大型钢箱梁正交异性板止裂孔尺寸对止裂效果的影响研究

尺寸参数及截面形式对正交异性钢桥面板应力的影响性研究尺寸参数及截面形式对正交异性钢桥面板应力的影响性研究摘要：随着交通运输的发展，桥梁建设变得越来越重要。

钢桥面板作为桥梁的关键组成部分之一，其性能对桥梁的安全和可靠性具有重要影响。

本文研究了尺寸参数及截面形式对正交异性钢桥面板应力的影响性，并得出一些有价值的结论。

关键词：正交异性钢桥面板、尺寸参数、截面形式、应力、影响性1. 引言桥梁是现代交通运输系统的重要组成部分，承载着交通和物流的重要任务。

钢桥面板作为桥梁的一部分，常常承受着车辆荷载和环境荷载，其应力分布对桥梁结构的安全性至关重要。

因此，研究尺寸参数和截面形式对正交异性钢桥面板应力的影响性具有重要意义。

2. 尺寸参数对应力的影响性研究2.1 长度尺寸钢桥面板的长度对应力分布起着重要作用。

研究发现，长度较大的桥面板在承受荷载时，应力分布较为均匀。

而长度较小的桥面板则容易出现应力集中现象，增加了桥梁结构的破坏风险。

因此，在设计钢桥面板时，需根据实际情况确定合适的长度。

2.2 宽度尺寸钢桥面板的宽度对应力分布同样具有重要影响。

研究表明，较宽的桥面板可以提高承载能力，减小应力集中。

而较窄的桥面板则容易出现应力过大的问题。

因此，在设计钢桥面板时，应根据承载能力和实际需求确定合适的宽度。

2.3 厚度尺寸钢桥面板的厚度对应力分布起着重要作用。

较厚的桥面板具有较高的强度和刚度，能够更好地分散荷载。

而较薄的桥面板则容易产生应力集中，增加了桥梁结构的破坏风险。

因此，在设计钢桥面板时，应根据实际情况确定合适的厚度。

3. 截面形式对应力的影响性研究3.1 矩形截面研究发现，矩形截面的钢桥面板具有较高的强度和刚度，能够更好地分散荷载。

但是，矩形截面容易产生应力集中，增加了桥梁结构的破坏风险。

因此，在设计钢桥面板时，需要综合考虑强度和变形，选择适当的矩形截面形式。

3.2 梯形截面梯形截面的钢桥面板具有较好的承载能力和刚度，能够减小应力集中。

《正交异性钢桥面板焊缝力学行为研究》篇一一、引言随着现代交通建设的快速发展，桥梁工程作为重要的基础设施，其设计和建造技术不断进步。

正交异性钢桥面板因其良好的承载能力和较高的经济效益，在桥梁工程中得到了广泛应用。

然而，正交异性钢桥面板在制造和使用过程中，焊缝的质量对桥面结构的安全性和耐久性至关重要。

因此，本文着重研究正交异性钢桥面板焊缝的力学行为，为桥面结构的优化设计和维护提供理论支持。

二、研究背景及意义正交异性钢桥面板由钢板、加劲肋等组成，通过焊接等工艺连接成整体。

焊缝作为连接构件的纽带，其力学性能直接影响到整个桥面结构的安全性。

焊缝在承受荷载时，可能会出现裂纹、变形等力学行为，影响桥面的正常使用和安全。

因此，研究正交异性钢桥面板焊缝的力学行为，对于提高桥面结构的安全性和耐久性具有重要意义。

三、焊缝力学行为研究方法本文采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法，对正交异性钢桥面板焊缝的力学行为进行研究。

