正交异性板钢桥面结构应用技术工艺的探讨
The structural characteristics and manufacturing craft of steel
box girder with an orthotropic steel bridge deck
叶翔叶觉明
（ Ye Xiang Ye Jue-ming ）
中铁大桥局武汉桥梁科学研究院武汉 430034
（ Bridge Science Research Institute, Major Bridge Engineering Bureau of China Railways,
Wuhan 430034）
摘要：
正交异性钢桥面板是钢结构桥梁的重要结构件，正交异性钢桥面板由钢板、U肋和横隔板组成。以钢箱梁正交异性钢桥面板为例，介绍正交异性钢桥面板结构特点和组拼、
焊接和工地连接工艺特点，探讨在目前焊接和组装工艺条件下，延长正交异性钢桥面板
使用寿命的加工技术和工艺。
abstract:
The orthotropic steel bridge deck is important structural of the steel structure bridge, the orthotropic steel bridge deck made is composed by the steel plate、 the U-shaped stiffener and the cross spacer . Taking the steel box girder deck plate as research object, the orthotropic steel bridge deck unique feature and craft characteristic for assembling、welding and site connection of the plate elements was deal with。 under the condition of the current welding and assembling workmanship， technology and technique to prolong the service life of orthotropic steel bridge deck was researched and discussed.
关键词：
正交异性钢桥面板板单元横隔板
U肋焊接工艺焊接残余应力
Key word:
orthotropic steel bridge deck plate element cross spacer U-shaped stiffener welding technology Weld residual stress
对于大跨度悬索桥和斜拉桥，钢箱梁是非常有利的结构形式。钢箱梁以面板、底板、腹板、纵横隔板及加劲结构件为主要构成。其中面板钢板一般刚度较小，在轮载作用下易发生较大的变形，因此需要一定的钢板厚度，同时在面板上安装纵肋和垂直于纵肋的横隔板加劲，这是一种典型的正交异性桥面板。钢桥面板结构在桥梁上是不可能更换的，如果产生缺陷或裂纹扩展后修补又比较困难，需要从结构和实用焊接加工技术工艺等方面予以重视，延长桥面板的安全使用寿命。
1.正交异性桥面板结构和制造加工特点
国内钢箱梁常用的正交异性桥面板结构如图1所示，这种正交异性桥面板由钢板、U肋、横隔板（横梁结构）、小隔板等组焊而成。面板焊接通常采用效率较高、输入线能量少、焊接变形小的CO2气体保护自动焊。
图1 正交异性钢桥面板结构示意图
桥梁钢结构一般是先制造单元件，然后组装节段，最后工地连接。桥面板制造是先在板单元分段面板上装U肋和横隔板接板；然后和其他板单元组拼焊接成为钢结构梁段；在架桥工地将梁段连接起来。正交异性钢桥面板在工地一般是将面板环焊连接，U肋则可以采用焊接或栓接。
1.1 U肋
国内钢箱梁正交异性钢桥面板使用较多的是闭口U型纵肋（简称U肋），常见的多用 6 ～ 8mm 厚的钢板，利用模压设备或冷轧设备冷压加工成型。U肋结构尺寸设计要合理、U肋钢板要适应冷加工，保证压制时不开裂。由于设备和工艺原因，所制成的U肋长度有限，一般是按钢箱梁节段的长度制造加工。成桥应用是在U肋两端或开孔用连接板螺栓连接，或预留嵌补段对接焊。
闭口式U型纵肋的特点是抗扭能力强，对车轮荷载在横向的分布能力比较强。目前主要使用钢板冷加工U肋，邓文中先生根据国内桥梁建设U肋需求量较大的特点建议国内发展热轧U肋，同时优化改变其上下缘尺寸，加强U肋的刚度和减少焊接工作量，减小偏心焊缝所引起的应力1。
1.2 横隔板
横隔板实际是一种横梁结构，为了避免难度较大的仰焊，公路桥梁钢箱梁大多采用了拼接的分体横隔板结构。为了使U肋传力途径顺畅，在通过横隔板处开孔，让U肋穿过横隔板连续。为避免焊缝相交，在纵肋上缘和桥面板交叉处，在横隔板上设置弧角；为让纵肋下缘穿过横隔板，也有专门的开孔要求。横隔板开孔能比较精确地在数控切割机上实现。研究和实桥应用已经表明，在横隔板上为让纵向U肋通过而开的孔，对横隔板作为横梁的作用没有实质上的削弱2。
1.3 板单元
板单元是钢面板、U肋、横隔板等的组焊结构，先用角焊缝将U肋焊接在面板上，然后将横隔板焊在面板上。还有U肋与横隔板焊缝，将U肋剪力传给横隔板。
在制造面板板件时，桥面板一般取长方形，在宽度范围内包含 3 ～ 4 条纵肋，长度为 12 ～ 20m 。组装时利用工装，将U肋准确地安装定位在定尺的钢面板上。焊接前可先对钢面板施加一预变形，以补偿U肋焊缝造成的面板焊接变形。用多头焊机，将各纵肋和面板之间的角焊缝同时完成。 U肋焊接并校平板单元后，安装组焊横隔板，在横隔板到位后，将横隔板与面板、横隔板与纵肋之间的焊缝都焊好，然后整体校平备用。
2. 正交异性钢桥面板的应用问题
正交异性钢桥面板既承受车轮局部荷载，又与纵、横隔板组成桥面结构，同时又形
（图3）。正交异性板钢桥面结构成钢箱梁的面板，因此构造细节和力学作用比较复杂
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是超静定结构，存在结构疲劳、设计荷载取值、钢箱梁局部应力和应力集中等问题。在车轮作用位置的正交异性板桥面变形，局部地区受到约束，从而引起很局部的很高的应力；焊接时温度的变化，在受到约束的环境下，局部地区会产生很高的残余应力；焊接变形和应力的大小很难预测；有时甚至会比设计荷载引起的应力更高；焊接材料、焊接工艺等原因造成的焊缝裂纹在荷载作用下扩展；制造加工焊缝焊趾的不适当，形成应力集中引发点。这几种情况可能单独出现，也可能同时存在，使正交异性板的问题叠加起来，结果引起钢桥面结构上的裂缝
