正交异性钢桥面铺装结构理论研究进展_杨建军
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:
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第26卷 第4期
2006年8月
中 外 公 路 179
表1我国新建或在建的部分大跨径钢箱梁桥
桥名建成年份/年跨径/m桥型加劲梁形式汕头礐石大桥199847+47+100+518+100+47+47斜拉桥钢箱梁武汉白沙洲长江大桥200050+180+618+180+50斜拉桥钢箱梁南京长江二桥南汊桥200158.5+246.5+628+246.5+58.5斜拉桥钢箱梁武汉军山长江大桥200148+204+460+204+48斜拉桥钢箱梁舟山桃夭门大桥200448+48+50+580+50+48+48斜拉桥钢箱梁安徽安庆长江大桥2004215+510+215斜拉桥钢箱梁润扬长江大桥北汊桥2005175.4+406+175.4斜拉桥钢箱梁苏通长江公路大桥2009100+100+300+1088+300+100+100斜拉桥钢箱梁杭州湾大桥2009y1+448+y2+318+y3(36km)斜拉桥钢箱梁西陵长江大桥1996225+900+255悬索桥钢箱梁虎门大桥1997302+888+348.5悬索桥钢箱梁香港青马大桥1997355+1377+300悬索桥开空钢箱梁江阴长江大桥1999369+1385+309悬索桥钢箱梁厦门海沧大桥1999230+648+230悬索桥钢箱梁重庆鹅公岩长江大桥2000180+600+180悬索桥钢箱梁湖北宜昌长江大桥2001246.3+960+246.3悬索桥钢箱梁润扬长江大桥2005470+1490+470悬索桥钢箱梁香港青龙大桥2007180+1418+190悬索桥优化钢箱梁
1正交异性梁板结构
正交异性钢桥面板结构,即正交异性支撑结构(图1)上的板,作为弹性支撑连续正交异性板分析已有多种解法,其中解析法是一种较为成熟的经典计算方法,并以Pelican与Esslinger于1957年共同提出的P-E法最为著名。随着计算机技术的发展,更为精确的数值解法成为正交异性钢桥面板结构计算的主流趋势,目前,较为成熟的是有限差分法、有限条法(张佑启/Cheng.Y.K 于1969年)和有限元法。在这方面,Dowling(1971)、Tinawi(1977)、Powell(1963)等人的工作为分析研究提供了重要的依据和试验结果。1974年,正交异性面板桥梁专业协会及Shilling,Charles G.(美)为美国联邦公路交通运输协会提交了正交异性钢桥面桥梁设计及建筑规范。1976年Blight、Geoffrey E.等人分析了温度和交通荷载对正交异性钢桥面及铺装结构体系弯沉和偏移的作用,分析表明温度和交通荷载的速度对结构的变形有一定影响。1995年Yao T.Hsu等人提出运用/弹性支撑上的等效梁0(EBEF)经验理论法来分析正交异性结构钢箱梁的扭曲变形效应。1997年童乐为等人通过结构计算和试验分析正交异性钢桥面结构的力学特性和疲劳性能。1999年徐军等人研究了正交异性钢桥面板在弹性阶段的应力特性,并分析了构造布置对铺装层力学性能的影响。同年王应良等人以南京长江第二大桥为工程背景运用有限元方法计算了扁平异性钢箱梁的横隔板的荷载力学响应,并给出板上开挖工程通道的合理位置。2000年张运良等人分析了具有脱层的正交异性梁板结构的非线性力学特征,并给出临界荷载的计算方法。2002年陈生金对正交异性钢桥面结构的非弹性行为进行了分析研究,并提出结构的应力集中区域塑性变形控制应纳入结构设计规范。同年Wolchuk分析了正交异性结构的力学特性,并建议将严格限制正交异性桥面板的柔度纳入桥面铺装设计的规范体系。2003年万鹏等人讨论了在不同边界条件和加载方式下通过有限元法和P-E法计算正交异性板结构的力学特性的差异,研究结果表明有限元法更能体现结构的整体受力和变形性能。2004年刘清平等人运用有限元方法分析了斜拉桥正交异性桥面结构的局部应力分布。2005年Pfeil、Michele S.(巴西)等人对正交异性板结构在荷载作用下产生的应力集中现象进行了计算分析,并提出了结构设计的合理几何参数。