1. 理论分析：通过分析焊缝的构造特点、材料性能和受力状态，建立焊缝的力学模型，为后续的数值模拟和试验研究提供理论依据。

2. 数值模拟：利用有限元软件，对焊缝进行三维建模和网格划分，模拟焊缝在荷载作用下的应力、应变等力学行为，为试验研究提供参考。

3. 试验研究：通过制作正交异性钢桥面板试件，进行静载、动载等试验，观测焊缝的力学行为，验证理论分析和数值模拟结果的正确性。

四、焊缝力学行为分析1. 应力分布：焊缝在承受荷载时，会出现应力集中现象。

通过理论分析、数值模拟和试验研究，发现焊缝的应力分布与荷载大小、加载方式、焊缝类型等因素密切相关。

在设计和使用过程中，需根据实际情况合理布置焊缝，减小应力集中现象。

2. 变形行为：焊缝在承受荷载时，会发生弹性变形和塑性变形。

弹性变形在荷载消除后能恢复原状，而塑性变形则会导致桥面结构的永久性变形。

通过研究发现，通过优化焊缝结构和提高焊接质量，可以减小焊缝的变形行为。

《正交异性钢桥面板焊缝力学行为研究》篇一一、引言正交异性钢桥面板作为现代桥梁工程中的一种重要结构形式，其焊缝的力学行为研究对于保障桥梁的安全性和耐久性具有重要意义。

焊缝作为桥梁结构中的关键连接部分，其力学性能的优劣直接影响到整个桥梁的承载能力和使用寿命。

因此，对正交异性钢桥面板焊缝的力学行为进行研究，有助于提高桥梁工程的设计和施工水平，保障桥梁的安全运营。

二、焊缝力学行为的基本理论正交异性钢桥面板的焊缝力学行为涉及多个方面，包括焊缝的应力分布、变形行为、疲劳性能等。

首先，焊缝的应力分布是评估焊缝力学性能的重要指标，它受到焊接工艺、材料性能、荷载条件等多种因素的影响。

其次，焊缝的变形行为也是研究的重要方面，包括弹性变形和塑性变形等。

此外，焊缝的疲劳性能也是研究的重点，因为桥梁在长期使用过程中会受到反复的荷载作用，焊缝的疲劳性能直接影响到桥梁的使用寿命。

三、正交异性钢桥面板焊缝的类型与特点正交异性钢桥面板的焊缝主要包括角焊缝、斜焊缝和对接焊缝等类型。

不同类型的焊缝具有不同的力学特性，如角焊缝具有较高的抗拉强度和抗剪强度，但容易产生应力集中；斜焊缝则具有较好的抗弯性能和抗疲劳性能。

此外，正交异性钢桥面板的焊缝还具有复杂性、多样性和隐蔽性等特点，这增加了研究的难度。

四、正交异性钢桥面板焊缝的力学行为研究方法针对正交异性钢桥面板焊缝的力学行为研究，可以采用多种方法。

首先，可以通过理论分析方法，建立焊缝的力学模型，分析焊缝的应力分布和变形行为。

其次，可以采用数值模拟方法，利用有限元软件对焊缝进行模拟分析，以获得更准确的力学性能数据。

此外，还可以通过实验方法，对实际桥梁的焊缝进行测试和分析，以验证理论分析和数值模拟结果的准确性。

五、实验研究与结果分析为了深入了解正交异性钢桥面板焊缝的力学行为，我们进行了一系列的实验研究。

首先，我们制作了不同类型和尺寸的焊缝试件，并对其进行加载测试。

通过实验数据我们发现，焊缝的应力分布和变形行为受到多种因素的影响，如焊接工艺、材料性能、荷载条件等。

大型公路钢箱梁正变异性桥面板(1)论文作者：李凇泉万珊珊史永吉刘晓光王辉平摘要：介绍了大型公路钢箱梁正交异性桥面板工地接头构造细节的演变，并通过两个足尺试件的静载和疲劳试验，以及有限元分析，证明正交异性桥面板工地接头采用焊栓连接具有足够的刚度、承载力和耐久性。

关键词：钢箱梁正交异性桥面板工地接头试验有限元分析一、前言大型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。

各国实桥运营经验表明，这两种连接方式各有不足。

全焊连接时，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保证，经过一段时间运营后在这些焊接处容易产生疲劳裂纹。

采用高强度螺栓连接时（桥面板、纵向U形助），桥面铺装层因栓接接头而受到削弱，给销装工艺和质量控制带来很大难度，铺装层容易产生裂纹、剥离等病害，而且螺栓用量大，造价高。

