正交异性刚桥面疲劳性能和维修加固方法研究(第一课)自测及答案

铁路正交异性钢桥面板疲劳应力分析与寿命评估曹星儿;程斌;滕念管;曹一山【摘要】Taking Nanjing Dashengguan Yangtze River Bridge as an object, the f inite element model of railway bridge orthotropic steel deck was established.Based on the hot spot stress method, the fatigue stress of typical structural detail was calculated and analyzed,then the fatigue vulnerable zone was obtained.Considering the practical situations of bridge, the calculation and evaluation of fatigue lives of typical welded connections were further performed by using American highway bridge design code ( AASHTO) .The results show that under fatigueⅠand fatigue Ⅱ limite states, the calculated values of fatigue stress amplitudes of the f ive types of fatigue vulnerable structural details are less than the allowable values.The fatigue lives meet the design requirements.%以南京大胜关长江大桥为对象,建立铁路正交异性钢桥面板结构有限元模型,基于热点应力法对典型构造细节的疲劳应力进行计算分析,得到此类桥面结构的疲劳易损区.结合桥梁实际使用情况,基于美国公路桥梁设计规范(AASHTO规范)对桥面板典型焊接细节的疲劳寿命开展计算与评估,结果表明,疲劳Ⅰ与疲劳Ⅱ极限状态下5类疲劳易损构造细节的疲劳应力幅计算值均小于容许值,疲劳寿命满足设计要求.【期刊名称】《铁道建筑》【年(卷),期】2017(057)011【总页数】7页(P19-24,37)【关键词】铁路桥梁;正交异性钢桥面板;疲劳应力;热点应力;疲劳寿命;疲劳评估【作者】曹星儿;程斌;滕念管;曹一山【作者单位】上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海 200240;上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海 200240;上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海 200240;中交公路规划设计院有限公司,北京 100088【正文语种】中文【中图分类】U441+.4铁路正交异性钢桥面板由盖板、纵肋、轨下T形纵梁以及横梁组成，由于其面内刚度在相互垂直的方向不相同，造成受力行为的正交异性，故称为正交异性钢桥面板(Orthotropic Steel Deck，OSD)。

河南建材201812021年第4期[6]WANG J,TSE N C F,CHAN J Y C.Wi-Fi based occu-pancy detection in a complex indoor space under discon-tinuous wireless communication:A robust filtering based on event-triggered updating.Building and Environment,2019,151:228-239.[7]TARZIA S P,DICK R P,DINDA P A,et al.Sonar-basedmeasurement of user presence and attention[C]∥Proceed-ings of International Conference on UbiquitousComputing.Florida,2009:89-92.[8]CHEN Z,ZHU Q,MASOOD M,et al.EnvironmentalSensors based Occupancy Estimation in Buildings via IH-MM-MLR.2017,17(5):13-21.[9]CANDANEDO L M,FELDHEIM V.Accurate occupancydetection of an office room from light,temperature,humidity and CO2measurements using statistical learning models.En-ergy and Buildings,2016,112:28-39.[10]KLEIMINGER W,BECKEL C,SATTKE T,et al.Occu-pancy etection from electricty consumtion data[C]∥Pro-ceedings of the5th ACM Workshop on Embedded Systems for Energy-Efficient Buildings.Italy,ACM,2013:1-8.浅谈正交异性钢桥面板的发展王玉娇1韩阿慧21甘肃省公路航空旅游投资集团有限公司（730030）2西安长安大学工程设计研究院有限公司（710061）摘要:正交异性钢桥面板在国内外大中跨度的现代钢桥中已得到广泛应用。

