公路正交异性钢桥面板疲劳性能及控制措施

高速铁路正交异性钢桥面板构造细节疲劳性能研究摘要：随着高速铁路的快速发展，对桥梁结构的要求也越来越高。

正交异性钢桥面板作为高速铁路桥梁的重要组成部分，其疲劳性能对桥梁的安全运营起着至关重要的作用。

本文通过对正交异性钢桥面板的构造细节进行研究，探讨了其疲劳性能的影响因素，为高速铁路桥梁的设计与施工提供了参考依据。

关键词：高速铁路；正交异性钢桥面板；构造细节；疲劳性能1. 引言高速铁路作为一种快速、安全、高效的交通方式，受到了广大旅客的喜爱和追捧。

而桥梁作为高速铁路的重要组成部分，其结构的安全性和稳定性成为了工程设计和施工的重要考虑因素。

正交异性钢桥面板作为高速铁路桥梁的承载面层，其疲劳性能对桥梁的使用寿命和安全运营起着至关重要的作用。

2. 构造细节对疲劳性能的影响正交异性钢桥面板的构造细节对其疲劳性能具有重要影响。

首先，焊缝的质量和强度直接关系着桥面板的承载能力和使用寿命。

焊缝的缺陷和不均匀性会导致应力集中和裂纹的产生，从而降低了桥面板的疲劳强度。

其次，板材的厚度和强度也会影响桥面板的疲劳性能。

过厚的板材会增加桥面板的自重，增加了应力集中的可能性；而过薄的板材则容易发生变形和破坏。

此外，桥面板的支承结构和连接方式也会对其疲劳性能产生影响。

3. 疲劳性能测试与分析为了研究正交异性钢桥面板的疲劳性能，我们进行了一系列的试验和分析。

首先，我们对不同构造细节的桥面板进行了疲劳试验，得到了其应力-循环次数曲线。

通过分析曲线的形状和斜率，我们可以评估桥面板的疲劳强度和寿命。

其次，我们采用有限元方法对桥面板进行了数值模拟，验证了试验结果的准确性。

最后，我们还通过对桥面板构造细节的优化设计，提高了其疲劳性能。

4. 结论通过对正交异性钢桥面板的构造细节进行研究，我们得出了以下结论：焊缝的质量和强度、板材的厚度和强度以及支承结构和连接方式都对桥面板的疲劳性能产生重要影响。

通过合理设计和施工，可以提高桥面板的疲劳强度和使用寿命，保。

正交异性钢桥面板疲劳处治初探1.概述正交异性钢桥面板是由纵横向互相垂直的加劲肋连同桥面盖板焊接而成的共同承受车轮荷载的结构。

这种结构具有材料利用高效、试用范围广、承载能力大、结构高度低、施工周期短等诸多特点，而被世界各国广泛使用。

目前国内已建成近百座大跨度钢箱梁和钢桁架梁斜拉桥、悬索桥、系杆拱桥和连续梁桥。

尽管在设计时借鉴了国外钢面板桥的设计思想，但是限于对钢桥面板的整体认知水平，有些钢桥还是重蹈了国外既有钢桥曾经出现的疲劳问题，个别桥梁投入使用不久就出现了大量疲劳裂纹。

基于上述原因，我们有必要对正交异性钢桥面板的疲劳问题进行归纳分类，明确其产生的原因，并以此为依据给出合适的预防措施，来延长钢面板桥的使用寿命，对既有钢面板桥的疲劳裂纹进行针对性的维修加固，并对今后钢桥梁面板的设计、制造和安装提供一定的参考。

2.正交异性钢桥面板疲劳研究2.1综述根据国内外已有正交异性钢桥面板的运营情况来看，正交异性钢桥面板疲劳问题主要是钢桥面板构造细节疲劳破坏。

正交异性刚桥面板由横、纵加劲肋和盖板通过焊缝焊接而成，这种结构构造复杂，焊缝繁多，焊残余应力和应力集中问题严重，且纵肋多为现场仰焊，焊接质量不易得到保证，这些原因导致钢桥面板频繁出现疲劳裂纹。

2.2纵肋对接处焊缝的疲劳裂纹（1）疲劳裂纹描述：根据运营中的桥梁表现出的问题来看，闭口纵肋对接焊焊接部位疲劳裂纹主要表现为三种形式：焊缝从纵肋下翼缘板对接角焊缝的焊趾处开始沿着焊缝方向向内发展、焊缝从纵肋下翼缘板对接角焊缝的焊根处开始沿着焊缝方向向内发展、焊缝从纵肋下翼缘与钢衬垫板定位角焊缝处开始沿着焊缝方向向内发展。