基于以上原因，最近出现了一种新的连接方式，即桥面板用焊接（陶瓷衬垫单面焊双面成型工艺），U形肋采用高强度螺栓连接。

日本已将此方案作为首选方案纳入设计规范。

该方案克服了全焊连接和全部栓接的各自缺点，可以说这是目前最先进的连接方式。

南京长江第二大桥南汊桥在我国首次采用这种连接方式，因为是第一次采用，需通过模型试验和有限元分析来验证其连接刚度、局部应力和疲劳性能。

本文对正变异性桥面板工地接头构造细节的演变进行了综述，并对该接头的足尺试件进行了试验研究和有限元分析。

二、钢桥面板工地接头构造细节的演变1.钢桥面板的构造细节制造时，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。

2．正交异性钢桥面板的疲劳及其工地接头构造细节的改进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。

正交异性钢桥面板顶板纵向疲劳开裂有限元分析朱丽【摘要】本文研究了钢箱梁正交异性桥面板顶板,分析了正交异性钢桥面板顶板与U型纵肋连接处的受力特征.车轮荷载在顶板处产生较大的局部面外弯曲应力,而焊接部位有初始损伤,且存在较大的应力集中,因此顶板纵肋连接处易出现纵向疲劳开裂.因此,使用ABAQUS有限元软件建立正交异性钢桥面板的整体数值计算模型,并分析了其受力特征.【期刊名称】《河南科技》【年(卷),期】2019(000)007【总页数】2页(P132-133)【关键词】正交异性钢桥面板;疲劳开裂;有限元【作者】朱丽【作者单位】广东省南粤交通龙怀高速公路管理中心,广东广州 510030【正文语种】中文【中图分类】U441.4正交异性钢桥面板直接承受车轮荷载的作用，具有较短的影响线，且焊接连接较多，存在焊接残余应力和应力集中，易产生疲劳开裂。

正交异性钢桥面板的疲劳开裂会引起铺装病害，影响行车的舒适度和安全性。

如果放任疲劳裂缝发展，则可能危及结构的安全［1］。

顶板的开裂有两种形式，一种是从焊根处萌生，另一种是从焊趾处萌生。

本文采用有限元的方式分析正交异性钢桥面板顶板纵肋连接处的应力［2］。

具体地，以某桥钢箱梁正交异性桥面板顶板为研究对象，钢主梁采用Q345QD钢材，纵肋为U型肋，面板厚度16mm，U型肋厚8mm，高300mm，顶板处宽300mm，U型肋之间中心间距600mm。

1 有限元应力分析1.1 有限元模型使用ABAQUS有限元软件建立顶板模型，如图1所示。

采用4节点减缩积分单元，模型网格最小尺寸为25mm×25mm，设在中间位置；其余部位的网格尺寸适当放大，以减小模型，加快计算速度。

考虑纵向未建模部分对顶板的约束作用，顶板纵向边缘约束竖向位移。

横隔板两端约束竖向和横桥向的位移，以及绕竖向和绕纵桥向的扭转约束。

节段两端的顶板约束纵桥向的位移，以及绕横桥向和绕竖向的扭转约束。

图1 正交异性钢桥面板有限元模型荷载采用公路Ⅰ级车辆荷载标准值，考虑冲击系数为0.05。

正交异性U肋与横隔板处裂纹形成机理与加固方法发布时间：2021-10-23T20:06:10.135Z 来源：《基层建设》2021年第20期作者：黄伟哲[导读] 摘要：正交异性钢桥面板在承受车轮荷载的直接作用的同时还作为主梁一部分参与共同受力，在局部轮载直接作用下，桥面板发生鼓曲状变形，相较于其他构件，其各个部位应力影响线短，设计寿命期内疲劳循环次数较多，加之构造复杂，焊缝数量众多，存在不可避免的焊接缺陷和制造误差、焊接后残余应力等，因此其疲劳产生开裂裂缝的问题尤为突出。

广州大学土木工程学院广东广州 510006摘要：正交异性钢桥面板在承受车轮荷载的直接作用的同时还作为主梁一部分参与共同受力，在局部轮载直接作用下，桥面板发生鼓曲状变形，相较于其他构件，其各个部位应力影响线短，设计寿命期内疲劳循环次数较多，加之构造复杂，焊缝数量众多，存在不可避免的焊接缺陷和制造误差、焊接后残余应力等，因此其疲劳产生开裂裂缝的问题尤为突出。