。
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图3 正交异性钢桥面板结构和受力示意图
正交异性钢桥面板可能出现疲劳裂纹缺陷，裂纹主要产生在U肋与横隔板的连接区，具体部位有U肋与面板之间的肋角焊缝、纵横肋交叉的弧形缺口处，U形肋钢衬垫板对接焊缝处等。苏通大桥钢箱梁桥面板关键结构细节疲劳试验和釜山Kwang-Ahn大桥的实际尺寸试件疲劳试验也反映出这一区域出现疲劳裂纹3.4。
3.制造加工焊接技术工艺特点及改进
正交异性桥面板结构具有焊缝长，焊缝结构细节比较复杂，难以实现预热、保温、
后热及焊后热处理等措施，加之建桥市场的大量组焊工人缺少专业训练，较多缺陷可能起源于制造加工组拼和焊接技术工艺及实施过程控制。
3.1 U肋焊缝
U肋和桥面板是由位于U肋板外侧的单边焊缝来连接，由于U肋是闭口梯型，两条焊缝只能在U肋外侧单边焊接，对U肋侧板实际是偏心焊缝，容易引起应力集中和疲劳裂纹。在横隔板与横隔板之间，U肋与面板的焊缝常常也是应力集中的地方。如果这里的焊缝处理不适当，就会在焊缝边缘上引起应力集中，容易引发疲劳裂缝。所以，现行规范对此焊缝都有比较严格的要求，大部份现行的规范要求这种焊缝达到80%的U肋板材的厚度，且不允许烧穿。组拼作业还要控制U肋位置及U肋与面板的间隙，间隙要求≤1.0mm。对于6-8mm的U肋板材，这一加工焊接技术要求实际实施过程中完全达到是比较困难的。此外，还有坡口清洁、点焊和矫正温度等实际条件影响。U肋与面板角焊缝焊接后，由于焊接热影响、焊接残余应力、应力集中等原因，面板会出现焊接角变形。焊接变形的产生不仅影响板单元的制造精度，而且若通过火焰矫正使其达到平面度要求，则需增加相当多的工作量。
焊缝完成后，实际焊缝只能做焊缝外观质量检查，无法检查焊缝熔深。设计要求U 肋的焊接是二条焊缝同时对称焊接，但为了实施适应U肋坡口船舟焊和胎架反变形工艺，只能采用为单侧自动焊。板单元件U肋焊缝长达10余米，焊缝容易受到横向应力和弯矩。加之为追求较高工效，容易出现技术工艺违章和失控现象。在这样的施工条件下保证U 肋焊缝熔深和避免焊缝缺陷都是比较困难的，国内某企业组焊板单元时就出现过因为1.6mm药芯焊丝性能波动、焊接工艺、天气等原因，造成数千吨U肋板单元发现大量U 肋滞后焊缝裂纹全部刨缝返工。
上例刨缝和剖切破坏检查还发现U肋焊缝内部存在部分熔深不足、穿透和焊缝根部缺陷、根部裂纹等问题，需要引起足够的重视。由于没有有效的检测方法，这些问题客观存在只是没有暴露。为了保证U肋焊接质量，除对U肋焊缝除表面检查、焊缝表面MT 检测抽检外，应对熔深和内部质量进行UT抽检。国内已有桥梁钢结构项目进行过焊缝熔深UT检测，但这一有效方法因缺少规范依据，难以推行。实际上建设行业已经制定了JBT203-2007钢结构超声波探伤及质量分级法，将焊接钢板厚度检测范围扩大到4mm，规范附录中还专门提出了T型和角接接头未焊透指示深度检测。
3.2 隔板和U肋的焊接
实际应用中，横梁设计一般是采用横隔板接板结构，横隔板接板部分先焊接在U肋板单元上，这样可以避免施工困难和技术难度较大的仰焊。横隔板结构区域会存在一个面板、U肋、横隔板焊缝交汇点，该区域存在较大的结构约束和焊接残余应力等，应力
分布比较复杂。结构设计在U肋与面板交汇处留一个弧孔，但因此处焊缝的端点处理困难，反而容易产生疲劳的裂缝。实用结构U肋底部不与隔板焊接，但U肋腹板与隔板焊缝宜熔透，并把焊缝的端部打磨处理。
当车轮压在U肋的跨度上不同的地方，U肋的变形会使U肋在横梁的地方发生转动，把横梁的腹板来回推动。当动载加在U肋和横隔节点时，此处无横隔板支撑，局部应力就会较高，易引起疲劳。从南京三桥开始接受专家建议在此处U肋内横隔板位置加上小隔板，在动载作用时横隔板支撑在此处能连续起来。小隔板要与U肋尺寸匹配，与面板之间的间隙尺寸理论上要满足磨光顶紧的要求。但现实是由于U肋尺寸本身不规范，只能通过减小隔板尺寸来安装，加之内置焊接不良，难以保证与面板密贴这一基本要求。需要重视U肋规范成型，小隔板精确下料，准确定位，板厚尺寸与横隔板相同，减少与面板的间隙等问题，这样小隔板结构才能真正发挥作用5。
3.3 正交异性桥面板的工地连接
公路钢箱梁正交异性桥面板工地接头即箱梁节段之间的连接，过去均采用全焊或高强度螺栓连接，经过改进，现在较多的是采用栓焊结合的工地连接方法。
全焊连接时，为了方便钢箱梁正交异性板的组拼和工地对接，需要将对接的的面板对齐、修整，特别要注意U肋对齐。钢箱梁工地接头处桥面板采用单面焊双面成型焊接工艺，面板内侧需贴陶瓷衬垫。为此制造板单元时在接头处预先让两端的U肋各空一小节，板单元U肋在端头还留一小段不与面板焊结；工地组拼好后，将先钢箱梁的环焊焊好，然后再将U肋插入段嵌入，先焊U肋与插入段之间的对接，再焊U肋与面板之间的角焊缝。U肋连接只能从外面施焊，现行的办法是在闭口肋的内面衬一钢垫片，再从外面施焊，由此可能存在一些隐患。面板U形肋嵌补段对接焊和肋角角接焊均处于仰焊位置施焊，而仰焊工作条件恶劣，施工周期较长，仰焊焊接质量比俯焊难以控制，这一部位容易产生焊缝缺陷和疲劳裂纹，需要高素质焊工承担焊接。
栓焊连接是钢箱梁工地连接采用的一种新的连接方式，即钢箱梁面板对接仍采用陶瓷衬垫单面焊双面成型工艺，但U肋采用高强度螺栓对接拼接。改进后的构造细节避免了工地接头U肋嵌补段的仰焊对接。具体办法是在嵌补段用螺栓拼接板将接头部位的U 肋连接起来，在U肋两侧腹板上各外夹了两块带摩擦面的拼接板用高强度螺栓栓接。这一连接结构与面板环焊接头，保证了钢箱梁焊栓接头部位的刚度。为了方便安装螺栓，需在U肋端口下面开一个施工手孔。
结语
钢箱梁正交异性钢桥面板在实际应用中已暴露出疲劳裂纹缺陷等问题，需要重视改进细部结构，更多的是重视组拼和焊接技术工艺问题。
根据试验研究和实用结果，细节结构需要改进和规范的主要有保证正交异性钢桥面板面板适当的板厚，规范U肋和横隔板U肋开孔的形状和尺寸，增加U肋内部小隔板等。同时对U肋和横隔板细节区域的焊缝需要分别特殊处理，要求局部焊缝连续熔透、端点打磨处理等。在结构问题解决后，重点就是结构组拼和焊接，需要重视U肋结构尺寸的控制，保证U肋、隔板等制造、安装控制在合理的尺寸精度误差范围内，小隔板结构要强调与面板顶紧的功效。在此基础上，探讨和改进焊接工艺，例如解决U肋焊缝对称焊接，过程后热保温，专用机械整形；对细节部位焊缝熔透，表面特殊处理，消除缺陷和应力集中等。需要重视实用组拼和焊接技术工艺改进提高，采取有效措施消除焊接残余应力、变形和缺陷的危害，使正交异性板钢桥面发挥安全可靠和经济耐用的功能。
参考文献：