（2）原因分析综合来看引起纵肋角焊缝疲劳裂纹主要有内因和外因俩方面。

纵肋在钢桥面板构造中相当于纵梁，主要承受桥梁荷载产生的弯曲拉应力，在循环应力作用下结构达到其疲劳极限而产生裂纹，这是导致裂纹产生扩展的外因。

内因则主要是构造细节缺陷，在实际施工中由于结构本身的限制纵肋多是在现场进行焊接，且一般采用仰焊，施焊时操作困难，焊缝成型差且咬边深度大，不易保证焊接质量。

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。

正交异形钢桥面板疲劳验算说到钢桥面板的疲劳验算啊，咱们这就得从头说起。

你想啊，钢桥这种大家伙儿，特别是那种“正交异形钢桥面板”，是桥梁设计中一个特别关键的部件。

你看，车来车往，年复一年，风吹雨打，日晒夜寒，时间久了，这钢桥面板不可能永远保持原样。

就像人一样，谁不累啊？所以得有个办法，检查它们是不是还能继续给咱们提供安全的保障。

好比你开车，车子也得定期做保养，钢桥面板也是一样，得定期“体检”，不然哪天真出问题了，你才发现它有“病”，可就晚了。

所以说，疲劳验算就变得尤其重要。

简单来说，就是看看钢桥面板在长期使用的过程中，能不能经得起各种车流的冲击，不会因为过度疲劳而崩溃。

你想象一下，桥面每天得承受多少重车轻车交替的碾压，真是压力山大啊！一个车轮子压过去，那压力有多大呀，钢桥面板肯定要经受住这些反复的“摔打”。

不是说，摔一下就完了，十摔、百摔，这钢板也可能就撑不住了。

所以，疲劳验算就是帮咱们做个“大体检”，让桥面板知道自己是不是还能继续“负重前行”。

大家可能会觉得，哦，听起来很复杂啊，得算来算去，没那么简单吧？其实也不复杂，只要理解了几个基本原理，真的就一目了然。

要知道正交异形钢桥面板的设计可不是随便乱做的，它可是经过精心计算的。

就拿“正交”来说吧，它的意思就是钢板上面的结构布置是非常有规律的。

就像咱们盖房子，房梁和屋顶之间的连接可得非常稳固，不能稀里糊涂。

桥面板也是一样，正交设计就是为了让桥面更加牢固，可以均匀地分散压力，避免某一块地方承受太大负荷。

可是，没那么简单，这桥面板可不是钢铁做的钢铁侠，它毕竟是有疲劳极限的。

就是说，钢桥面板不是永远都能抗压，你压得太多、太久，它就会出现疲劳裂纹。

这就得用到疲劳验算啦！你看，咱们要从不同角度去分析这个钢桥面板，看看它的“抗压能力”到底有多强。

你就好比去健身房练肌肉，你总得知道自己能负担多重的哑铃，对吧？不然一不小心就受伤了。

好啦，接下来咱们得聊聊疲劳验算的具体过程了。

正交异性钢桥面板疲劳细节优化摘要：作为早期公路钢桁梁桥破损桥面板更新的主要选择，正交异性钢桥面板已得到应用。

为了适应近年来日益增长和加重的车辆轮载，需要对钢桥面板进行疲劳细节的优化。

本文采用MonteCarlo方法模拟50年的疲劳荷载作用，借助三维有限元模型获得两种闭口肋的疲劳细节影响面，运用经典的雨流计数法研究其疲劳损伤度。

结果表明相同尺寸下，U形截面常见疲劳细节的受力优于V形截面，疲劳寿命大于V形截面。

关键词：栓焊桁梁桥；钢桥面板；疲劳细节优化；闭口肋Abstract: as the early highway steel truss bridge damage the main selection panel update, orthotropic steel bridge panel has been applied. In order to meet the increasing in recent years and aggravation of the vehicle wheel load, need to steel bridge panel fatigue of the detail of the optimization. In this article, the method of 50 years of simulation MonteCarlo fatigue load, with the aid of the three dimensional finite element model for two silent ribs fatigue details the extent, using the classical rain flow count method to study the fatigue degree. The results show that under the same size, U shape section of the detail of the stress fatigue common better than V section, fatigue life than V section.Keywords: bolt welding truss; Bridge steel plate; Fatigue details optimization; Silent rib引言正交异性钢桥面板结构复杂，存在大量焊接构造，制造施工要求较高，疲劳问题显著，在车轮荷载长期反复作用下，焊缝易开裂。