大量交通荷载反复作用下，桥面板的疲劳裂纹在应力集中问题突出的疲劳易损部位形成并扩展，使得面板疲劳破坏的发生。

本文根据现有调查研究，进行了裂缝形成原因相关分析，介绍了加固方法。

1 引言上世纪二战结束后，德国存在大量桥梁建设、修复的需求，由于缺乏钢材，正交异性钢桥由开口肋与较密集横梁桥板组合的形式被首次提出，逐渐在应用中发展起来。

20世纪五十年代，随着结构分析方法的改进、焊接技术的提高以及钢材种类、强度应用越来越成熟，西方许多国家建造了很多该类正交异性钢桥，此时各种形式的闭口肋桥梁也渐渐诞生，具有较大抗扭刚度的钢箱梁也于此时，开始被用于抵抗公路桥桥面宽度过大所带来的的偏心荷载。

美国在20世纪80年代对于钢桥的断裂破坏损失进行了一次大规模调查，其报告显示，断裂破坏每年使美国遭受了1190亿美元的损失，占1982年美国国家生产总值4%，工程师们渐渐意识到钢桥疲劳开裂问题的严重性。

疲劳是指在结构循环应力或循环应变作用下，结构局部产生的永久性损伤直至破坏现象。

正交异性钢桥面板疲劳裂纹锤击闭合修复试验王秋东;吉伯海;袁周致远;叶枝;傅中秋【摘要】针对正交异性钢桥面板顶板与U肋连接焊缝疲劳构造细节,选取了3个已有焊根疲劳裂纹的局部足尺试件(ICR-1,ICR-2和DB-1)作为研究对象,对ICR-1和ICR-2进行裂纹锤击闭合处理(ICR处理)及维护后疲劳加载.对DB-1的一半疲劳裂纹进行ICR处理,并沿垂直裂纹方向切开,获取原始裂纹断面及锤击后裂纹断面,采用金相显微镜对锤击深度、浅层组织金相等进行分析.研究结果表明:ICR处理可大幅提高原始裂纹的扩展寿命;在ICR处理区域两侧均会萌生新的疲劳裂纹,新裂纹的扩展寿命大于原始裂纹;ICR处理后,原始裂纹开口得到了较好的闭合,重新形成共同受力的结构;ICR处理可使试件表面母材发生明显的塑性流动,产生偏向于焊根、沿板厚方向的挤压效果.%Three local full-scale specimens with fatigue cracks on weld root of ICR-1, ICR-2 and DB-1 were investigated for the deck-U rib weld of orthotropic steel bridge deck .The fatigue loading after impact crack-closure retrofit treatment ( ICR treatment ) was conducted on ICR-1 and ICR-2.The half fatigue cracks were processed by ICR treatment , and the specimen was cut along the direction vertical to crack propagation to obtain the initial crack section and the section after treatment .The treatment depth and the superficial tissue were analyzed by the metalloscope .The results show that the propagation life of initial cracks is sharply increased after ICR processing .New fatigue cracks generate in both sides of areas processed by ICR , and the propagation life of new cracks is greater than that of initial cracks .The initial cracks are closed well and bear force with base metal as a whole structure after ICRtreatment .The ICR treatment can lead to apparent plastic flow of superficial base metal , where the compression generates towards the weld root and deck thickness .