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3. 周建林、刘晓光、温玉玲苏通大桥钢箱梁桥面板关键结构细节疲劳试验《桥梁建设》2007年8月第4期p17-20
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5.张陕锋正交异性板扁平钢箱梁若干问题研究东南大学硕士学位论文 2006年3月
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正交异性桥面板设计参数和构造 细节的疲劳研究进展 1 背景 第二次世界大战后，一方面大量被战争毁坏的桥梁急需修复，另一方面建筑材料非常短缺。在此情况下，欧洲的工程师们开始尝试采用一种新型的桥面结构形式——正交异性钢桥面板。它由面板、纵肋和横肋组成，三者互相垂直，通过焊缝连接成一体共同工作。它以自重轻、极限承载力大、施工周期短等优点，成为世界上大、中跨度现代钢桥通常采用的桥面结构形式。从20世纪50年代德国最先使用这种桥面板至今，欧洲已有1000多座各种形式的正交异性钢桥面板桥梁，日本有将近250座正交异性钢桥面板桥梁，北美有100余座正交异性钢桥面板桥梁[1]。 我国正交异性钢桥面板我国正交异性钢桥面板的研究和应用起步较晚，直到20世纪70年代初，才建成第一座钢桥面板桥——潼关黄河铁路桥。改革开放以来，国内正交异性钢桥面板桥呈现出迅猛发展势头。迄今为止，我国已建造的采用正交异性钢桥面板的桥梁有30余座。正在建造的采用正交异性钢桥面板的铁路钢桥有郑州黄河公铁两用桥和京沪高速铁路南京大胜关长江大桥等。 正交异性钢桥面板有其独特的优点，但同时钢桥面板疲劳开裂的事例也在许多国家的钢桥中出现。最早报道的是英国Seven桥，该桥1966年建成通车后，分别于1971年和1977年发现了3种焊接细节的疲劳裂纹。德国的Haseltal和Sinntal桥投入使用后不久，钢桥面板也都出现了疲劳裂纹。此外，法国、日本、美国、荷兰等国也都发现了钢桥面板疲劳开裂事例。钢桥面板在我国使用的时间虽然不长，但是已经在某些桥中发现了钢桥面板疲劳开裂的现象。这些疲劳裂纹严重影响了桥梁的使用寿命，因此，对正交异性桥面板疲劳问题的研究是目前桥梁建设中的关键和热点，各国学者在此领域取得了一系列研究成果。国内在20世纪80年代初，铁道科学研究院等相关单位以西江大桥为研究背景，对公路正交异性钢桥面板参与主桁共同工作时的结构特性进行了较为全面的分析及试验研究[2]。1995年，同济大学童乐为在博士论文中对采用开口肋形式的钢桥面板的疲劳性能进行了较为系统的分析[3]。时至今日，正交异性桥面板的结构形式较当初已经发生很大变化，大量新的研究成果相继涌现。 2 正交异性桥面板设计参数的疲劳研究 2.1 面板 面板的最小厚度一般取决于其在轮载作用下的允许变形，为保证桥面铺装层不产生裂纹，纵肋之间面板的竖向挠曲变形不大于0.4mm。基于上述原 则，面板厚度t d可由Kloeppel公式计算： 式中：a为开口截面纵肋间距或闭口截面纵肋腹板最大间距，mm；p 为轮载面压力，kPa。 同时各国规范根据各自的车辆荷载及桥面铺装层情况，为保证钢桥面板的施
现代钢桥设计与计算理论参考材料 正交异性板简支梁桥空间模型计算孙秀贵孟续东陈艳秋唐毅周刚郑凯锋 西南交通大学
第一篇正交异性板简支钢梁桥ALGOR建模计算一、打开aglor软件和设定基本操作说明 将桌面上或相应目录中的algor的图标双击打开程序。 选择新建>FEM模型，分析类型选择>线性材料模型的静应力，点击新建，如下图。 弹出“另存为”对话框，确定文件名以及文件的保存路径，最后点击保存。
二、设置单位体系 在主菜单中选择工具>单位 在“unit system”对话框中选择“Metric mks(SI)”； 进行同样操作，更改“unit system”对话框，选择“Custom”； 在“length”对话框中选择“mm”，其他对话框保持不变； 点击“ok”按钮。 三、建立材料库 主菜单>工具>管理材料库 选择“Create New Library”,输入自定义材料库文件的保存路径和名称，单击保存按钮。 再点击确定按钮。
根据本模型需要，建立两种材料：1、钢材；2、混凝土。 右击自定义的材料库，选择“Add New Material” “Material name”对话框中输入材料名称“steel”； “Material model”对话框中选择标准； 在单位体系对话框中选择米制，米千克秒（SI）； 更改单位体系，为自定义，长度对话框中选择“毫米（mm）”，单击“ok”按钮。
进行上述相同操作，增加材料“concrete”自定义材料。建立两种材料后，如下图所示： 分别对新建的两种材料输入材料特性： concrete（采用C40混凝土）: 质量密度(N/mm^3/g)：2.548e-9 弹性模量(N/mm^2)：3.25e+4 泊松比：0.2； 剪切弹性模量(N/mm^2)：1..3e+4 线膨胀系数：1.0e-5 Steel： 质量密度(N/mm^3/g)：7.85e-9
关于正交异性钢桥面板的疲劳 ——对英国在加固其塞文桥渡时所作研究的评介 钱冬生3 提 要 对英国塞文桥渡正交异性板构造的疲劳裂纹产生的原因、所作试验及对其疲劳寿命计算作了介绍,并进行了探讨。 关键词 英国 塞文桥渡 钢正交异性板 疲劳 3教授,610031,西南交通大学 1 塞文桥渡的原结构 塞文桥渡包含:中跨988m 的塞文悬索桥,中跨 234.7m 的瓦埃斜拉桥,跨度61.7～64.0m 的连续梁(引桥)。其钢梁为全部采用正交异性钢桥面板的单室单箱截面梁。 钢正交异性板桥面是在第二次世界大战之后于50年代初期出现的。开始时纵肋用开口截面,在60年代逐渐改为闭口截面。由于制造工艺使闭口纵肋长度受到限制,其设计长度以相邻两横梁之间的距离来决定。在塞文桥渡,此长度为4.572m (悬索桥范围内)和4.267m (其余部分)。纵梁两端抵住横梁,用角焊缝作连接(横梁实质上由横肋及横隔板组成,将箱梁的部分顶板和底板 当作横梁的翼缘使用;横梁高度与箱梁高度相同。)。按照悬索桥的设计说明,强度和刚度都不控制加劲 梁。因此,钢材厚度主要按制造和安装要求决定。面板厚度为11.5mm ,纵肋厚度为6.4mm ,角焊缝焊脚为6mm 。图1为英国TRRL (T ran spo rt and Road R esearch L abo rato ry ,运输和道路研究试验所)所用试件的截面,其中(a )完全按塞文桥渡各钢梁的尺寸办理,(b )表示改进方案,将纵肋截面从梯形改为V 形; 在纵 图1 TRRL 试件截面 肋同横梁相遇处,在横梁开孔,让纵肋穿过。 还需指出:塞文悬索桥在压低造价方面有些过火。