正交异性钢桥面板疲劳性能与疲劳裂缝修复方法研究正交异性钢桥面板具有承载力高、自重轻、便于施工等优点,解决了桥梁结构自重、承重和跨径之间的矛盾,被广泛应用于大跨度桥梁中。

随着我国经济的发展,公路交通量的增加,桥梁承受的车辆作用次数越来越多,荷载也越来越大,正交异性钢桥面板桥梁出现疲劳开裂的现象频繁出现,不仅降低了桥面板的承载力,也缩短了桥梁的使用寿命,成为大跨度桥梁典型的问题。

U肋-顶板焊缝裂缝是正交异性钢桥面板常见的一种疲劳裂缝,目前对于这种疲劳裂缝的研究,多集中于单个小尺寸试件,但实际上桥面板疲劳开裂后应力发生重分布,开裂后小尺寸试件的疲劳性不能反映实际结构中桥面板U肋-顶板焊接处的疲劳性能。

另外,实际使用中出现疲劳裂缝的桥面板需要进行修复,目前的疲劳裂缝修复方法比较单一,缺乏多种方法组合进行修复的研究。

因此,深入开展正交异性钢桥面板疲劳性能及疲劳裂缝修复方法的研究具有重要意义。

本文结合国家基础性项目(973项目)“特大跨桥梁安全性设计与评定的基础理论研究”的子课题“多因素作用下特大跨桥梁性能演化特征”(2015CB057703),开展了多尺寸(长度)正交异性钢桥面板疲劳性能与疲劳裂缝修复方法的研究。

本文主要研究内容和结论如下:(1)参照某桥桥面板尺寸制作了5组32个不同长度的疲劳试验试件,对试件进行有限元分析明确了荷载下试件的应力分布,确定了应变监测位置,制定了疲劳试验方案。

(2)对桥面板试件进行了疲劳试验,研究了试件疲劳裂缝扩展、刚度退化、疲劳寿命和断口形貌。

研究表明,试件疲劳裂缝的产生和扩展分4个阶段,即裂缝萌生、裂缝宏观扩展、裂缝贯穿板厚和疲劳断裂;随着疲劳加载次数的增加,试件刚度逐渐降低,当试件刚度退化率达0.1时,试件剩余寿命约为总疲劳寿命的20%;将疲劳试验结果与规范的S-N曲线比较,证明规范抗疲劳设计公式是保守的;根据试件长度建立了L-S-N曲线;试件疲劳断口均为平断口,分为疲劳源区、疲劳裂缝稳定扩展区和瞬时断裂区,开裂位置的应力幅越小则循环次数越多且瞬断区面积越小。

第４６卷，第２期２０２１年４月公路工程ＨｉｇｈｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ．４６，Ｎｏ．２Ａｐｒ．，２０２１Ｄｏｉ：１０．１９７８２／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７４－０６１０．２０２１．０２．００９［收稿日期］２０２０－１２－２１［基金项目］国家重点研发计划项目（２０１７ＹＦＢ０３０４８０５）；湖南省交通运输科技创新计划项目（２０１７３４）［作者简介］陈　辉（１９８２—），男，山西运城人，高级工程师，主要从事路桥管理与养护工作。

［引文格式］陈　辉，于　力，耍荆荆．正交异性钢桥面板疲劳病害分析及改造措施研究［Ｊ］．公路工程，２０２１，４６（２）：５４－５９．ＣＨＥＮＨ，ＹＵＬ，ＳＨＵＡＪＪ．Ｆａｔｉｇｕｅｄｉｓｅａｓｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｏｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃｓｔｅｅｌｂｒｉｄｇｅｄｅｃｋａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｓ［Ｊ］．Ｈｉｇｈ ｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２１，４６（２）：５４－５９．正交异性钢桥面板疲劳病害分析及改造措施研究陈　辉１，于　力１，耍荆荆２（１ 南京长江第二大桥有限责任公司，江苏南京　２１００００　２ 中交公路规划设计院有限公司，北京　１０００８８）［摘　要］正交异性钢桥面板以其自重轻、承载能力大、施工速度快等特点，在全世界范围内大量出现在新桥尤其是大跨度桥梁的建设中。