【期刊名称】《江苏大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(039)001【总页数】6页(P96-101)【关键词】正交异性钢桥面板;疲劳裂纹;锤击闭合处理;扩展断面;扩展寿命;塑性变形【作者】王秋东;吉伯海;袁周致远;叶枝;傅中秋【作者单位】河海大学土木与交通学院, 江苏南京 210098;河海大学土木与交通学院, 江苏南京 210098;河海大学土木与交通学院, 江苏南京 210098;河海大学土木与交通学院, 江苏南京 210098;河海大学土木与交通学院, 江苏南京 210098【正文语种】中文【中图分类】U443.32正交异性钢桥面板因具有自重轻、强度高、稳定性好、制作施工方便等优点，在大跨径缆索体系桥梁中得到了广泛运用［1］.但其构造复杂，各部件多采用焊接连接，生产过程中易产生焊接缺陷.随着桥梁服役年限的增加，在焊接缺陷、车辆荷载、桥位环境、施工质量及早期设计对正交异性桥面板裂纹萌生机理认识不足等综合影响下，桥梁结构逐渐呈现出铺装层破坏、局部腐蚀、疲劳裂纹等［2］病害.自英国Severn桥的钢桥面板出现疲劳开裂以来，国内外学者针对疲劳开裂展开了大量的研究，提出有止裂孔法、裂纹焊合法、钢板补强法等常见的疲劳裂纹维护方法［3－4］.近年有学者提出了裂纹锤击闭合处理技术（impact crack closure retrofit，ICR），其基本原理是利用气动工具高速冲击后产生的塑性变形使开口的裂纹产生闭合，同时引入残余压应力改善裂纹表面的受力状况［5－6］.文献［7］研究表明，ICR处理能使疲劳裂纹产生有效的闭合，延缓裂纹的进一步扩展，有效提高构件的疲劳寿命.文献［8－9］进行了顶板与竖向加劲肋试件的ICR试验，研究结果表明该方法可显著提升已有裂纹试件的疲劳寿命，起到较好的维护效果.目前，国内ICR技术的研究尚处于起步阶段，且正交异性钢桥面板具有较多的易疲劳细节.为此本研究针对正交异性钢桥面板的顶板与U肋连接焊缝疲劳细节，选取前期疲劳试验中已有焊根疲劳裂纹的试件作为研究对象，采用ICR技术对焊根疲劳裂纹进行维护，并开展维护后疲劳试验，分别从裂纹扩展寿命、剩余疲劳寿命、裂纹微观闭合情况等角度对ICR技术的维护效果进行初步评价.本研究所用试件为钢箱梁顶板与U肋疲劳细节局部试件，试件及主要几何参数如图1所示［10］.试验选取了3个已有焊根疲劳裂纹（原始裂纹）的试件，分别记为ICR 1，ICR 2和DB 1，原始裂纹位置如图1a所示.试件制作采用Q345qD桥梁用钢，焊接工艺为CO2气体保护焊，焊缝熔透率100%.试件分组及原始裂纹情况见表1.原始裂纹由前期疲劳试验得到，前期疲劳试验的疲劳加载应力幅为80 MPa.ICR 1和ICR 2先后进行ICR处理及维护后疲劳加载，DB 1仅进行ICR处理，且在维护后沿垂直于焊缝方向切开，观察ICR处理后的裂纹闭合情况.ICR处理设备主要由空气压缩机和锤击作动头组成.试验时控制空气压缩机的气压为0.8 MPa，选用作动头端部的尺寸为4 mm×5 mm，锤击频率为90 Hz.操作时使作动头端部紧贴待锤击区域，沿焊根裂纹方向先后进行两道ICR处理，直至裂纹表面完全闭合.试件原始疲劳裂纹位于焊根位置，由于锤击作动头长度有限，在U肋的遮挡下无法对焊根裂纹进行有效地锤击处理.采取切除2／3肋板的处理方法，即仅保留原U肋的1／3.为分析切除肋板对疲劳试验中试件焊根处应力分布的影响，采用ANSYS软件分别建立如图2所示的完整试件模型和切除肋板试件模型，施加等效荷载，并分析焊根处应力分布情况.模型单元为SOLID186，焊缝区域进行网格细化，其他区域采用较粗网格进行划分.模型边界条件与实际疲劳试验一致，试件一端为固定端，另一端为自由端.考虑到本次建模目的是分析切除肋板前后焊跟的应力变化，采用静载（面荷载）施加于实际疲劳荷载作用位置，荷载0.74 N·mm－2.