它省去储梁场地,省去运梁驳船;只是需要在梁段端头敞口处,用一厚5mm 的横隔板充当“封头板”,使梁段变成浮体;既可在水上储存,又可用拖船直接将它推顶到桥位。这样一来,封头板上端便同梯形纵肋下缘相焊,而这一焊接构造就使纵肋在运营中开裂。2 英国桥规BS 5400第10篇 英国B S 5400第10篇是1980年公布的。其译本见文献[1],对其主要部分、特别是其从文献[3]制订焊接构造分级的经过,见文献[2]。 此规范的优点,在于讲明基本原理,那就是凭借荷载频值谱来推算验算点的应力频值谱,再用M iner 的线性积伤规则,将应力频值谱换算成常幅加载的应力,借以同验算点的疲劳抗力相比,若前者不大于后者,则验算就是通过。文献[1]p 182的插页内的表11,或文献[2]p 84的插页内的图3-11,都是该规范的典型营业车荷载。而文献[1]p 181的图10-17则是迹线分布频数图,这就是说,当某验算点的应力在横桥方向的影响线很短而纵标变化剧烈时,需要将横向影响线按100mm 宽度划分成10多份,按这图所给分布频数推算各份之内的车数,再按影响线纵标推算相应的应力,从而推出应力频值谱。文献[4]p 1所介绍的疲劳检算方法,就指出了要使用文献[1]的表11和图10-17。 关于验算点的疲劳抗力,文献[1]在第10篇附录H 用表17a 、b 、c 的图和文字说明了各种构造按疲劳抗力所进行的分级,包含A 、B 、C 、D 、E 、F 、F 2和G 以及W ,而附录A 则用S 2N 关系(致伤应力脉—加载次数)表达不同分级构造对疲劳的抗力。由文献[2]所介绍的制订这项构造分级的经过可知:所用作依据的疲劳试验的试件,一般是承受轴向力的小试件。因此,在这一规范正文第5.4条(见文献[1]p 115)明确指出:表17中的各分级不适用于公路桥正交异性钢桥面板的焊接构造。 8 桥梁建设 1996年第2期
各向同性、各向异性理解 1、orthotropic和anisotropic的区别 isotropic各向同性 orthotropic正交各向异性的 anisotropic各向异性的 uniaxial单轴的 我只说一下orthotropic和anisotropic的区别: orthotropic主要是材料在不同垂直方向上有着不同的物理性质和参数,意思就是如果处在同一个角度的平面上,那么同平面的材料是具有着相同的物理性质的. anisotropic则是完全有方向角度决定的物理参数,只要方向有不同,物理性质则完全不同. 2、各向同性和各向异性 物理性质可以在不同的方向进行测量。如果各个方向的测量结果是相同的,说明其物理性质与取向无关,就称为各向同性。如果物理性质和取向密切相关，不同取向的测量结果迥异，就称为各向异性。造成这种差别的内在因素是材料结构的对称性。 在气体、液体或非晶态固体中，原子排列是混乱的,因而就各个方向而言,统计结果是等同的，所以其物理性质必然是各向同性的。而晶体中原子具有规则排列，结构上等同的方向只限于晶体对称性所决定的某些特定方向。所以一般而言，物理性质是各向异性的。
例如，α－铁的磁化难易方向如图所示。铁的弹性模量沿[111]最大(7700kgf/mm),沿[100]最小(6400kgf/mm)。 对称性较低的晶体（如水晶、方解石）沿空间不同方向有不同的折射率。而非晶体(过冷液体)，其折射率和弹性模量则是各向同性的。 晶体的对称性很高时，某些物理性质(例如电导率等)会转变成各向同性。当物体是由许多位向紊乱无章的小单晶组成时，其表观物理性质是各向同性的。一般合金的强度就利用了这一点。 倘若由于特殊加工使多晶体中的小单晶沿特定位向排列（例如金属的形变“织构”、定向生长的两相晶体混合物等），则虽然是多晶体其性能也会呈现各向异性。硅钢片就是这种性质的具体应用。 介于液体和固体之间的液晶，有的虽然分子的位置是无序的，但分子取向却是有序的。这样，它的物理性质也具有了各向异性。 3、各向同性 亦称均质性。物理性质不随量度方向变化的特性。即沿物体不同方向所测得的性能，显示出同样的数值。如所有的气体、液体（液晶除外）以及非晶质物体都显示各向同性。例如，金属和岩石虽然没有规则的几何外形，各方向的物理性质也都相同，但因为它们是由许多晶粒构成的，实质上它们是晶体，也具有一定的熔点。由于晶粒在空间方位上排列是无规则的，所以金属的整体表现出各向同性。当然，大气也是各项同性的均质体。你所提的是不同区域内的大气，由于压强等多方面因素，性能会不同，但是在一个点上各个方向的性质是相同的。 4、正交各向异性（Orthotropic） 如果弹性体内每一点都存在这样一个平面，和该面对称的方向具有相同的弹性性质，则称该平面为物体的弹性对称面。（弹性对称面是指弹性模量的对称面，比如各向同性，弹性模量在一点沿各个方向相等，横观各向同性，弹性模量在一点绕着轴旋转任意角度，保持不变。既然各向同性和位置无关，那么对称也和位置无关） 垂直于弹性对称面的方向称为物体的弹性主方向。若设yz为弹性对称面，
1.1三维正交各向异性问题 1.1.1求解步骤 1.1.1.a选择项目 (1)启动SciFEA，选择“项目”—>“新建项目”菜单或选择新建项目按钮弹出如图1所示的对话框。 图1 选择项目类型对话框 (2)点击“问题类型”栏中的“三维正交各向异性”选项。如图1所示。 (3)点击“OK”按钮完成项目类型的选择。 1.1.1.b设置材料参数和边界条件 (1)选择“前处理”—>“材料参数”按钮，如图2所示。或者单击工具条中的按钮弹出如图3所示材料参数数据输入表格。
图2 选择材料参数输入 图3 材料参数输入对话框 (2)按照问题描述中的参数依次填入材料参数数据表格。填写完成后如图4所示。 图4 填写完成材料数据输入 (2)选择“前处理”—>“边界条件”按钮，填入参数如图5所示，单击“OK”。 图5 填写边界条件
1.1.1.c建模、设置材料属性和施加边界条件 (1) 启动GID以创建模型。点击菜单选择“前处理”—>“弹性力学”—>“三维正交各向异性”，如图6所示；或者单击工具条中的按钮弹出前处理初始化窗口。 图6 启动前处理 (2) 建模。a.点击【Geometry】—【Create】—【point】，然后在GID命令栏依次输入点坐标：0,0，按ENTER键；输入0，1,按ENTER；输入1,0，按ENTER键；输入1,1，按ENTER键接着按Esc键。 点击【Geometry】—【Create】—【staight line】，点击右键contextual-join ctrl-a，依次拾取各点，形成线条，按esa退出。形成的线条如图7所示。 图7 选择【Geometry】—【Create】—【NURBS surface】—【By contour】,拾取线条，形成面，如图8.