图1正交异性支撑结构(U形肋)
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2铺装层力学特性
1971年Ko roneose(德)研究了正交异性钢桥面铺装体系的荷载颤震效应,研究表明沥青铺装层的粘弹性效应在10~20e的温度范围内变化最为显著,温度对铺装层在荷载冲击下的共振效应有明显的影响作用。1987年,Guenther,G.H.(西德)等人对正交异性桥面板铺装体系进行了计算分析,并归纳沥青混凝土铺装层的力学性能。1991年,Ali Touran和Alex Okereke(美)对北美地区的12座正交异性钢箱梁桥进行了广泛调查,对该类梁桥的适用性及桥面铺装的服役状态进行了总结分析,并对铺装病害产生的原因进行了初步的探讨。Battista,R.C.(1999,巴西), ZH U,X.Q.(2000)等人通过有限元法计算和试验分析,对正交异性钢桥面铺装体系在交通荷载作用下的疲劳开裂进行了静力学及动力学的分析研究。2000~ 2005年我国的黄卫、钱振东、茅荃、胡光伟、邓学钧、顾兴宇、王辉、成峰、高雪池、钟海辉、张亚平等人提交了一系列关于正交异性钢桥面铺装层力学计算及分析的论文,研究铺装层的力学特性及受力变形特点,对铺装层的结构性破坏力学机理进行了分析阐述,研究结果为进一步了解正交异性钢桥面板铺装体系的力学特性和预防铺装体系的结构性破坏有较好的理论指导意义,其中以黄卫、钱振东、邓学钧、顾兴宇等人的研究成果具有代表性。2000年,肖秋明等人研究了交通荷载行驶和制动时铺装层的剪切应力特性,分析时将桥面铺装结构简化为刚性支撑上的弹性层结构,运用圆形均布垂直与水平力叠加作用下非轴对称性空间课题的一般解计算了铺装层荷载作用区域的剪应力分布及量值,并给出粘结层设计抗剪强度的建议取值范围。2001年胡光伟等人应用Perzy na理论,对沥青混合料铺装层行车荷载响应特性进行数值模拟,对铺装层结构的非线性力学性能进行了分析,该研究对铺装的推移、车辙等材料非线性破坏研究有一定指导意义。2002年T atsuo Nishizaw a(日)等人运用有限条元、有限棱柱元和有限连接元构建正交异性桥面铺装结构模型,并给定求解方程,该有限元模型中将板肋结构、粘结层和铺装层设定为3个相对独立结构体系进行结构分析。2003年罗立峰对桥面铺装结构的界面接触问题进行了分析,该研究对钢桥面铺装的粘结层失效问题有一定理论指导意义。2004年李昶等人分析了动态荷载作用下铺装体系结构参数的敏感性,该研究对铺装层力学分析有补充和进一步完善的作用。
3荷载效应与温度效应
1995年周家蓓对台湾地区的公路交通荷载进行了调查统计,结果表明超载现象非常严重(比设计标准高2.7倍),而且实测交通轴载类型与设计轴载有明显差别,因此建议在钢桥设计中应修正使用的规范。2002年顾兴宇、邓学钧、李昶等人就铺装体系在轮载作用下的力学响应进行了专题分析,讨论了单、双轮荷载导致的力学性能差异以及铺装层的超载响应及最不利荷载位置。2004年da Silva,J.G.S.(巴西)通过建立随机荷载模型及引用能量光谱密度模型来表征路面粗糙度,由此来分析交通荷载在粗糙路面上产生的结构动力学特性。2005年黄卫、刘振清等人针对钢桥面铺装设计必须控制的疲劳和车辙主要破坏形式,提出了钢桥面铺装结构设计的疲劳指标与车辙指标,遵循疲劳和车辙等效轴载换算原则,应用疲劳等效原理,推导出基于疲劳等效的钢桥面铺装体系轴载换算公式。2001年A ke H erm ansson(瑞典)建立了基于太阳辐射、大气温度和风速等参数影响的桥面铺装层(沥青混凝土材料)温度计算方法。2003年闵召辉等人在材料试验的基础上计算分析了环氧沥青混凝土钢桥面铺装层的温度应力。2005年陈仕周等人对一般路面与桥面铺装的温度差异的产生和变化的原因进行了分析,并提供了实体工程上低温条件下的实测数据的比较和分析。
4参数影响分析及优化设计