将实际试验中的疲劳荷载简化为面荷载，根据疲劳试验机与试件的接触位置在模型中建立接触面，并施加静力荷载.将焊根进行300等分得到301个采集点，提取每一个采集点的应力，得到焊根应力分布曲线，如图3所示.由图3可知，完整试件模型焊根处应力分布曲线近似为抛物线，切除肋板试件模型焊根处应力分布曲线近似为π形，总体上两者均呈现出两边应力小、中间应力大的分布特点，差别不大.表2为两个试件焊根处的应力极值比较.由表2可知，其最大值与最小值之差均在5 MPa以内，相差不大，表明切除试件肋板这一试验方案是可行的.切除各试件的2／3肋板，然后采用ICR试验装置沿裂纹纵向先后进行两道ICR处理，作动头锤击的起点和终点位置距离原始裂纹尖端的距离为10 mm，形成长度分别为138，124 mm的ICR修复区域.ICR处理步骤及两道ICR处理后试件焊根处的情况如图4所示.ICR处理过程中出现了金属碎屑飞溅的情况，且ICR修复区域产生了明显的凹陷痕迹，初步表明ICR处理使原始裂纹表面的钢材产生了塑性流动.采用振动型疲劳试验机对ICR处理后的试件进行疲劳加载，ICR 1和ICR 2的加载频率与原始试件保持一致，分别为15.3 Hz和15.7 Hz，对应于原始试件80 MPa 的疲劳加载应力.应变片粘贴位置如图5所示.疲劳加载情况如图6所示.试验过程中，采用动态气泡指示法辅助观察裂纹扩展情况，记录裂纹的扩展长度及对应的加载循环次数.为分析裂纹扩展过程中焊根处应力变化情况，在ICR修复区域两侧对称设置两组热点应力测点及两组名义应力测点，其距离ICR修复区域边缘的距离分别为5.0，10.0 mm.热点应力测点采用三点外推法布置，应变片距离焊根处5.6，12.6，19.6 mm，名义应力测点距离焊根处5.0 mm.疲劳加载过程中ICR 1，ICR 2在ICR处理区域两侧均萌生了新疲劳裂纹，因此选取ICR 1，采用机械切割的方法沿焊根切割至距离新裂纹尖端10 mm处，再采用液压千斤顶将其沿焊根处折断，获得ICR 1和ICR 2的裂纹扩展断面，如图7所示.由图7可知，疲劳加载过程中原始裂纹发生了二次扩展，但原始裂纹断面的轮廓线存在一个突变点，表明ICR处理后，原始裂纹的再次扩展速率发生了较大变化.新裂纹扩展区并未呈现明显的半椭圆形特点，而是在靠近ICR处理区域一侧存在明显的挤压区，且挤压区的新裂纹断面轮廓线的曲率显著大于另一侧，即新疲劳裂纹向ICR处理区域一侧的扩展受到了阻碍，这可能是由于ICR处理在锤击区域表面引入的残余压应力延缓了新裂纹向该区域的扩展.由于顶板与竖向加劲肋试件ICR处理后的疲劳加载中，仅原始裂纹再次发生了扩展［9］，因此，在初次进行ICR 1的ICR试验时，并没有重点观察ICR处理区两侧的裂纹扩展情况，且ICR 1修复区右侧的新裂纹扩展现象不明显，裂纹扩展长度未作记录.ICR 1和ICR 2的裂纹扩展情况如图8所示.由图8可知，ICR处理前后的原始裂纹扩展曲线存在一个明显的突变点，突变点右侧的裂纹扩展曲线接近于水平发展，即ICR处理后原始疲劳裂纹几乎没有发生扩展，表明ICR处理起到了延缓原始裂纹扩展的作用，ICR处理后原始裂纹的扩展寿命得到了大幅提高.此外，ICR处理区域两侧的新疲劳裂纹扩展曲线的斜率小于相同长度下原始裂纹扩展曲线的斜率，这是由于ICR处理引入的残余压应力等因素延缓了新疲劳裂纹向ICR处理区域的扩展.热点应力的计算采用三点外推法，即式中：σhs为采用三点二次外推法计算出的应力；σ0.4t，σ0.9t和σ1.4t分别为距离焊跟0.4t，0.9t和1.4t处的应力，t为试件顶板的厚度，取14 mm.ICR 1，ICR 2的名义应力变化曲线、热点应力变化曲线如图9所示.新疲劳裂纹萌生于名义应力测点对应的焊根位置，由图9a中可以看出，裂纹萌生后相应的名义应力逐渐降低，表明该位置的局部疲劳性能逐渐下降.随着新疲劳裂纹的萌生，相应的热点应力也逐渐下降，且热点应力曲线的变化趋势与名义应力基本一致，如图9b所示.此外，ICR 1，ICR 2的名义应力初值均位于80～90 MPa，即相同加载频率下，ICR处理后试件的名义应力与原始试件基本一致，表明ICR处理使裂纹产生了有效闭合，重新形成了共同受力的结构.