文章编号:1671-2579(2006)04-0179-06 正交异性钢桥面铺装结构理论研究进展 杨建军,周志刚,刘晓燕 (长沙理工大学,湖南长沙 410076) 摘 要:正交异性钢箱梁桥桥面铺装在大跨径桥梁上的工程应用一直是一项极具挑战性的工程技术难题,因此正交异性钢桥面铺装技术的研究受到学术界和工程界的广泛关注。近几年来关于该课题的研究不断深入,取得了一些阶段性的研究成果。该文综述了国内外关于正交异性钢桥面铺装体系结构理论方面的主要研究成果,特别是近10年来在该领域取得的新进展,以期为关注该课题的科研人员和相关项目的工程技术人员提供参考。 关键词:正交异性;桥面铺装;钢箱梁;结构理论;研究进展 钢箱梁桥面铺装是国际性的工程技术难题。由于钢箱梁桥面铺装的使用条件、施工工艺、质量控制与要求的特殊性,对它的强度、抗疲劳性能、抗车辙性能、抗剪切性能以及变形协调性等均有较高的要求,目前尚未形成普遍有效的钢桥面铺装设计理论与方法。随着国内外大跨径桥梁建设的发展(表1为我国新建或在 建的部分大跨径钢箱梁桥),以及扁平异性钢箱梁以其卓越的力学性能和经济性能得到了广泛的采用,但正交异性钢桥面铺装的工程应用一直没有得到很好解决,国内外钢箱梁桥面铺装在使用年限内发生破坏的情况屡见不鲜,因此正交异性钢桥面铺装技术的研究受到学术界和工程界的广泛关注。 收稿日期:2006-04-10 基金项目:湖南省自然科学基金重点项目(编号:04JJ6027).作者简介:杨建军,男,硕士研究生,讲师. 6 总结 (1)国外对钢桥面铺装的研究和应用较早,但随着现代交通的发展,其钢桥面铺装也出现了部分问题,需要用发展的眼光不断进行研究。 (2)钢桥面铺装设计需要考虑的因素主要包括:气温环境条件、交通荷载特点、桥面板刚度特性等。 (3)我国钢桥面铺装使用的环境条件较国外更苛刻,应在合理借鉴国外成功经验的基础上,研究设计出适合我国气候、交通、桥面板结构特点的钢桥面铺装方案。参考文献: [1] Medani,T.O.Asphalt Surfacing A pplied to Orthotr opic Steel Bridg e Decks,A Literature Study.Report 7-01-127-1[R],Road and Railroad Res.L ab.Delft U niver sity of T echno lo gy ,the N ether lands,M arch 2001. [2] M edani,T.O.T ow ards a N ew D esign Philoso phy for Surfacing s o n O rthotr opic Steel Bridg e Decks.Report 7-01-127-2[R ],Ro ad and Railro ad https://www.doczj.com/doc/b84224734.html,b.Delft U niv ersity of T echnolo g y,the N etherlands,June 2001.[3] R.Gar y H icks,Ian J.Dussek,Char les Seim.A sphalt Sur faces o n Steel Deck Br idges.T r anspor tatio n Research Record N o.00-0149[C],N atio nal Resear ch Council,Washingto n D.C.,2000. [4] 潘承纬.Guss 沥青混凝土成效特性之研究[D].国立中 央大学土木工程研究所硕士学位论文,2002. [5] 陈仕周,张 华.钢桥面SM A 铺装技术的研究与发展 [J].公路交通科技,2004(10). [6] 吕伟民,郭忠印.高强沥青混凝土的配制及其特性[J]. 中国公路学报,1996(1). [7] 黄 卫,张晓春,胡光伟.大跨径钢桥面铺装理论与设计 的研究进展[J].东南大学学报(自然科学版),2002(3). 第26卷 第4期 2006年8月 中 外 公 路 179
课程设计（论文）任务书 院系（教研室）年月日 学生姓名: 学号: 专业: 1 设计（论文）题目及专题：一块简支正交各向异性板的振动模态分析 2 学生设计（论文）时间：自月日开始至月日止 3 设计（论文）所用资源和参考资料： 1、弹性力学下册 2、ANSYS软件 3、有限元法 4 设计（论文）完成的主要内容： 1）利用有限元法，用ANSYS编程计算一块简支正交各向异性板的振动模态 2）应用板壳理论知识得到板的解析解，并对两种方法所得结果进行比较 5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求： 提交课程设计论文一本 6 发题时间：年月日 指导教师：（签名） 学生：（签名）
用ansys解法如下： 模态分析步骤 第1步：指定分析标题并设置分析范畴 选取菜单途径Main Menu>Preference ,单击Structure,单击OK 第2步：定义单元类型 Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete,出现Element Types对话框, 单击Add出现Library of Element Types 对话框,选择Structural shell再右滚动栏选择Elastic 4node 63,然后单击OK，单击Element Types对话框中的Close按钮就完成这项设置了。第3步：指定材料性能 选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material
Models。出现Define Material Model Behavior对话框,在右侧Structural>Linear>Elastic>orthotropic,指定材料的弹性模量和泊松系数，Structural>Density指定材料的密度，完成后退出即可。 第4步：划分网格 选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool,出现MeshTool对话框，一般采用只能划分网格，点击SmartSize,下面可选择网格的相对大小（太小的计算比较复杂，不一定能产生好的效果，一般做两三组进行比较），保留其他选项，单击Mesh出现Mesh V olumes对话框，其他保持不变单击Pick All，完成网格划分。 第5步：进入求解器并指定分析类型和选项 选取菜单途径Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis，将出现New Analysis对话框,选择Modal单击OK。 选取Main Menu>Solution> Analysis Type>Analysis Options，将出现Modal Analysis 对话框，选中Blocklanczos模态提取法，在Number of modes to extract处输入相应的值（一般为5或10，如果想要看更多的可以选择相应的数字），单击OK，出现Subspace Model Analysis 对话框，选择频率的起始值，其他保持不变，单击OK。 第6步：施加边界条件. 选取Main Menu>Solution>Define loads>Apply>Structural>Displacement,出现ApplyU,ROT on KPS对话框，选择在点、线或面上施加位移约束,单击OK会打开约束种类对话框，选择（All DOF,UX,UY,UZ）相应的约束,单击apply或OK即可。