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]。

新型抗疲劳正交异性钢桥面板U肋双面组焊修施工工法新型抗疲劳正交异性钢桥面板U肋双面组焊修施工工法一、前言随着交通运输的快速发展，桥梁的使用频率也在不断增加。

为了确保桥梁的可靠性和安全性，在桥梁建设中需要使用高质量的桥面板。

新型抗疲劳正交异性钢桥面板U肋双面组焊修施工工法应运而生，其具有高强度、抗疲劳性好等优点，能够提高桥梁的使用寿命和承载能力。

二、工法特点该工法采用新型抗疲劳正交异性钢桥面板，通过U肋双面组焊修施工工法进行安装。

以下是该工法的特点：1. 高强度：新型抗疲劳正交异性钢桥面板具有较高的强度和刚度，能够提高桥梁的承载能力。

2. 抗疲劳性好：钢桥面板采用了特殊工艺和材料，具有良好的抗疲劳性能，降低了桥梁的维修频率。

3. 施工简便：U肋双面组焊修施工工法采用了现代化的焊接技术，施工简单方便，高效率。

4. 长寿命：因为采用了高质量的材料和专业的施工工法，所以新型抗疲劳正交异性钢桥面板具有较长的使用寿命。

三、适应范围该工法适用于各类桥梁的建设和维修，可以满足各种不同类型和规模的桥梁项目的需求。

四、工艺原理该工法通过对施工工法与实际工程之间的联系、采取的技术措施进行分析和解释，让读者了解该工法的理论依据和实际应用。

五、施工工艺该工法的施工过程分为以下几个阶段：1.准备工作：包括现场测量，材料准备，机具设备的布置等。

2. 钢桥面板安装：将钢桥面板安装在桥梁上，通过U肋双面组焊修施工工法进行焊接连接。

3. 焊接工艺控制：对焊接参数进行控制，确保焊接质量。

4. 检验与验收：对焊接质量进行检验与验收，包括焊缝的无损检测、外观检查等。

六、劳动组织该工法涉及到焊接工人、吊装工、检验员等多个工种，需要合理安排劳动组织，提高施工效率。

七、机具设备该工法所需的机具设备包括焊接机、起重机、角磨机等。

这些机具设备具有良好的性能和使用方法，能够满足施工的需要。

八、质量控制为了确保施工过程中的质量达到设计要求，该工法采取了多项质量控制措施，包括焊接过程的参数控制，焊缝的无损检测等。

正交异性桥面板目录第 4 章虎门大桥正交异性钢桥面板疲劳问题研究 ..................................................................... .. 2 4.1 绪论 ..................................................................... (2)4.1.1 正交异性钢桥面板的发展概况 ..................................................................... (2)4.1.2 正交异性钢桥面板的疲劳细节 ..................................................................... ............... 9 4.2 虎门大桥疲劳裂纹现状及成因 ..................................................................... .. (18)4.2.1 虎门大桥疲劳裂纹现状 ..................................................................... .. (18)4.2.2 虎门大桥疲劳裂纹的成因分析 ..................................................................... ............. 22 4.3 正交异性钢桥面板局部应力分析 ..................................................................... .. (28)4.3.1 有限元分析模型 ..................................................................... . (28)4.3.2 单轮荷载作用下桥面板应力分布 ..................................................................... (30)4.3.3 跨中加载时横隔板处应力分析 ..................................................................... . (33)4.3.4 轮压荷载接触面积的影响分析 ..................................................................... . (33)4.3.5 双轴作用下桥面板应力分布...................................................................... .. (34)4.3.6 结论 ..................................................................... ................................................... 35 4.4 正交异性钢桥面疲劳裂纹加固方法研究 ..................................................................... (36)4.4.1 桥面疲劳裂缝的位置和形式 ..................................................................... . (36)4.4.2桥面疲劳裂纹加固的方法...................................................................... .. (37)4.4.3实际加固案例 ..................................................................... .. (39)4.4.4结论 ..................................................................... .................................................... 43 4.5 正交异性钢桥面板构造细节疲劳强度的研究 ..................................................................... .. (44)4.5.1 概述 ..................................................................... (44)4.5.2 焊接连接的疲劳评估 ..................................................................... (45)5.5.3 欧洲规范3有关疲劳强度规定 ..................................................................... . (47)4.5.4 肋板与桥面板的焊接连接的疲劳试验研究 (52)4.5.5 肋板与桥面板的焊接连接的试验数据统计分析 (61)4.5.6 结论 ..................................................................... ................................................... 65 4.6 小结 ..................................................................... .. (65)参考文献 ..................................................................... . (66)第 4 章虎门大桥正交异性钢桥面板疲劳问题研究 4.1 绪论4.1.1 正交异性钢桥面板的发展概况由于二战以后，德国钢材短缺，为节省材料，德国工程师建桥时采用了正交异性钢桥面板。

