U肋的制作工艺及应用

2019-07-15 14:00:05

U肋作为桥梁加劲肋的重要组成部分,在国内主要有两种生产工艺:辊弯成型,折弯成型。

辊弯U肋采用卷板材料制作,辊弯成型工艺对于产品的起订量还是有要求的,起订量越大对于生产来说成本降低越大,U肋辊弯成型可满足不同的交货长度,对于产品成型后的形状保持一致,缺点是U肋属于开口型钢,辊弯成型由于采用连续变形的在线生产模具,生产到一定长度,需要在线锯切,在锯切完,有一次应力释放,使得开口端部变大或变小。辊弯U肋的生产速度快,由于使用卷板为原料,可连续生产。

折弯U肋,使用中板制作,先有中板纵剪到所需U肋展宽,然后上大型折弯机,利用折弯机的压力下压成型。优点是对于起订量的要求小,一支U肋也可定做。缺点是由于使用单张板为原料,生产效率慢。对于成型后的产品应力释放无法控制,这是由生产环节造成的,由于折弯工艺是使用压力机的压机及模具来控制,没有应力释放环节。厂家一般会通过向所需U肋尺寸小的开口方向进行生产,生产完毕后,任由成型U肋应力释放,这需要操作师傅具有足够的经验。

目前形势下,无论辊弯成型U肋或折弯U肋都能满足国内的使用,不过在欧洲标准里面是只能使用辊弯成型的U肋作为桥梁的加筋肋。

由于U肋的使用材质属于桥梁专用钢,Q345qC/Q345qD/Q345qE。此材质不属于大宗流通商品,需要定扎。国内U肋的价格及交货期现阶段,主要取决于原材料价格,U肋加工费大都相等集中在600-800之间每吨。现在国内的钢材都具备生产不同级别的能力,二对于起订量的是有要求的。一般钢材的起订量都会控制在300吨左右的起订量,这造成国内U肋的数量少时,交货比较困难。

正交异性钢桥面板由钢桥面板和焊接于其下部表面的横梁以及U型肋构成,三者之间相互焊接固定。正交异性钢桥面板除了传递桥面荷载以外,还是主梁的组成部分,共同参与整体受力,这样大幅的提高了结构效率,具有明显的经济效益。同时,由于正交异性钢桥面板比混凝土桥面的重量轻,特别适用于大跨度桥梁上。正交异性钢桥面板技术得到广泛应用,纵向加劲肋普遍采用U型的闭口肋。现有的U型肋没有按照弯矩分布进行设计和制造,底缘和腹板厚度一致,大大减小了 U型肋承受弯矩的能力;同时,该肋通过冷轧工艺制作而成,形成后会出现较多的应力集中,由于车轮荷载集中作用、焊接加工等原因容易导致U型肋与桥面板及横梁相交位置由于应力集中导致疲劳裂纹的产生;特别是在U型肋顶缘与桥面板、横梁交接的位置是三条焊缝的交点,其应力分布较为复杂。由于U型肋是闭口的,所以U型肋腹板顶缘与顶板的焊缝只能从外侧单边焊接,在车轮的荷载作用下,桥面板会发生转动,如果这里焊缝处理不当,就会在焊缝边缘上引起应力集中,容易引发疲劳裂缝。现行的规范虽然要求焊缝达到80%的肋板厚度, 但是焊接工艺无法烧穿焊接,对于仅有8mm的肋板而言,这个要求不仅大幅增加了加工难度,并且造成U型肋腹板承受杠杆式偏心荷载作用。根据已成桥的使用情况,往往由于此处焊缝质量得不到保证,导致疲劳裂纹的产生。因此,需要对现有的正交异性桥面板用的U型肋进行改进,适应于U型肋腹板顶缘与顶板的焊缝只能从外侧单边焊接的结构,达到甚至超过现行规范焊缝达到80%肋板厚度的要求,并且不会烧穿,降低加工难度,保证焊缝质量,改善其承受载荷的能力,改善桥面板在使用过程中由于应力集中容易产生疲劳裂纹的问题,提高U型肋本身与桥面板的配合焊接灵活性和承载的一致性,从而提高整个钢桥面板的受力能力。


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