1999年徐军等人运用有限元方法计算了纵肋刚度(U形肋高度)和横隔板间距对铺装层最大应变的影响,分析表明铺装层最大应变随纵肋刚度的增大而减小,随横梁间距的增大而增大。2002年顾兴宇等人运用正交异性钢桥面铺装体系的铺装层厚度、铺装层弹性模量、桥面钢板厚度、U形肋开口宽度、U形肋高度、U形肋壁厚、横隔梁间距等参数对桥面铺装层力学影响作用进行了系统分析,研究表明钢桥面板厚度和U形肋开口宽度对铺装层的力学性能影响最大。李昶(2002)、魏奇芬(2005)等人亦对纵向加劲肋的参数影响及合理结构设计进行了分析研究。2005年钱振东等人对双层铺装结构的模量组合及厚度组合的铺装层荷载力学响应进行了计算分析,研究表明不同的
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4期正交异性钢桥面铺装结构理论研究进展
铺装上、下层厚度组合和铺装的总厚度对铺装与钢板层间的剪切应力影响最为明显,因此建议铺装的结构厚度设计应将铺装与钢板层间的剪切应力作为主要控制指标;铺装上、下层厚度一定时,铺装上层材料模量对于铺装表面最大拉应力的影响大于铺装下层材料模量,铺装下层材料模量对于铺装层与钢板层间最大剪应力的影响和铺装表面最大挠度的影响大于铺装上层材料模量。2001年胡光伟等人探讨了在弯沉、应力、应变等约束条件下正交异性钢箱梁桥面第二体系的优化设计方法,给出了正交异性钢桥板各参数的合理数值界限。帅长斌(2001)、王钧利(2004)等人对桥面铺装层可靠性动态模型进行了研究,并进一步对铺装层的疲劳力学性能指标进行分析研究,建立起桥面铺装结构层的可靠度研究方法,提出桥面铺装可靠度各指标与大修周期的最优分配模型。2005年黄卫、刘振清等人在总结工程实践经验的基础上提出了大跨径钢桥面铺装设计方法,并对铺装材料与结构、钢桥面铺装体系受力特性、疲劳特性、热塑性沥青混合料铺装车辙、设计指标、轴载换算方法进行了系统的分析与研究。
5试验研究
从20世纪末开始,随着我国大跨径桥梁建设的快速发展,交通部重庆公路科学研究院、长沙理工大学(原长沙交通学院)等科研机构和高校结合虎门大桥、重庆鹅公岩长江大桥、厦门海沧大桥等工程研究项目进行了一系列的环道和直道足尺正交异性钢桥面铺装模型试验研究,虽然这些试验项目耗资大、试验周期长,但是通过试验获得的实测资料对工程技术发展和理论研究有着重要的参考价值。通过试验,张起森、李宇峙、吴光蓉、李闯民、陈仕周、邵腊庚、伍波、方萍、谢军等人分别提交了一系列的试验报告及相关研究论文,对桥面铺装层的力学特性、疲劳特性、高温稳定性、抗车辙能力、材料流变特性、荷载效应和结构优化设计等进行了分析与阐述。
6结论
(1)近10年来,正交异性钢桥面铺装结构理论研究虽然取得了阶段性进展,但工程应用中的剪切破坏和疲劳破坏仍然无法避免,所以尚须进一步进行铺装层力学特性研究。
(2)由于正交异性钢桥面结构的特殊性,使得其铺装结构在车辆荷载、温度变化和主梁扭转变形条件下产生极其复杂的力学响应和变形特性,对于多因素影响的耦合力学效应尚须深入研究。
(3)车辆荷载作用于相对柔韧的大跨径钢桥面上,结构变形复杂,超载现象严重,桥面铺装极端温度强度大,铺装层材料性能随温度及荷载作用时间发生变化。因此对于正交异性钢桥面铺装体系涉及的结构非线性和材料非线性问题需要进一步研究。
(4)一些铺装结构和材料在足尺试验项目中表现出良好的性能,但具体运用到桥面上却未能达到设计指标和预定使用性能,这可能是由于施工控制质量未满足特定要求所致。因此对铺装体系的施工缺陷而导致的病害问题亦须深入研究。
(5)铺装层与钢板之间粘结力丧失而脱层是桥面铺装损坏的主要表现之一,因此对层间的界面接触表现及力学特性的分析尚须加强。
(6)温度变化影响作用下,铺装层与桥面系的变形失调可能导致层间剪切破坏,对于该课题的研究也需要进一步加强。
(7)桥面铺装体系在交通荷载、风载、地震等作用下将产生一系列动力学特性,对于体系的动力学性能亦须进行细致的计算分析。
(8)桥面铺装设计是一项复杂过程,需要与桥梁设计紧密结合起来,有些结构要求可能对桥梁结构设计而言是冗余的,但对铺装设计却是不可或缺的,应在满足两者的结构要求之间取得平衡,得到优化的设计方案。
(9)良好的结构设计需要材料研究的支撑与保障,结构设计的落脚点还是材料设计。所以加强铺装材料的设计和研发是解决问题的关键。积极研发满足结构性能要求,而且又要易于施工控制,并适当考虑经济性能的铺装材料是一项迫切而又艰巨的任务。
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184中外公路26卷
