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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]。
公路正交异性钢桥面板疲劳性能及控制措施正交异性钢桥面板具有自重轻、承载力大、施工速度快等优点,广泛应用于大跨度桥梁,但其构造复杂,焊缝众多,疲劳开裂问题十分严重。
减少焊缝是改善正交异性钢桥面板疲劳性能的重要途径之一,大纵肋正交异性钢桥面板正是符合这种设计理念的一种结构形式。
本文采用有限元方法对大纵肋正交异性钢桥面板的疲劳性能进行了研究,讨论了构造参数对疲劳性能的影响,对比了与普通纵肋正交异性钢桥面板的疲劳性能,最后对疲劳开裂控制措施进行了总结和思考,并验证了正交异性板-UHPC组合桥面板加固方法控制疲劳裂纹的显著作用。
具体工作如下:(1)阐述了正交异性钢桥面板的发展历程,疲劳理论及成果,提出本文的研究内容和方法。
(2)建立普通纵肋和大纵肋正交异性钢桥面板两种有限元模型,采用四种规范,计算了三种常见疲劳细节的等效应力幅,研究两种纵肋疲劳性能的差异,并比较评判按照各国规范计算等效应力幅的区别。
(3)分别改变普通纵肋和大纵肋正交异性钢桥面的顶板、U肋和横肋板的厚度,研究了构造参数变化对两种纵肋疲劳性能影响的差异。
(4)针对给定尺寸的普通纵肋和大纵肋正交异性钢桥面板,建立了铺装层实体的有限元模型,同时改变铺装层弹性模型,考查了桥面铺装对两种纵肋疲劳性能改变的差异。
(5)介绍正交异性钢桥面板疲劳裂纹修复加固的措施和方法,验证了正交异性板-UHPC组合桥面板加固方法控制疲劳裂纹的显著作用,并指出研究面临的问题,为后来研究者提供参考。
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。
早在1934年，Leonhardt教授就对此类桥面板进行了试验，并开发了相关的计算分析方法。
正交异性钢桥面板采用钢板下设纵横肋，上设铺装层作为桥面，纵肋有开口和闭口两种形式，如图4.1-1所示。
正交异性钢桥面板在现代钢桥中被广泛应用。
图4.1-1 正交异性钢桥面板示意1) 正交异性钢桥面板的优点：正交异性钢桥面板具有：(1) 自重轻，（2）可作为主梁的一部分参与共同受力；(3) 极限承载力大；（3）适用范围广等优点。
正交异性钢桥面板构造参数的优化正交异性钢桥面板由面板、横肋和纵肋构成，三者互相垂直，焊接成整体共同工作。
其中，横肋也称为横梁或横隔板；常用纵肋为U 形肋。
为了使钢桥面板具有足够的强度和刚度，减小面外变形引起的次应力，并确保其疲劳耐久性和良好的经济性，面板的厚度、U形肋的断面尺寸和刚度、横隔板间距之间应合理匹配[1-2]。
随着货车轴重和数量的增加，钢桥设计中面板的厚度也在不断增加，U形肋尺寸及间距、横隔板间距等参数应随之调整，以寻求三者之间合理匹配的设计值[3]，从而提高整体受力性能。
嘉靖五年，《宰辅年表》将杨一清排名于费宏前，有误，理由见前文。
《宰辅年表》出现错误的原因在于遗漏了费宏担任过吏部尚书兼谨身殿大学士。
在满足现行规范对受力、变形及构造要求的前提下，本文采用ABAQUS建模并试算，对正交异性钢桥面板的构造参数开展优化设计研究，给出面板厚度、U形肋尺寸、横隔板间距合理匹配的建议值。
1 优化设计的依据正交异性钢桥面板的面板可视为其周边弹性支撑在纵肋和横肋的肋脚上，纵肋可视为连续弹性支撑在横肋上，横肋可视为弹性支撑在主梁上[4]。
为减少钢桥面板的变形和局部次应力，提高其疲劳抗力和改善铺装层的基础条件，正交异性钢桥面板的强度须要满足使用要求，其局部刚度和整体刚度亦应符合相关规定。
欧洲规范Eurocode3对正交异性钢桥面板的强度和刚度进行了规定[5]，美国AASHTO规范也有相应规定[6]，我国JTG D64—2015《公路钢结构桥梁设计规范》[7]采纳了欧洲的规定。
综合考虑，本文采用JTG D64—2015作为优化设计计算的理论依据。
1.1 钢桥面板的刚度要求在桥梁设计使用年限内运输车辆最大轮载作用下，桥面板的变形曲率半径应满足R≥20 m，U形肋间面板的相对挠度应满足Δ≤0.4 mm，见图1。
1.做好个人养老金制度设计。
随着个人养老金的全面铺开，应当为每个社会成员提供一个养老储蓄账户，允许个人自愿向该账户缴费；向个人账户统一提供经认可的投资产品并实行低费率；该账户在一定限额内享有税收优惠。
第１５卷第１期２０１８年２月现代交通技术Modern Transportation Technology Ｖｏｌ． １５ Ｎｏ．１Ｆｅｂ． ２０１８车辆荷载作用下正交异性钢桥面板疲劳受力特性分析徐汉江（苏州市航道管理处，江苏 苏州 215000）摘 要：以南京长江三桥为工程背景，建立了正交异性钢桥面板的混合单位模型和简化计算模型，采用两种模型对车辆荷载作用下钢桥面板的受力特性进行了分析。
