劑按照質(zhì)量比為1：0.6：0.15：0.08：0.05組成；

第二組分由粒徑在1-2.5mm的丁苯橡膠顆粒、粒徑在3-3.5mm的碎石子、碳化硅粉末、水泥、碳纖維、粉煤灰按照質(zhì)量比為1：1：0.3：0.15：0.1：0.26組成；

其制備過程和施工方法如下：

(1)在反應(yīng)釜中將石油瀝青和雙酚a型環(huán)氧樹脂混合加熱至135℃，然后依次間隔35-40秒加入甲基丙烯酸縮水甘油酯增韌劑、硅烷偶聯(lián)劑和聚酰胺固化劑，充分?jǐn)嚢韬蠹訜嶂?50℃，制得第一組分備用；

(2)將第二組分中的各組分按照對應(yīng)的質(zhì)量比混合均勻；

(3)將第一組分加熱至160℃后，放入第二組分，并混合攪拌均勻后再次加熱至160℃，在上翼緣的攤鋪位置處涂刷界面劑，然后將瀝青混凝土攤鋪在上翼緣上的指定位置，瀝青混凝土的攤鋪溫度為152-155℃，攤鋪厚度為6cm，攤鋪速度為3.5米/分鐘；

(4)攤鋪完成后采用壓輥滾壓兩遍，自然冷卻至室溫。

優(yōu)選地，所述粘鋼膠由a組分和b組分按照質(zhì)量比為3.8:1混合均勻制成，其中的a組分由雙酚a型環(huán)氧樹脂45份、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷12份、液體丙烯酸酯橡膠10份、環(huán)氧丙烷丁基醚3份組成；b組分由芳香胺與脂環(huán)胺復(fù)合改性固化劑25份、碳化硅粉末13份、氣相二氧化硅觸變劑17份、聚酰胺28份、膨潤土4份組成；

將l型角鋼粘貼到吊車梁下翼緣和腹板的施工過程包括以下步驟：

1.對待粘貼的部位進(jìn)行清掃和打磨，以去除表面雜質(zhì)；

2.將上述a組分放入反應(yīng)釜中混合均勻后加熱至80℃，將混合均勻后的b組分加入反應(yīng)釜中并充分?jǐn)嚢?，然后加熱?25℃使各組分充分反應(yīng)后冷卻至62℃制成粘鋼膠備用；

3.在待粘貼位置處涂刷一層界面劑，然后將溫度在62℃的粘鋼膠涂抹在待粘貼位置處，使用量為6-7千克/平米；

4.等待30-50秒，將l型角鋼粘貼到吊車梁上翼緣和腹板，并在2mpa的壓力下保持至少半小時(shí)；

5.撤去壓力后靜置24小時(shí)，使得粘鋼膠充分固化。

根據(jù)本發(fā)明的鋼吊車梁和鋼軌的抗疲勞連接方法中通過粘鋼膠將l型角鋼分別粘結(jié)到鋼吊車梁上，避免使用螺栓和焊縫連接，減少了疲勞破壞源；同時(shí)，在鋼軌和鋼吊車梁之間還設(shè)置有具有彈性緩沖作用的瀝青混凝土層，進(jìn)一步增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的抗疲勞性能，極大地避免了疲勞現(xiàn)象的產(chǎn)生，并且便于修復(fù)。

附圖說明

圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)中鋼吊車梁和鋼軌的一種連接方法。

圖2顯示了現(xiàn)有技術(shù)中的一種鋼吊車梁抗疲勞破壞的加固方法。

圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的鋼吊車梁和鋼軌的抗疲勞連接方法的示意圖。

圖4顯示了圖3中的a-a剖視圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下文中將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。

如圖3所示，其中顯示了根據(jù)本發(fā)明的鋼吊車梁和鋼軌的抗疲勞連接方法的示意圖，鋼吊車梁為工字鋼型。鋼軌10置于鋼吊車梁的上翼緣的上表面中間位置，鋼吊車梁的腹板20兩側(cè)間隔設(shè)置有加勁肋30，加勁肋30的上緣頂靠鋼吊車梁的上翼緣并與其焊接。鋼軌10的兩個(gè)下肢通過壓板103壓置在鋼吊車梁的上翼緣上，壓板103通過螺栓104穿透鋼吊車梁的上翼緣固定，壓板103的上下兩側(cè)分別設(shè)置上墊板102和下墊板101。本發(fā)明的抗疲勞連接方法相對于圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)包括以下兩個(gè)方面：

