一種雙曲余弦三維波紋鋼板的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種雙曲余弦三維波紋鋼板，雙曲余弦三維波紋鋼板橫斷面呈余弦波形或正弦波形，板縱向有小波紋，板四周有螺栓孔。通過螺栓連接可拼裝成不同跨度、不同矢高、不同曲線形式的拱形結構。克服了圓弧形三維波紋鋼板存在的截面力學性能不佳，材料利用率不高等不足，實現了抗彎剛度、屈曲穩定性及動力特性等綜合性能較優化，具有用料省、抗爆性能好、材料利用率高等特點，可作為大跨度自承載結構和抗爆復合結構內襯使用。
【專利說明】一種雙曲余弦三維波紋鋼板
【技術領域】
[0001]本發明屬于薄壁鋼結構構件，特別是涉及一種三維波紋鋼板。
【背景技術】
[0002]現有壓型鋼板是根據《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》(GB50018-2002)的規定生產的，鋼板厚度通常在0.4-1.6mm之間，斷面形式為梯形、矩形等折線型，采用鎖邊連接方法，剛度和強度較低，與被覆鋼筋混凝土連接困難，不宜作為大跨度防護結構的內襯。
[0003]2001年，空軍工程設計研究局等單位研制了一種三維波紋鋼單元板(劉啟川等，中國實用新型專利，專利號CN2430490)，該單元板截面為圓弧形，兩側各有小圓弧形掛耳用于連接。該單元板可作為大跨度防護結構內襯，較好解決了與上部混凝土連接問題，提高了復合結構抗震塌能力。但是試驗和理論分析表明，圓弧形單元板存在兩個方面的不足:一是從強度和剛度等靜載力學性能來看，在相同材料用量的前提下，圓弧形截面并非較優的截面形式，存在剛度和強度更優的截面形式；二是從抗爆炸局部荷載作用來看，圓弧形三維波紋鋼板與上部鋼筋混凝土復合截面的最小抵抗線位于中波處，而大波處較厚的鋼筋混凝土則難以有效發揮性能，從而造成大量鋼筋混凝土材料的浪費。同時，由于圓弧形波紋鋼板兩側小圓弧掛耳的曲率半徑過小，在承受爆炸應力波荷載時存在較大的應力集中，在試驗中表現為此處易產生大量連接螺栓被剪斷，內襯鋼板被拉裂等破壞現象。
【發明內容】
[0004]本實用新型提供一種抗彎剛度、屈曲穩定性及抗爆性能綜合較優的三維波紋鋼板。
[0005]本實用新型的鋼板橫截面呈余弦波形或正弦波形，波長在600-1000mm之間，波高在 200-500mm 之間。
[0006]上述鋼板可以在縱向長度方向具有曲率半徑在3000-30000mm之間的波紋。鋼板四周布置可以有螺栓孔，相鄰鋼板通過在螺栓孔內安裝螺栓可以在縱向或橫向相互搭接。
[0007]本實用新型克服了圓弧形三維波紋鋼板存在的不足，抗彎剛度、屈曲穩定性及抗爆性能三者綜合較優。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1雙曲余弦三維波紋鋼板俯視圖
[0009]圖2雙曲余弦三維波紋鋼板主視圖
[0010]圖3雙曲余弦三維波紋鋼板右視圖
【具體實施方式】
[0011]根據薄壁拱形結構屈曲機理及爆炸應力波傳播原理，采用理論計算和動力有限元分析方法，提供的一種雙曲余弦三維波紋鋼板。[0012]圖1、圖2、圖3分別為雙曲余弦三維波紋鋼板的俯視圖、主視圖和右視圖。板橫截面呈余弦波形或正弦波形，波長在600-1000mm之間，波高在200-500mm之間；板縱向長度方向有小波紋，調整小波紋之波深、波距可使板縱向形成不同曲率的弧形，其曲率半徑在3000-30000mm之間；板四周有螺栓孔。
[0013]由理論計算得到，在單位面積用鋼量相同的條件下，雙曲余弦三維波紋鋼板的抗彎剛度是圓弧形波紋鋼板的1.43倍；與鋼筋混凝土形成復合截面時，在混凝土用量相等的條件下，雙曲余弦三維波紋鋼板復合截面抗彎剛度是圓弧形波紋鋼板復合截面的1.33倍；在單位面積平均抗彎剛度相等的條件下，雙曲余弦波紋鋼板復合截面的混凝土用量和鋼板用量分別是圓形波紋鋼板復合截面的0.9倍和0.8倍。
[0014]由靜力試驗表明，雙曲余弦三維波紋鋼板結構完全能承受相應規范規定的風、雪荷載及施工荷載的最不利作用，具備較高的強度、剛度和屈曲穩定性，可滿足作為自承載結構或復合結構內襯的要求。由大口徑實彈攻擊試驗表明，雙曲余弦三維波紋鋼板作內襯的鋼筋混凝土復合結構，動應力集中現象明顯改善，波紋鋼板與鋼筋混凝土結合緊密，復合結構整體受力作用十分顯著，抗局部震塌破壞能力明顯提高。由動力有限元對同厚度復合結構分析得到，在相同爆炸應力波荷載作用下，雙曲余弦三維波紋鋼板上最大應力僅是圓弧形波紋鋼板上最大應力的0.36倍。
[0015]在某種大跨度防護結構上使用的雙曲余弦三維波紋鋼板復合結構與圓弧形三維波紋鋼板復合結構相比，在同抗力條件下，可節省鋼材20%，節省鋼筋混凝土 10%。
[0016]下面為一個具體實施例:首先根據設計要求確定平鋼板尺寸和厚度，厚度通常為1.5-5.0mm之間，然后將平鋼板送入軋制生產線。第一道工序沖螺栓孔；第二道工序軋邊；第三道工序卷弧；第四道工序軋波型，使板橫斷面為余弦波形(或正弦波形)，波長在600-1000mm之間，波高在200_500mm之間；第五道工序軋小波紋，調整小波紋波距和波深，使板縱向形成不同曲率弧形，曲率半徑在5000-30000mm之間。板縱向相互重疊搭接，用螺栓連接，橫向相互重疊搭接，用螺栓連接，可構成不同跨度、不同矢高、不同曲線形式的拱形結構。
【權利要求】
1.一種雙曲余弦三維波紋鋼板，其特征在于:鋼板橫截面呈余弦波形或正弦波形，波長在600-1000mm之間，波高在200_500mm之間。
2.按照權利要求1所述的一種雙曲余弦三維波紋鋼板，其特征在于:鋼板縱向長度方向具有曲率半徑在3000-30000mm之間的波紋。
3.按照權利要求1所述的一種雙曲余弦三維波紋鋼板，其特征在于:鋼板四周布置有螺栓孔，相鄰鋼板通過在螺栓孔內安裝螺栓可以在縱向或橫向相互搭接。
【文檔編號】F16S1/00GK203413334SQ201320039948
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年1月25日 優先權日:2013年1月25日
【發明者】姚煥忠, 林茂光, 韓國建, 邊振江, 程國亮, 楊進勇 申請人:中國人民解放軍空軍工程設計研究局, 中國人民解放軍廣州軍區空軍工程建設局