由于正交异性钢桥面板整体刚度不足、桥梁承载交通量与日激增，在运营过程中因钢构件应力集中出现不同程度的疲劳病害，严重影响了结构疲劳性能。

剖析正交异性钢桥面板疲劳病害发生根本原因，同时结合实桥与足尺模型试验结果，提出桥面结构改造方案。

研究成果可为类似正交异性钢桥面板的疲劳处治提供借鉴。

［关键词］正交异性桥面板；组合桥面板；高性能混凝土；有限元模型；实桥验证［中图分类号］Ｕ４４３ ３３ ［文献标志码］Ａ ［文章编号］１６７４—０６１０（２０２１）０２—００５４—０６ＦａｔｉｇｕｅＤｉｓｅａｓｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＯｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃＳｔｅｅｌＢｒｉｄｇｅＤｅｃｋａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔＭｅａｓｕｒｅｓＣＨＥＮＨｕｉ１，ＹＵＬｉ１，ＳＨＵＡＪｉｎｇｊｉｎｇ２（１ ＴｈｅｓｅｃｏｎｄＮａｎｊｉｎｇＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＢｒｉｄｇｅ，Ｌｔｄ，Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ２１００００，Ｃｈｉｎａ；　２ ＣｃｃｃＨｉｇｈｗａｙＣｏｎｓｕｌｔａｎｔｓＣｏ，Ｌｔｄ ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８８，Ｃｈｉｎａ） ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ａｔｔｒｉｂｕｔｅｄｔｏｉｔｓｌｉｇｈｔｓｅｌｆｗｅｉｇｈｔ，ｈｉｇｈｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙ，ｒａｐｉｄｅｒｅｃｔｉｎｇｓｐｅｅｄ，ｏｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃｓｔｅｅｌｄｅｃｋｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｔｏｂｒｉｄｇｅａｌｌａｒｏｕｎｄｔｈｅｗｏｒｌｄ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅｌｏｎｇ ｓｐａｎｂｒｉｄｇｅｓ Ｍａｎｙｂｒｉｄｇｅｓｈａｖｅａｐｐｅａｒｅｄｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｅｇｒｅｅｗｉｔｈｈｉｇｈｔｒａｆｆｉｃｖｏｌｕｍｅｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｏｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃｓｔｅｅｌｄｅｃｋ，ｉｔｈａｓｃａｕｓｅｄｓｅｒｉｏｕｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｉｎｔｈｅａｎｔｉ ｆａｔｉｇｕｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｄｅｆｉｎｉｔｅｌｙｄｉｓｅａｓｅｃａｕｓｅｓａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｓｃｈｅｍｅｓｏｆｄｅｃｋｗｉｔｈｆｕｌｌ ｓｃａｌｅｍｏｄｅｌｔｅｓｔｉｎｇａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｂｒｉｄｇｅｔｅｓｔｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ Ｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｂａｓｉｓｆｏｒｆａｔｉｇｕｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｏｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃｓｔｅｅｌｄｅｃｋ１［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｏｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃｓｔｅｅｌｄｅｃｋ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｒｉｄｇｅｄｅｃｋ，ｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｄｅｒｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌ，ｐｒａｃｔｉｃａｌｂｒｉｄｇｅｔｅｓｔ０　引言随着正交异性钢桥面板的大规模使用［１－４］，由于该类桥面板自身的受力特性和交通流量的增多增重，全世界范围内的正交异性钢桥面板均面临着疲劳开裂的问题。

“正交异性钢桥面板”资料汇编目录一、正交异性钢桥面板疲劳设计参数和构造细节研究二、正交异性钢桥面板的疲劳研究综述三、正交异性钢桥面板弧形切口及其CFRP补强的疲劳性能四、正交异性钢桥面板疲劳性能研究五、港珠澳大桥正交异性钢桥面板疲劳特性研究六、正交异性钢桥面板疲劳问题的研究进展正交异性钢桥面板疲劳设计参数和构造细节研究随着交通事业的快速发展，桥梁作为重要的交通基础设施，其安全性和耐久性备受。

正交异性钢桥面板作为一种常见的桥梁结构形式，具有重量轻、承载力强、疲劳性能优良等优点，被广泛应用于各类桥梁工程中。

然而，在车辆载荷、环境因素等作用下，正交异性钢桥面板易出现疲劳损伤，严重影响桥梁的安全性和使用寿命。

因此，对正交异性钢桥面板疲劳设计参数和构造细节进行研究，具有十分重要的意义和实际应用价值。

本文采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，对正交异性钢桥面板疲劳设计参数和构造细节进行深入研究。