(1)如圖3所示，在鋼軌10和鋼吊車梁的上翼緣之間設(shè)有含橡膠顆粒的瀝青混凝土層105，其作用是在鋼軌和鋼吊車梁之間形成彈性緩沖層，防止兩者之間的硬接觸，從而提高整體的抗疲勞性能。

(2)如圖3-4所示，在鋼吊車梁的上翼緣和腹板連接位置處設(shè)有l(wèi)型角鋼21，l型角鋼21相對于腹板20對稱地設(shè)于兩側(cè)并緊鄰加勁肋30。l型角鋼21的兩個(gè)分肢通過粘鋼膠分別與上翼緣的下表面和腹板粘結(jié)。與現(xiàn)有技術(shù)中通過焊接或螺栓連接l型角鋼的技術(shù)相比，本發(fā)明采用粘鋼膠固定l型角鋼能夠極大地降低疲勞失效的可能性，而且施工方便、快捷。優(yōu)選地，l型角鋼21的兩個(gè)分肢之間還可以設(shè)置有斜撐板22，斜撐板22的兩端分別與l型角鋼21的兩個(gè)分肢焊接。

本發(fā)明在鋼軌和鋼吊車梁的上翼緣之間設(shè)置瀝青混凝土層，能夠極大地提高結(jié)構(gòu)的抗疲勞性能。因?yàn)闉r青混凝土不僅具有良好的彈性，而且還具有粘結(jié)力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。申請人針對該需求，還開發(fā)了一種新型的含橡膠顆粒的瀝青混凝土材料，使其能夠很好地適用于填充在本發(fā)明的鋼軌和鋼吊車梁的上翼緣之間。

根據(jù)本發(fā)明的瀝青混凝土層采用石油瀝青、雙酚a型環(huán)氧樹脂和水泥作為主粘結(jié)材料，由石油瀝青、雙酚a型環(huán)氧樹脂、聚酰胺固化劑、甲基丙烯酸縮水甘油酯、硅烷偶聯(lián)劑、粒徑在1-2.5mm的丁苯橡膠顆粒、粒徑在3-3.5mm的碎石子、碳化硅粉末、水泥、碳纖維、粉煤灰組成，制備時(shí)分別制備第一組分和第二組分，第一組分和第二組分的質(zhì)量比為1：1.6，其中：

第一組分由石油瀝青、雙酚a型環(huán)氧樹脂、聚酰胺固化劑、甲基丙烯酸縮水甘油酯、硅烷偶聯(lián)劑按照質(zhì)量比為1：0.6：0.15：0.08：0.05組成；

第二組分由粒徑在1-2.5mm的丁苯橡膠顆粒、粒徑在3-3.5mm的碎石子、碳化硅粉末、水泥、碳纖維、粉煤灰按照質(zhì)量比為1：1：0.3：0.15：0.1：0.26組成；

其制備過程和施工方法如下：

(1)在反應(yīng)釜中將石油瀝青和雙酚a型環(huán)氧樹脂混合加熱至135℃，然后依次加入甲基丙烯酸縮水甘油酯增韌劑、硅烷偶聯(lián)劑和聚酰胺固化劑，充分?jǐn)嚢韬蠹訜嶂?50℃，制得第一組分備用；優(yōu)選地，甲基丙烯酸縮水甘油酯增韌劑、硅烷偶聯(lián)劑和聚酰胺固化劑的加入時(shí)間間隔為35-40秒；

(2)將第二組分中的各組分按照對應(yīng)的質(zhì)量比混合均勻；

(3)將第一組分加熱至160℃后，放入第二組分，并混合攪拌均勻后再次加熱至160℃，將瀝青混凝土攤鋪在鋼吊車梁上翼緣上的指定位置，瀝青混凝土的攤鋪溫度為152-155℃，攤鋪厚度為6cm，攤鋪速度為3.5米/分鐘；優(yōu)選地，在攤鋪前，可以先在上翼緣的攤鋪位置處涂刷界面劑，以改善粘貼表面的粘結(jié)性能；