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 steelbox 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。

公路工程质量检验评定标准（第一课）单项选择题（共1 题)1、《公路工程质量检验评定标准第一册土建工程》（JTG F80/1—2017）规定公路工程质量评定采用（）。

(C)A、综合评分法。

B、加权平均法。

C、合格率法。

D、定性定量法。

1、《公路工程质量检验评定标准》关键项目是指分项工程中对（）起决定性作用的检查项目，在本标准中以“Δ”标识。

(ABC)A、结构安全。

B、耐久性。

C、主要使用功能。

D、环境卫生。

判断题（共1 题)1、《公路工程质量检验评定标准》是公路工程施工质量的最高限值标准，公路工程施工质量检验评定和验收应以本标准为准。

(B)A、正确。

B、错误。

公路工程质量检验评定标准（第二课）单项选择题（共1 题)1、公路工程一般项目的合格率应不低于（），否则该检查项目为不合格。

(B)A、85％B、80％。

C、75％。

D、70％。

多项选择题（共1 题)1、公路工程分项工程应按（）等检验项目分别检查。

(ABCD)A、基本要求。

B、实测项目C、外观质量。

D、质量保证资料。

判断题（共1 题)1、公路工程分项工程完工后，应根据《公路工程质量检验评定标准》进行检验，对工程质量进行评定。

隐蔽工程在隐蔽前应检查合格。

(A)A、正确B、错误公路工程质量检验评定标准（第三课）单项选择题（共1 题)1、公路工程稳定土基层和底基层实测项目不包括的检查项目是（）。

(D)A、压实度B、平整度。

C、强度。

D、弯沉值。

多项选择题（共1 题)1、《公路工程质量检验评定标准》规定（）应进行荷载试验，试验结果应满足设计要求和符合相关技术规范的规定。

(ABD)A、特大跨径桥梁。

B、结构复杂的桥梁。

C、石拱桥。

D、承载能力需要验证的桥梁。

判断题（共1 题)1、公路工程桩身完整性要求每桩均满足设计要求；设计未要求时，每桩不低于Ⅰ类。

(B)A、正确B、错误公路工程质量检验评定标准（第四课）单项选择题（共1 题)1、隧道混凝土衬砌厚度要求（）的检查点的厚度≥设计厚度，且最小厚度≥0.5设计厚度。

疲劳纵论-7：正交异性钢桥面板疲劳开裂加固引言正交异性钢桥面板作为现代桥梁工程重要的标志性创新成就，得到了广泛应用。

但由结构体系和受力特性、环境效应、施工质量以及早期对正交异性钢桥面板疲劳特性认识不足所决定，正交异性钢桥面板疲劳开裂案例频发，严重影响桥梁结构的安全性、耐久性和服役质量，并导致中断交通等多种次生效应，造成了重大的经济损失和不良的社会影响，已成为制约钢结构桥梁应用和发展的瓶颈问题。

研发有效的正交异性钢桥面板疲劳开裂加固方法，是桥梁可持续发展的重大需求，具有重要的现实意义。

当前提出的正交异性钢桥面板疲劳开裂加固方法，主要包括传统方法和新型方法两类。

其中，前者主要包括止裂孔法、机械修复法（主要包括超声波冲击法（Ultrasonic Impact Treatment, UIT）和裂纹闭合冲击改进技术（Impact Crack-closure Retrofit, ICR））、热修复法（较为典型者为TIG重熔法(Tungsten Inert Gas Welding, TIG)、焊补法和局部补强法等）；后者主要包括组合桥面板体系加固方法和装配式加固方法。