结果表明：正交异性钢桥面板第一受力体系对顶板横向受力、横隔板受力影响不显著。
两种模型计算得到的顶板细节、横隔板细节应力幅偏差均小于5.0%，采用简化计算模型进行钢桥面板疲劳应力幅分析合理有效。
顶板细节的应力影响范围约1 m ，每次车轮荷载作用引起一次应力循环。
横隔板细节的应力影响范围约4 m ，轴距小于4 m 的车辆产生的应力将出现叠加效应。
关键词：正交异性钢桥面板；车轮荷载；疲劳应力幅；应力影响范围中图分类号：U443.31 文献标识码：A 文章编号：1672–9889（2018）01–0043–03Analysis on Fatigue Behavior of Orthotropic Steel Deck under Wheel LoadXU Hanjiang（Suzhou Waterway Administration Office, Suzhou 215000, China ）Ａｂｓｔｒａｃｔ： The mixed element model and simplified analysis model were established base on the Nanjing Third Yangzi River Bridge. The mechanical behavior of orthotropic steel deck was analyzed under Wheel Load by two models. The results showed that the first force system of orthotropic steel deck has no significant effect on roof lateral stress and diaphragm stress. The difference of stress amplitude for roof detail and diaphragm detail between two models is less than 5.0%. The simplified model is simple and reasonable. The stress influence range of roof detail was about 1m, each wheel load lead to one stress cycle. The stress influence range of roof detail was about 4m, superposition effect is generated by the stress of the vehicle which wheelbase less than 4m.Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: orthotropic steel deck; wheel Load; fatigue stress amplitude; stress influence range作者简介：徐汉江（1986-），男，江苏苏州人，硕士研究生，主要从事桥梁建设管理与维护工作。
钢桁梁悬索桥正交异性钢桥面板受力分析摘要：本文对我国西南某山区大跨径钢桁梁悬索桥的正交异性钢桥面板进行了有限元仿真分析。
分析表明，目前主流的正交异性钢桥面板的构造和尺寸在车辆荷载的作用下能够满足强度和刚度的需求。
但对桥面铺装而言，尚可适当增加桥面系的刚度，以减小其在车辆荷载作用下的变形，从而提高的桥面铺装的耐久性。
本文的研究对今后类似桥面系的设计和改进有一定的参考意义。
关键字：悬索桥；钢桁梁；正交异性钢桥面板；车辆荷载引言随着桥梁跨径的增大，桥梁结构自身的重量（恒载）在结构承担的荷载中所占比重显著增大。
大跨径悬索桥的设计中，在保证安全、适用和耐久的前提下，减轻结构自重成为最为重要的工作之一。
悬索桥中，主梁及其桥面系贡献了相当大一部分的结构自重，桥梁工程师们因此致力于减小主梁及其桥面系的重量。
在目前的建设条件下，采用钢加劲梁是减小结构自重最有效的方法。
而桥面结构的自重往往在钢桥的总设计恒载中占有很大的比重，减轻桥面结构重量对于减轻钢桥恒载、提高跨越能力和经济效益有很大的意义。
在大跨度桥梁中通常采用钢桥面等轻型桥面系结构[1]，其中正交异性钢桥面板是目前受力性能最优、运用最广泛的钢桥面系。