采用金相显微镜及配套软件获取试件锤击表面的图像，以测量ICR的锤击深度，如图10所示，其中第1道ICR处理紧贴焊根位置，锤击面与试件顶板表面呈一定角度，测量锤击深度时缺乏合理的参照面，因此仅获取部分区域示意.由图10可知，ICR处理使锤击区域材料产生了明显的挤压效果，部分区域锤击深度可达0.41 mm，由此表明ICR处理在锤击区域引入了一定程度的残余压应力，从而改善了锤击部位的应力状态.对试件DB 1的一半疲劳裂纹进行了ICR修复试验，另一半疲劳裂纹未作处理.沿垂直于ICR修复区域和非ICR修复区域疲劳裂纹的方向进行切割，将得到的两个断面进行打磨处理，并采用奥林巴斯金相显微镜的5倍物镜对疲劳裂纹进行观察，用配套的软件获取靠近试件表面的疲劳裂纹图像.两断面裂纹宽度变化情况如图11所示.将图11a，b中的裂纹沿板厚方向5等分，采用配套的金相软件测量等分点的裂纹宽度，并取其平均值，得到原始裂纹的宽度均值为32.5μm.ICR处理后，裂纹宽度均值为12.3μm，较前者降低了约62.2%，表明ICR处理使裂纹产生了一定的闭合.非修复区裂纹开口呈倒L形，而修复区裂纹开口呈咬合形，即修复区裂纹开口位置产生了一定的偏移，表明ICR处理使裂纹外侧的钢材向焊根位置产生了一定程度的挤压效果.同法获取裂纹闭合过渡段的宽度如图11c所示.等分点处的裂纹宽度依次为10.5，16.8，25.1，34.6和44.0μm，表征了ICR处理效果随裂纹深度变化而逐渐减小.图11b中裂纹开口处并没有形成一个整体，可能是由于在焊根处切割产生较大拉应力，导致已闭合的裂纹再次张开.对金相试件表面进行的打磨抛光处理，然后采用硝酸酒精溶液进行腐蚀，10 s后用清水冲洗腐蚀断面，并放于金相显微镜下观察，如图12所示.采用50倍物镜对未处理区域、ICR锤击区域的表面附近区域进行观察，获取相应区域的局部金相图片.由图12a，b可知，未处理表面的金相组织为典型的热轧钢组织形态，而锤击表面的珠光体、铁素体则产生了不同程度的压缩.图12c为5倍物镜下的宏观金相.由图12c可知，锤击处理后，试件表面附近的金相组织呈现出明显的分层现象：试件表层为ICR锤击直接作用区域，该区域金相组织纹理走向基本垂直于锤击方向；中部区域为过渡区，该区域金相组织既存在纹理状分布，也存在颗粒状分布；最下层为无影响区，由于锤击能量传递深度有限，该区域金相组织未发生变化，仍为典型的颗粒状分布.1）针对钢桥面板与U肋对接焊缝焊根的疲劳裂纹，进行了ICR维护试验.结果表明：ICR处理后焊根原始裂纹的扩展寿命得到大幅提高；在ICR处理区域两侧均会萌生新疲劳裂纹，新裂纹扩展寿命大于相同长度下原始裂纹的扩展寿命.2）相同加载频率下，ICR 1和ICR 2的名义应力初值与原始试件基本一致，表明ICR处理使原始裂纹产生闭合，闭合的疲劳裂纹较好传递疲劳荷载.3）ICR处理区域存在明显的锤击塑性变形，维护后，原始裂纹开口位置向焊根一侧偏移，且在锤击浅层区域形成了垂直于锤击方向的压缩状组织纹理，表明ICR处理可使试件表面母材发生明显的塑性流动，产生偏向于焊根、沿板厚方向的挤压效果.【相关文献】［1］吉伯海.我国缆索支承桥梁钢箱梁疲劳损伤研究现状［J］.河海大学学报（自然科学版），2014，42（5）：410－415.JIB H.Current status of research on fatigue damage in steel box girder of cable supported bridge in China［J］.Journal of Hohai University（Natural Science Edition），2014，42（5）：410－415.（in Chinese）［2］ XIE F X，JIB H，YUANZHOU Z Y，et al.Ultrasonic detectingmethod and repair technology based on fatigue crack features in steel box 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