李乔说桥-13：正交异性钢桥面板 1让人爱、让人恨的桥面板形式对正交异性钢桥面板，大家都很熟悉，这是钢桥尤其是大跨度钢桥结构中采用最多的一种桥面板结构形式，也是现代钢桥结构重要的标志性成果之一。但这种桥面结构同时也是钢桥领域里最令人头痛的结构之一，可以说是既“让人爱”又“让人恨”的一种桥面结构形式。让人爱，是因为这种结构具有众多的优点，如重量轻、承载力高、适用性强等，是目前为止仍然不能用其他形式桥面板取代的主要结构形式。而让人恨，则是因为它服役几十年以来，不断地出现令人头痛的疲劳开裂和桥面铺装破坏问题，而且成为了一个出现概率很高的普遍性病害、至今也没有公认的既经济又有效的解决措施的病害。 一般的正交异性钢桥面板指在桥面的面板下面采用纵横加 劲肋加强的构造形式，而目前应用最为广泛的正交异性钢桥面板是采用U形纵向加劲肋的构造形式。如图1所示，它由面板（顶板）、U形纵向加劲肋以及横向加劲肋或横隔板组成。目前世界各国已建成的采用正交异性钢桥面板的各类桥梁已超过1500座，我国正在运营和在建中的该类型桥梁数量已达200余座。(a)大跨度钢箱梁斜拉桥(b) 采用正交异性钢桥面板的钢箱梁横断面(c) 正交异性钢桥面板构造示意图及疲劳开裂统计图1 大跨度钢桥及正交异性钢桥面板
2 两大病害最早在大跨度钢桥上发现正交异性钢桥面板疲 劳开裂的是英国Severn桥，该桥开通运营仅5年即发现其 正交异性钢桥面板出现疲劳裂纹。此后，正交异性钢桥面板结构在包括欧洲、美国、日本及我国等世界范围内相继出现了大量的疲劳开裂案例。例如国内某大桥通车数年后即发现大量疲劳裂缝，经过维修加固，再经过几年的运营，又出现了更多的疲劳开裂。这种现象在很多类似结构的桥面板中出现，给桥梁的安全和耐久性带来巨大影响。由于桥面铺装的存在，这种发生在桥面板上的裂缝在开裂初期不容易被发现，一旦发现就已经贯穿顶板了。而且这种裂缝较难修复加固，多数情况下必须中断交通并拆除桥面铺装才能进行。 根据日本对东京2条代表性高速公路中约7000个闭口纵肋正交异性钢桥面板的疲劳病害进行的统计分析结果，主要疲劳裂纹类型及其构成如图1(c)所示。图中带圆圈的编号表示疲劳开裂的部位及类型，圆饼图表示各类型开裂所占的比例。由图可见，占比例最大的为②、③、④类，分别为纵向U肋与横隔板、竖向加劲肋与纵腹板以及纵向U肋与顶板的焊缝开裂。其中的第③类开裂对应的构造现在基本不再采用，所以目前出现最多的是②、④两类。 除了钢桥面板开裂以外，这种结构带来的另一个通病是桥面铺装过早损坏（图2），并成为每座同类桥面板结构的大桥设计时让人颇为纠结的问题。从我国90年代修建的此类结构
国外正交异性钢桥面铺装综述 要：由于钢桥面铺装承受了交通荷载和自然环境的复杂影响，使用条件严酷，因此，成为各国工程技术人员研究解决的难题。在日本、欧洲、美国等经济发达地区，桥面铺装技术问题解决得较好，基本形成了本国的铺装体系和典型结构设计方法（经验法）。文章对具有代表性国家的情况进行了对照参考，为国内相关研究提供借鉴。 关键词：钢桥面铺装；国外发展；对照参考 1 异性钢桥的介绍 在某种意义上，正交异性钢桥是20世纪30年代的battledeck板的发展。它包括钢桥面钢板焊接到纵向（通常工字钢）的纵梁，并由横梁支撑。在该系统中，桥面板既没有加强横梁强度，也没有形成其上翼缘，也没有形成主纵梁的强度，它仅仅是将轮载横向传递给纵梁。加劲肋、横肋、纵肋在垂直方向相互交织形成组合体而发挥作用，形成一种效率很高的网格状承重结构，并且由于其相对较低的自重，并且可以大量采取预制并满足大量的需求量，已建成或正在建设的大跨径桥梁面板多数采用正交异性钢桥面板。 2 桥面铺装 2.1 介绍 沥青用于钢桥面铺装主要有三个目的：（1）给予行车路面良好的防滑性；（2）通过改变其厚度对钢板的不平整予以改善得到平整的行车舒适性；（3）通过防水层来保护钢桥面板。 考虑到满足这些功能，通常不可能只由一种材料以满足其要求，需被划
分为几个层面铺筑于钢桥面板上，一般铺装包括粘结层、粘附层、隔离层和磨耗层。 （1）粘结层：以保证钢板和隔离层之间有足够的粘附力；（2）隔离层：防止底层钢板的腐蚀，并使钢板与磨耗层之间柔性过渡；（3）粘附层：保证隔离层和沥青磨耗层之间足够强的附着力；（4）磨耗层：承受并传递交通荷载到底层结构，并且提供必要的防滑性。 2.2 材料要求 由于要将不同功能层之间进行明显区分是不可能的，要满足有些要求不光只顾及一个层面。 对于正交异性钢桥面板材料的总体要求：（1）要求在高温下，沥青铺装层必须满足刚度要求，足够的抗车辙能力；（2）在低温下的材料应该是塑料或应具有高拉伸强度，以防止疲劳开裂，要求它不能开裂并且不应与钢板的粘结发生松动；（3）不同层间要保持良好的粘结力；（4）良好的抗滑性。 2.2.1 粘结层 （1）能够提供可靠的防腐性；（2）保证上覆层与钢板之间有足够强的附着力，所以它需要抵抗剪切应力，并能够在宽的温度范围保持其性能；（3）具有良好的密实性、憎水性，能够防止水气的渗入，这些功能可以由一个或多个结构层次来实现。 据国外学者Kohler和Deters（1974），粘结层需要具备低粘度以符合上述要求。 2.2.2 隔离层
正交异性板钢桥面结构应用技术工艺的探讨 The structural characteristics and manufacturing craft of steel box girder with an orthotropic steel bridge deck 叶翔叶觉明 （ Ye Xiang Ye Jue-ming ） 中铁大桥局武汉桥梁科学研究院武汉 430034 （ Bridge Science Research Institute, Major Bridge Engineering Bureau of China Railways, Wuhan 430034） 摘要： 正交异性钢桥面板是钢结构桥梁的重要结构件，正交异性钢桥面板由钢板、U肋和横隔板组成。以钢箱梁正交异性钢桥面板为例，介绍正交异性钢桥面板结构特点和组拼、 焊接和工地连接工艺特点，探讨在目前焊接和组装工艺条件下，延长正交异性钢桥面板 使用寿命的加工技术和工艺。 