由于正交异性钢桥面板的材料用量较少，其刚度较混凝土桥面系和钢混叠合桥面系更低，其强度、刚度和疲劳问题[2]在设计中必须予以足够的重视。
本文以我国西南地区某山区大跨径悬索桥为工程背景，对架设于钢桁梁上的正交异性钢桥面板进行了力学分析，重点对自重、沥青混凝土铺装和车辆荷载作用下的桥面钢板、纵梁、横隔板、U肋、扁钢等的应力和变形进行了有限元仿真计算分析。
1工程概况本文的研究内容基于实际工程——我国西南地区一座大跨度单跨悬索桥。
该桥主桥为主跨1200m的单跨简支钢桁架加劲梁悬索桥，主缆计算跨径为325m+1200m+205m，矢跨比为1:9.5，主塔采用门式钢筋混凝土结构。
该桥主梁为钢桁加劲梁、正交异性钢桥面板，采用板桁分离式的结构。
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]。
超重车辆作用下正交异性钢桥面板细部受力分析赵 虹,杨 晶(长沙理工大学土木与建筑学院,湖南长沙 410004)摘 要:我国公路桥梁在运营阶段车辆超重超速的现象十分普遍,严重影响了桥梁结构的耐久性。
文中结合北盘江特大桥工程实例,进行了正交异性钢桥面板在重载作用下关键受力部位的应力、变形分析,并针对性地进行了移动荷载下桥面板细部动力响应分析,就超重超速对正交异性钢桥面板的受力性能影响进行了初步评估。
关键词:桥梁;正交异性钢桥面板;动力响应;超重;应力;变形中图分类号:U 448.21 文献标识码:A 文章编号:1671-2668(2009)04-0178-03正交异性钢桥面板是由纵横向互相垂直的加劲肋(纵肋和横肋)连同桥面盖板组成的共同承受车轮荷载的结构,具有高度低、自重轻、极限承载力大、易于加工制造等特点。
由于正交异性钢桥面板自身的结构特性,在车辆轮压作用下,具有应力循环次数多,应力、变形情况复杂等特点,在长期运营车辆作用下,容易出现疲劳、铺装层损伤等工程损害;而目前我国公路桥梁在运营阶段车辆超重超速现象较为普遍,这无疑会使这一问题更加突出。
因此,针对正交异性钢桥面板进行超重超速车辆作用下的受力性能分析研究具有积极的现实意义。
本文结合沪瑞(上海)瑞丽)国道北盘江特大桥钢桥面板情况,对其在重载车辆作用下关键受力部位的应力、变形进行深入分析,并有针对性地进行移动荷载下桥面板细部的动力响应分析。
在此基础上,就超重问题对正交异性钢桥面板的疲劳影响进行简单评估。
1 工程概况北盘江大桥位于沪瑞国道主干线(贵州境)镇宁至胜境关高速公路上,为主跨636m 的简支钢桁梁地锚式悬索桥。
主梁采用钢桁加劲梁,桥面板为正交异性钢桥面板,盖板板厚14mm ,下设U 形纵向加劲肋,厚8mm,横向设五道纵梁,纵梁高mm;沿纵向每7m 设四道横肋。
桥面板横桥向为整幅,全宽27.2m,分为Ñ、Ò、Ó三类节段。
高速铁路正交异性整体钢桥面结构形式、受力性能和设计计算方法研究的开题报告一、研究背景和意义随着我国高速铁路建设的快速发展，铁路桥梁的安全性和经济性要求越来越高。
为了更好地实现铁路运输的快速、便捷和安全，钢桥面结构被广泛使用。
对于高速铁路来说，钢桥面结构是一种理想的选择，因为它具有较高的承载能力、较高的刚度和较好的耐久性。
在目前的钢桥面结构研究中，正交异性整体钢桥面结构形式是一种受到广泛关注的结构形式。
这种结构形式有许多独特的特点，如具有较优的结构刚度、较佳的结构稳定性和较好的减震能力等。
然而，在实际应用中，由于正交异性整体钢桥面结构的结构形式较为复杂，其受力性能和设计计算方法的研究还需要进一步深入。
因此，本研究将系统地研究正交异性整体钢桥面结构的形式、受力特点和设计计算方法，为该结构的应用和推广提供理论支持和技术保障，同时也为钢桥面结构的应用和发展做出贡献。
二、研究内容和方法本研究的主要内容包括以下三个方面：1. 正交异性整体钢桥面结构形式的研究。
本研究将对正交异性整体钢桥面结构的结构形式和构造方式进行分析和探讨，并剖析其优缺点及适用范围，以便更好地理解和应用该结构形式。
2. 正交异性整体钢桥面结构的受力特点研究。
本研究将对正交异性整体钢桥面结构的受力特点进行系统的分析和研究，包括桥面板、梁、剪力墙等部分的受力性能及其变形特点等。
3. 正交异性整体钢桥面结构的设计计算方法研究。
本研究将在前两个方面的基础上，结合我国当前的设计规范和相关国际标准，对正交异性整体钢桥面结构的设计计算方法进行分析和探讨，以便更好地指导该结构形式的工程实践。
本研究将采用文献综述、理论分析和数值模拟等方法进行研究。
三、拟解决的问题和预期成果本研究将主要解决以下问题：1. 正交异性整体钢桥面结构形式的研究，包括该结构形式的构造特点、优缺点和适用范围等。
2. 正交异性整体钢桥面结构的受力特点研究，包括该结构的受力特性和变形特点等。