通过文献综述和市场调查，了解正交异性钢桥面板的疲劳性能及影响因素；运用有限元分析软件，建立正交异性钢桥面板的精细化模型，并对不同构造细节进行模拟分析；基于实验研究，对不同疲劳设计参数和构造细节的正交异性钢桥面板进行疲劳性能测试，以验证理论分析和数值模拟的正确性。

通过对正交异性钢桥面板疲劳设计参数和构造细节的深入研究，我们得出以下主要结果：疲劳设计参数分析：疲劳设计参数对正交异性钢桥面板的疲劳性能具有重要影响。

研究表明，采用适当的疲劳设计参数能够有效提高正交异性钢桥面板的疲劳寿命和抗疲劳性能。

例如，适当增加面板厚度、优化焊缝尺寸及分布等措施可显著改善钢桥面板的疲劳性能。

构造细节优化：构造细节对正交异性钢桥面板的疲劳性能具有重要影响。

研究表明，通过对构造细节进行优化设计，如采用双边肋板、优化主梁连接构造等措施，可以有效提高正交异性钢桥面板的疲劳寿命和抗疲劳性能。

为验证理论分析和数值模拟的正确性，我们对不同疲劳设计参数和构造细节的正交异性钢桥面板进行了疲劳性能测试。

正交异性钢桥面板工地接头的疲劳性能研究随着城市快速发展和交通运输需求的增加，桥梁作为城市交通的重要组成部分，承担着巨大的负荷。

而桥面板作为桥梁的承载面，对桥梁的正常运行起着至关重要的作用。

然而，在桥梁使用过程中，桥面板的连接接头往往是容易出现疲劳破坏的部位。

正交异性钢桥面板是一种常用的桥梁结构形式，其接头的疲劳性能对桥梁的安全运行具有重要影响。

因此，对正交异性钢桥面板工地接头的疲劳性能进行研究，对于提高桥梁的使用寿命和安全性具有重要意义。

首先，该研究通过采集实际工地接头的疲劳损伤数据，分析了接头的疲劳破坏模式和破坏机制。

结果表明，工地接头的疲劳破坏主要集中在焊接缺陷和应力集中区域，而接头内部的细微裂纹是导致破坏的主要原因。

接着，研究团队设计了一套正交异性钢桥面板工地接头的疲劳性能试验方案，采用载荷循环加载的方法对接头进行疲劳试验。

通过对试验结果的分析，发现接头的疲劳寿命受到多种因素的影响，包括焊接质量、应力集中系数和荷载水平等。

同时，还发现了接头的疲劳寿命与材料的强度特性之间存在一定的相关性。

最后，研究团队提出了一些改进措施，以提高正交异性钢桥面板工地接头的疲劳性能。

其中包括优化焊接工艺，提高焊接质量；增加接头的强度，减小应力集中系数；合理设计桥梁荷载，减小接头受力。

通过这些改进措施，能够有效延长接头的使用寿命，提高桥梁的安全性和可靠性。

综上所述，正交异性钢桥面板工地接头的疲劳性能研究对于桥梁的安全运行具有重要意义。

通过分析疲劳破坏模式和机制，进行疲劳试验以及提出改进措施，可以有效提高接头的使用寿命和安全性。

相信随着该研究的深入，正交异性钢桥面板工地接头的疲劳性能将得到进一步提升，为城市交通运输的发展提供更可靠的支撑。

正交异性钢桥面板疲劳设计参数和构造细节汇报人：日期:CATALOGUE目录•引言•正交异性钢桥面板概述•疲劳设计参数•构造细节对疲劳性能的影响•疲劳设计参数和构造细节的优化建议•结论与展望01引言钢桥在交通领域的应用日益广泛，正交异性钢桥面板作为其重要组成部分，其疲劳性能对桥梁的安全性和使用寿命具有重要影响。

当前，钢桥面板的疲劳设计主要依赖于经验和实验，缺乏系统性的设计和分析方法，因此研究正交异性钢桥面板的疲劳性能具有重要意义。

研究背景和意义研究目的和方法研究目的通过对正交异性钢桥面板的构造细节和设计参数进行系统性的分析和研究，提出相应的疲劳设计建议和优化措施，以提高钢桥面板的疲劳性能和使用寿命。