abstract: The orthotropic steel bridge deck is important structural of the steel structure bridge, the orthotropic steel bridge deck made is composed by the steel plate、 the U-shaped stiffener and the cross spacer . Taking the steel box girder deck plate as research object, the orthotropic steel bridge deck unique feature and craft characteristic for assembling、welding and site connection of the plate elements was deal with。 under the condition of the current welding and assembling workmanship， technology and technique to prolong the service life of orthotropic steel bridge deck was researched and discussed. 关键词： 正交异性钢桥面板板单元横隔板 U肋焊接工艺焊接残余应力 Key word: orthotropic steel bridge deck plate element cross spacer U-shaped stiffener welding technology Weld residual stress 对于大跨度悬索桥和斜拉桥，钢箱梁是非常有利的结构形式。钢箱梁以面板、底板、腹板、纵横隔板及加劲结构件为主要构成。其中面板钢板一般刚度较小，在轮载作用下易发生较大的变形，因此需要一定的钢板厚度，同时在面板上安装纵肋和垂直于纵肋的横隔板加劲，这是一种典型的正交异性桥面板。钢桥面板结构在桥梁上是不可能更换的，如果产生缺陷或裂纹扩展后修补又比较困难，需要从结构和实用焊接加工技术工艺等方面予以重视，延长桥面板的安全使用寿命。 1.正交异性桥面板结构和制造加工特点
正交异性钢桥面系统的设计 和基本维护指南 （报批稿） Guidelines for Design and Maintain of Orthotropic Steel Deck 中交公路规划设计院有限公司 中 国 铁 道 科 学 研 究 院 浙江省舟山连岛工程建设指挥部 2010.09.25
前 言 本指南针对正交异性钢桥面板的设计、加工制造和正交异性钢桥面板维护技术而编制。在制订过程中，积极借鉴了欧洲《BS EN 1993-2:2006 Eurocode 3—Design of steel structures—Part 2:Steel bridges》、美国联邦州际公路与运输协会《AASHTO LRFD Bridge Design Specifications》和日本《钢构造物的疲劳设计指针同解说》，参考根据国家科技支撑计划项目——跨海特大跨径钢箱梁悬索桥关键技术研究及工程示范-特大跨径悬索桥分体式钢箱梁成套技术研究与示范（2008BAG07B04）的科研成果，并考虑了当前的设计和制造水平及公路运输的未来发展趋势。 本指南主要内容包括：术语和定义、符号及代号、材料及连接方法、结构及构造设计、疲劳设计强度、疲劳设计荷载、疲劳检算方法、加工质量要求以及基本养护维修方法，可供公路桥梁中索支撑的连续钢箱梁或索支撑的连续钢桁梁的正交异性钢桥面的设计和养护维修参考使用。 本指南在执行过程中，如发现需要修改和补充之处，请将意见及有关资料寄交中交公路规划设计院有限公司（地址：北京市西城区德胜门外大街85号A607，邮编：100088，电子邮件：njsq1418@https://www.doczj.com/doc/b84224734.html, ）。 本指南由浙江省交通运输厅提出并归口。 本指南由中交公路规划设计院有限公司、中国铁道科学研究院铁道建筑研究所、浙江省舟山连岛工程建设指挥部起草。 本指南主要起草人：崔冰、刘晓光、张胜利、张玉玲、陶晓燕、童育强、孔庆凯、崔鑫、赵欣欣、曾志斌、田越、荣振环、于旭东。 本指南附录A为规范性附录。
正交各向异性单层板 对于复合材料，由于复合材料是由基体和增强纤维组成的多相非均质材料，因此 复合材料具有明显的各向异性性质。一般来说，确定复合材料力学性能有两种方法： 物理机理的力学分析方法和唯象理论方法。物理机理的力学分析方法是通过细观或微 观力学理论建立描述复合材料物理力学性能的各参数之间关系表达的方法，唯象理论 方法是将非均质多相复合材料作为均ABC电子质连续介质(以非均质多相复合材料与均质连续介质单相材料建立宏观上物理力学性能的等效模型)，在实验的基础上建立复合材料以总体宏观强度性能为特征的破坏准则(强度条件)。两种方法的主要区别在于； 物理机理的力学分析方法通过分折复合材料破坏过程的物理机理，从而给出复合材料 物理力学性能的各参数之间关系表达式；唯象理论方法则是通过实验，以实验为基础，从而给出复合材料以总体宏观强度性能为特征的破坏准则(强度条件)。 显然，唯象理论方法虽然能够在各种载荷条件下给出复合材料的破坏准则强度条件，但其所给出的复合材料的破坏准则(强度条件)不能解释复合材料破坏过程的物理 机理。尽管唯象理论方法不能解释复合材料何时从何处开始破坏，以及从局部开始破 坏到最终整体破坏的复杂过程，但唯象理论方法能够提供各种载荷(各种复杂应力状态)下的强度破坏指标，且该指标正是工程设计个保证所设计构件(或罗部件)安全的基本 指标。因此，基于唯象理论方法的破坏准则研究仍然是复合材料强度理论研究的一个 重要方向。本章关于复合材料强度理论的分析属于唯象理论方法范畴。正夹各庙异性 单层扳强魔理论的路本IC现货商概念各向同性线弹性体的一个显著特点是：各向同性线弹性体内同一点各个方向强度等同，且强度与方向无关。 如所示各向同性(均质)线弹性体，在各向同性(均质)线弹性体内两个不同方向取和舶试件进行试验。实验结果表明和两试件所呈现的力学性能在宏观统计学意义上完全 相同，即各向同性(均质)线弹性体内任意点、任意方向上具有完全相同的力学性能(包 括完全相同的强度)。对于复合材料，如图所示。由于纤维增强复合材料的各向异性，在纤维增强复合材料内冕个不同方向取和比试件进行试验。显然，由于沿增强纤维方向，因此具有较其他方向更高的强度；由于沿与增强纤维正交方向因此具有较其他方 向更低的强度；而介于和两方向艾博希电子之间，其强度也介于两者之间。由此可知，复合材料的强度与方向有关复合材料内同一点不同方向的极限应力不相同，即复合材 料的强度是方向的函数。在采用唯象理论方法分析复合材料单层板的强度时，增强纤 维复合材料单层板可看做是(均质)正交各向异性线弹性体。增强纤维复合材料单层板 只承受中面内裁荷时，增强纤维复合材料单层板可视为平面应力状态下的正交各向异 性单层板。cjmc%ddz