上述方法在实桥加固中得到了成功应用，保障了既有钢桥的安全运营并改善了其服役质量，丰富和发展了桥梁养护技术。

但相对于正交异性钢桥面板疲劳开裂加固的重大需求而言，当前相关研究仍较为欠缺，关于加固方法和加固体系的破坏机理、剩余疲劳寿命评估等关键问题的研究严重滞后。

本部分主要探讨正交异性钢桥面板的疲劳开裂加固方法的特点、适用性以及加固研究亟需解决的关键问题。

钢桥面板疲劳开裂加固方法针对不同构造细节的疲劳特性，国内外学者提出了多种疲劳开裂加固方法。

此处扼要介绍止裂孔法、热修复法、机械修复法、组合桥面板体系加固方法以及装配式快速加固方法。

▼止裂孔法止裂孔法是目前钢结构疲劳裂纹修复常用的临时加固方法。

在正式加固修复实施之前，为避免疲劳裂纹进一步扩展对结构造成更严重的影响，通过在疲劳裂纹尖端或扩展路径上钻一个光滑的圆孔，将裂纹尖端高应力集中区用曲率半径较大的圆孔代替，减小或消除裂纹尖端塑性区，从而减缓或抑制疲劳裂纹的进一步扩展，延长结构的剩余疲劳寿命。

钢桥面铺装病害成因研究及防治措施摘要：本文针对几种典型的钢桥面铺装中出现的问题，通过调研、分析对破坏类型及原因进行了分析并提出减少钢桥面铺装病害的手段。

关键词：钢桥面铺装破坏类型防治措施引言我国已投入使用的大跨径钢桥中许多桥面铺装都出现了车辙、开裂等病害，个别桥梁甚至进行了多次大修。

要在以后的工程中做好桥面铺装并保证其良好的使用性能，就必须总结已有铺装结构出现的问题，本文初步分析其破坏的原因并提出解决办法。

2 我国钢桥面铺装的主要结构形式目前，大跨径钢箱梁桥桥面的主要铺装材料有：高温拌和浇注式沥青混合料、改性沥青SMA、环氧树脂沥青混合料。

3 典型钢桥面铺装结构的破坏类型钢桥面铺装使用过程中出现主要破坏类型可概括为两大类：一是结构性破坏，如疲劳开裂、低温开裂、粘结层失效或脱层等；二是功能性破坏，如车辙、推移、隆胀。

3.1 改性沥青SMA混合料SMA混合料为间断级配。

从改性沥青SMA 桥面铺装层的使用情况来看，主要病害表现为开裂、推移和脱层等病害。

3.2 浇注式沥青混凝土浇注式沥青混凝土的特点是在较高施工温度( 2 2 0 ~2 5 0℃) 下具有较好的流动性和施工和易性；同时，浇注式沥青混凝土变形能力强，整体性优良，具有优良的抗低温开裂与抗疲劳开裂性能。

近年来在钢桥桥面铺装中的得到较多的应用。

浇注式钢桥面铺装病害主要包括裂缝、车辙、层间滑移和推挤。

3.3 环氧沥青混凝土环氧沥青混合料是一种热固性混合料，它的性能受成型时温度、时间等因素变化的影响很大, 对施工质量控制体系的要求相当高, 并且在摊铺后必须保证有足够长的养护期以确保环氧沥青混合料能够基本完成固化。

其路用性能比普通沥青混合料优异得多, 是一种使用效果较好的铺装材料。

从使用的效果来看部分环氧沥青铺装出现了一定程度的损坏，损坏类型以鼓包开裂、纵向裂缝为主, 也有脱层等病害。

环氧沥青混合料铺装的病害并非出现在受力不利的位置, 其损坏绝大部分是由施工的因素的影响。