研究方法采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，对正交异性钢桥面板的构造细节（如焊接细节、构造形式等）和设计参数（如材料属性、应力水平等）进行系统性的分析和研究。

同时，结合实验测试和数值模拟结果，对钢桥面板的疲劳性能进行评估和优化。

02正交异性钢桥面板概述正交异性钢桥面板是一种由上下两层钢板和连接两层钢板的横梁组成的桥梁面板。

特点包括构造简单、承载能力强、抗疲劳性能好等。

正交异性钢桥面板的定义和特点应用正交异性钢桥面板广泛应用于大跨度桥梁、高速公路桥梁和城市高架桥等。

发展随着材料科学和制造工艺的进步，正交异性钢桥面板的设计和制造技术不断得到改进和完善。

正交异性钢桥面板的应用和发展采用高强度钢材，经过精密加工和焊接而成。

上下两层钢板横梁防腐涂层连接上下两层钢板，一般采用无缝钢管或H型钢制造。

为提高耐久性，正交异性钢桥面板表面需涂覆防腐涂层。

03正交异性钢桥面板的构造细节020103疲劳设计参数应力幅值应力幅值大小应力的幅值大小是影响钢桥面板疲劳性能的关键因素之一。

当应力幅值超过材料的疲劳极限时，桥面板将逐渐产生疲劳裂纹，导致结构失效。

因此，在设计时需要选择适当的应力幅值，以确保桥面板的疲劳寿命。

应力幅值分布应力幅值的分布也会影响钢桥面板的疲劳性能。

正交异性钢桥面板疲劳裂纹成因及对策正交异性钢桥面板由于具有自重轻、极限承载力大、使用寿命长等优点，目前广泛应用于桥梁中。

但由于其结构受力复杂且受焊接残余应力影响较大，在受集中荷载作用和焊接部位易发生疲劳裂纹。

本文介绍了正交异性钢桥面板裂纹产生的原因以及在制造过程中针对疲劳裂纹采取的工艺措施。

标签：钢桥；桥面板；正交异性；疲劳裂纹1 概述正交异性钢桥面板具有自重轻、极限承载力大、使用寿命长等特点，目前广泛应用于跨径桥梁中。

高速铁路钢桥正交异性钢桥面板桥面系由带有纵向加劲肋的桥面板单元、纵梁、横梁三个部分组成，如图1所示。

桥面板单元与纵梁盖(腹)板、相邻桥面板连接在拼装场完成，横梁腹板、底板及桥面板与主桁连接在桥位完成。

通常，面板与主桁间采用焊接，横梁腹板、底板与主桁以及纵向劲肋间接采用高强度螺栓连接。

由于正交异性钢桥面板结构直接承受桥面活载作用，受力复杂，在集中荷载作用下会局部变形，产生疲劳裂纹。

此外，钢桥面板构造复杂，焊缝数量多，施焊难度大，工厂制造和现场的组装精度和焊接质量（特别是某些焊缝的熔深、咬边和焊接缺陷）也是潜在的疲劳裂纹源，疲劳开裂将严重影响整个桥梁的安全。

因此,高速铁路钢桥正交异性桥面板在制造过程中必须采取安全有效的措施来保证其质量。

2 正交异性板单元常见疲劳裂纹及成因目前国内投入运营桥梁的正交异性板结构暴露出一些疲劳裂纹问题，主要表现部位和形式如下：2.1 顶板与U肋焊缝处的纵向裂纹，严重的已经贯穿面板，如图2、图3所示。

主要原因一是面板厚度较薄，造成桥面刚度较弱，在局部轮载直接作用下，U肋与面板连接处会产生裂纹；二是Ｕ形肋与面板的焊缝质量较差，熔深达不到设计要求，焊缝有效喉厚不足，或者焊趾部位存在咬边等焊接缺陷，形成疲劳源，在活载的反复作用下产生裂纹。

2.2 U肋下端过焊孔处U肋与隔板间的裂纹，如图4所示，主要原因是端头围焊部位焊缝质量差，打磨不彻底，导致应力集中现象。

2.3 横梁腹板上Ｕ肋穿过的开孔部位的裂缝，如见图5所示，主要是由于横梁腹板开孔切割面存在切割缺陷和尖角，应力集中明显；此外，横梁腹板开孔部位是刚度陡变部位，抗横梁腹板横向变形的吸能区范围小，易产生疲劳裂纹。

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。

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。