正交异性板 正交异性版即正交异性钢桥面板，是用纵横向互相垂直的加劲肋(纵肋和横肋)连同桥面盖板所组成的共同承受车轮荷载的结构。这种结构由于其刚度在互相垂直的二个方向上有所不同，造成构造上的各向异性。 细部构造 对于大跨度悬索桥和斜拉桥，钢箱梁自重约为PC箱梁自重的1/5,1/6.5。正交异性钢板结构桥面板的自重约为钢筋混凝土桥面板或预制预应力混凝土桥面板自重的1/2,1/3。所以，受自重影响很大的大跨度桥梁，正交异性板铜箱梁是非常有利的结构形式。 通常在钢桥面板上铺装沥青混凝土铺装层，其主要作用是保护钢桥面板和有利于车辆的行走性。近代正交异性钢桥面板的构造细节如图回所示，由钢面板纵助和横肋组成，且互相垂直。钢面板厚度一般为12mm，纵肋通常为U形肋或球扁钢肋 或板式助，U形肋板厚一般为6mm或8mm，横梁间距一般为3.4,4.5m，两横梁之间设一横肋。 制造时，全桥分成若干节段在工厂组拼，吊装后在桥上进行节段间的工地连接。通常所有纵向角焊缝(纵向肋和纵隔板等)贯通，横隔板与纵向焊缝、纵肋下翼缘相交处切割成弧形缺口与其避开。 分析方法 正交异性板除作为桥面外，还是主梁截面的组成部份，它既是纵横梁的上翼缘，又是主梁的上翼缘。传统的分析方法是把它分成三个结构体系加以研究，即: (1)主梁体系:由盖板和纵肋组成主梁的上翼缘，是主梁的一部份。 (2)桥面体系:由纵肋、横梁和盖板组成，盖板成为纵肋和横梁的共同上翼缘。 (3)盖板体系:仅指盖板，它被视为支承在纵肋和横梁上的各向同性连续板。
计算方法 解析法是将正交异性钢桥面板结构作为弹性支承连续正交异性板分析的较为成熟的经典计算方法。根据所取的计算模型不同，解析法计算又可分为以下几种: (1)把板从肋的中间分开，并归并到纵横肋上去，构成格子梁体系。它的缺点是未能考虑板的剪切刚度。 (2)把纵横梁分摊到板上，也就是将板化成一种理想的正交异性板。当荷载作用在横肋上时，这种方法是较好的，但当荷载作用在两横肋中间时，此法的精度就差了。 (3)对法2的改进，即将作用有荷载的那个节间单独处理，令节间的横向抗弯刚度等于盖板的抗弯刚度，其余节间解同法2 (4)Pelikan-Esslinger法。此法是将纵肋均分摊到盖板上，而将横肋作为刚性支承，求解后再将横肋的弹性支承计入。 随着计算机技术的发展，正交异性板的求解又有了很多新的数值法。目前较有成效的是有限差分法、有限条法和有限单元法。疲劳问题 钢桥面板作为主梁的上翼缘，同时又直接承受车辆的轮载作用。如上所述，钢桥面板是由面板、纵肋和横助三种薄板件焊接而成，在焊缝交叉处设弧形缺口，其构造细节很复杂。当车辆通过时，轮载在各部件上产生的应力，以及在各部件交叉处产生的局部应力和变形也非常复杂，所以钢桥面板的疲劳问题是设计考虑的重点之一。自1966年英国Severn桥(悬索桥)采用扁平钢箱梁以来，钢桥面板陆续出现许多疲劳裂纹，主要产生的部位有纵助与面板之间的肋角焊缝、纵横肋交叉的弧形缺口处，U形肋钢衬垫板对接焊缝处等，其中梁段之间钢桥面板工地接头是抗疲劳最薄弱的部位。 由于钢桥面板不可能更换，产生裂纹后修补又比较困难，50年来(通过一系列的试验研究和有限元分析，以及实
钢桁梁正交异性板桥面施工工艺 7.6.1 工艺概述 本施工工艺适用于钢桁梁正交异性板桥面施工。 7.6.2 作业内容 钢桁梁正交异性板桥面施工主要包括桥面板焊接和桥面板安装。 7.6.3 质量标准及检验方法 《铁路钢桥制造规范》(TB10212-2009) 《铁路桥涵工程施工质量验收标准》(TB10415—2003) 《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10752-2010） 《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ203-2008） 《铁路钢桥保护涂装》（TB/T1527-2004） 7.6.4 工艺流程图 桥面板架设采用桥面系同步安装方案施工。 7.6.5 工艺步骤及质量控制 一、板桁组合桥面板焊接 板桁组合桥面板焊接采用单面焊双面成型工艺保证焊缝熔透。桥面板焊缝下部采用CO2气体保护电弧焊打底，上部采用埋弧焊。桥面板横向焊缝应顺桥向打磨匀顺，纵向焊缝应横桥向打磨匀顺。焊接工艺需符合设计要求，坡口熔透焊应按规范的要求进行无损检查。
二、桥面板安装 桥面板安装应在本节间主桁杆件安装完毕后进行，安装时应在连接接头上打入40%的冲钉，穿60%的高强度螺栓并初拧，逐步用高强度螺栓换下所有的冲钉并初拧，待焊缝施焊完毕后，再将所有的高强度螺栓终拧。桥面板安装后纵向焊缝在下一个节间钢梁安装时焊完，横向焊缝可适当滞后1～2 个节间施焊。有运输道的桥面板纵横缝的焊接，在下一个节间钢梁安装时必须焊完。最前端桥面板应先连接纵梁（肋）、横梁（肋）的螺栓，之后再进行焊接。 三、桥面板安装注意事项： ⑴焊接工作环境湿度应小于80%，焊接低合金钢的环境温度不应低于5℃。焊接过程中，注意焊接部位需要挡风。 ⑵安装桥面板时，不得碰撞钢梁杆件。 ⑶桥面板施焊期间，尽量减少作用其上的动荷载。 ⑷桥面剪力钉和道砟槽的施工，应分别从各墩顶开始，向跨中方向施工。双幅桥面施工应同步进行。 ⑸道砟槽施工原则上应该在钢梁合龙后主结构（含平联杆件）全部安装完毕，吊索完全放松，结构处于一期恒载作用下施工。 四、桥面板焊接一般要求 ⑴进行正交异性板块焊接的焊工应持有焊工资格证书，具备钢桥焊接资格，且经监理认可并只能从事证书中认定范围内的工作。 ⑵焊工焊接前应检查所用焊接设备及仪表运行情况，确认准确无误后方可开工作业。 ⑶焊工必须熟悉本工艺规程和施工图，未经焊接主管工程师同意，不得更改本工艺规程、施工图对焊接的有关规定，并对所焊焊缝质量负责。
正交异性板和箱形结构运用于桥梁的历史（三） 发布时间：2008-04-25 作者：钱冬生 摘要：介绍了正交异性板和箱形结构运用于桥梁的历史。 4 、英国的塞文桥——它在1966 年的胜利建成，与在1991 年的整修完竣 塞文桥在1966 年的建成，是当时桥梁界的一大盛事。它总长约3km ；包括： Wye 斜拉桥（主跨234.7m ）、引桥（跨度61.7~ 64.0m 连续钢箱紧）和正桥（主跨988m 的悬索桥）。它的悬索桥第一次使用流线形的扁钢箱加劲梁，这是由风洞试验认识到它的实用价值的（阻力系数小、对风致振动的反应较优），其加劲梁钢面板厚11.50mm ，纵肋为闭口的梯形，肋厚6.4mm ，肋的高度228mm ，纵肋的中心距为610mm ，纵肋跨度（横肋中距）用到4.57m 。横肋板厚 6.4mm ，高度为3m （从桥面板到箱底板，它实际上就是横隔板）。这加劲梁又第一次使用全焊钢结构，因耽心它在振动时的阻尼系数要比铆接结构为小（注：对桥面辅装的阻尼作用当时还缺乏认识），不利于抑制振动，乃将其吊索从竖置改为呈V 字形的斜置，因为，斜置吊索当桥振动时所受的拉力有脉动，这一脉动将使其钢绞线时松时紧，由此而对振动产生阻尼。对于塔柱，它又第一次采用了矩形单箱式；而且对于柱的工地水平接头，不是用拼接板及高强栓作连接，而是靠承压传力，并用20 根φ 50mm 高强栓在竖向将上下拉紧（用以抵抗施工荷载）；这使每塔用钢量仅是1200t 。对于塔顶主鞍，又第一次采用了全焊式。[8] ：127~139 在施工方面，也是非常俭省。加劲梁的制造，是分为88 个节段，每个节段再分为若干板件；将板件在工厂预制完成后，运到一造船厂的滑道附近，在滑道上进行节段的拼装；在滑道长度方面只需其能保留三个节段，每当向上再拼装一个新节段时，就先将最下一个节段