(4)攤鋪完成后采用壓輥滾壓兩遍，自然冷卻至室溫。

優(yōu)選地，上述硅烷偶聯(lián)劑可以是γ-胺丙基三乙氧基硅、γ―氨丙基三甲氧基硅烷或3-氨丙基三甲氧基硅烷中的任一種；碳化硅粉末的細(xì)度為50-60目；碳纖維的長度為13-25mm。

優(yōu)選地，l型角鋼的兩個(gè)分肢長度相同，鋼吊車梁上翼緣的寬度、單個(gè)加勁肋的寬度、l型角鋼分肢的長度之比為4:1.5:1。通過上述各參數(shù)的組合設(shè)計(jì)，能夠使得鋼軌和鋼吊車梁的受力更加合理，抗疲勞性能更高。同時(shí)，為了提高瀝青混凝土與鋼吊車梁上翼緣之間的粘結(jié)力，還可以在上翼緣上一體成型有錨固件，其在澆筑時(shí)被埋入瀝青混凝土中，待瀝青混凝土硬化后，與之結(jié)合成一體，以增強(qiáng)錨固力。

本發(fā)明的另一關(guān)鍵技術(shù)在于，在鋼吊車梁的上翼緣和腹板連接位置處通過粘鋼膠粘結(jié)有l(wèi)型角鋼。其中，粘鋼膠是a、b雙組分的雙酚a型改性環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠，具有超強(qiáng)粘接力、剪切力強(qiáng)、抗老化、抗沖擊性能強(qiáng)，常溫固化、硬化過程收縮小，可在較寬溫度范圍內(nèi)施工。

本申請中的粘鋼膠由a組分和b組分按照質(zhì)量比為3.8:1混合均勻制成，其中的a組分由雙酚a型環(huán)氧樹脂45份(質(zhì)量份數(shù)，下同)、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷12份、液體丙烯酸酯橡膠10份、環(huán)氧丙烷丁基醚3份組成；b組分由芳香胺與脂環(huán)胺復(fù)合改性固化劑25份、碳化硅粉末13份、氣相二氧化硅觸變劑17份、聚酰胺28份、膨潤土4份組成。粘鋼膠在施工現(xiàn)場制作，這樣可以充分利用膠的粘結(jié)特性，使其在最佳狀態(tài)下發(fā)揮出最佳的粘結(jié)效果。

采用本申請的粘鋼膠將l型角鋼粘貼到吊車梁下翼緣和腹板的施工過程包括以下步驟：

1.對待粘貼的部位進(jìn)行清掃和打磨，以去除表面雜質(zhì)；

2.將上述a組分放入反應(yīng)釜中混合均勻后加熱至80℃，將混合均勻后的b組分加入反應(yīng)釜中并充分?jǐn)嚢?，然后加熱?25℃使各組分充分反應(yīng)后冷卻至62℃制成粘鋼膠備用；

3.在待粘貼位置處涂刷一層界面劑，然后將溫度在62℃的粘鋼膠涂抹在待粘貼位置處，使用量為6-7千克/平米；

4.等待30-50秒，將l型角鋼粘貼到吊車梁上翼緣和腹板，并在2mpa的壓力下保持至少半小時(shí)；

5.撤去壓力后靜置24小時(shí)，使得粘鋼膠充分固化。

根據(jù)本發(fā)明的鋼吊車梁和鋼軌的抗疲勞連接方法中在鋼軌和鋼吊車梁之間設(shè)置含有橡膠顆粒的瀝青混凝土層，避免了鋼軌和鋼吊車梁上表面之間的硬接觸；另外，通過粘鋼膠將l型角鋼分別粘結(jié)到鋼吊車梁上，避免使用螺栓和焊縫連接，減少了疲勞破壞源，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的抗疲勞性能，極大地避免了疲勞現(xiàn)象的產(chǎn)生，并且便于修復(fù)。

雖然本發(fā)明所揭露的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。