正交异性桥面板设计参数和构造
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
正交异性板简支钢梁桥建模(algor,ansys)
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
钢桥面铺装方案及技术要求(优秀工程方案)
钢桥面铺装方案及技术要求——双层日本热拌环氧沥青 1.钢桥面铺装方案及材料 1.1钢桥面铺装结构设计 1.1.1行车道桥面铺装设计 桥面铺装整体结构采用双层环氧沥青混凝土,结合料采用热拌环氧沥青(KD-BEP,原TAF),上层厚度35米米,下层厚度40米米.环氧沥青混凝土具有良好的高温稳定性和抗疲劳性能,铺装上层、下层均选用环氧沥青混凝土.同时,为了保证环氧沥青混凝土铺装上下层之间的结合力,在铺装上、下层之间涂布环氧树脂粘结剂.中山小榄水道跨线桥钢桥面铺装体系如下： 钢桥面行车道铺装结构见图1.1.桥面铺装设计总厚度75米米,结构组成为：40米米环氧沥青混凝土上面层(EA-10,粗级配)+ 0.6千克/米2环氧树脂粘结层+ 35米米环氧沥青混凝土下面层(EA-10,细级配)+0.4千克/米2环氧树脂防水粘结层. 图1.1 行车道环氧沥青混凝土铺装结构简图 钢桥面板在施工、营运过程中一般会发生锈蚀,为保护桥梁结构的耐久性,在铺装前应对钢桥面进行喷砂除锈处理.根据喷砂除锈国标GB8923-2011,要求钢桥面喷砂除锈清洁度达到Sa2.5级,即“非常彻底的喷砂除锈,钢材表面无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物,任何的痕迹应仅是点状或条纹状的轻微色斑”.同时,为保证防腐层与钢桥面的附着力,要求钢桥面板喷砂除锈后粗糙度达到50～100μ米.环氧富锌漆对钢板有很好的防腐作用,要求在喷砂除锈后4h以内,喷涂环氧富锌漆.
防水粘结层采用环氧树脂粘结剂,该材料是高韧性环氧树脂系的钢桥面防水粘结剂,具有良好层间结合力和水稳性.其特点为两阶段固化反应,在初期硬化后,受经过热沥青混合料的热量影响能迅速融化,通过压路机碾压后,铺装层与钢板形成有效粘结.针对铺装层一体化性能要求,结合铺装结构体系,采用环氧树脂粘结剂作为防水粘结层材料. 1.2铺装材料、混合料组成及性能要求 1.2.1行车道环氧沥青混凝土铺装 (1)环氧富锌漆 钢桥面喷砂除锈清洁度达到Sa2.5级、粗糙度达到50-100μ米后,喷涂环氧富锌漆,环氧富锌漆性能指标见表1.1. 表1.1 环氧富锌漆性能指标 (2)环氧粘结剂 环氧粘结剂由环氧树脂(主剂)和固化剂(硬化剂)组成,主剂和固化剂按质量比50:50混合,其基本物理性能和指标应满足表1.2和1.3的相关要求 表1.2 环氧粘结剂主剂的物理性能和技术指标
钱冬生--关于正交异性钢桥面板的疲劳
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
正交异性钢桥面铺装结构理论研究进展_杨建军
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.360docs.net/doc/4b4398043.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
粉房湾长江大桥正交异性桥面板单元制作及变形控制
2012年6月上第41卷第366期施工技术 CONSTRUCTION TECHNOLOGY 11 粉房湾长江大桥正交异性桥面板 单元制作及变形控制 沈念龙，李朝兵，丁瑞平，汪雪风 （中建钢构江苏有限公司，江苏 靖江 214532） ［摘要］结合重庆粉房湾长江大桥钢结构工程实例，针对本工程特点与难点，详细介绍了桥面板的制作要点以及变形控制， 包括钢板校正、U 形肋拼装、焊接变形控制，板块摆放及约束，焊接顺序和方向，焊接校正方法及操作步骤。通过对正交异性桥面板单元制作及变形控制技术的研究，并应用于粉房湾长江大桥钢结构工程中，取得了良好的效果。 ［关键词］桥梁工程；斜拉桥；正交异性桥面板；变形控制；焊接［中图分类号］TU758．11；U443．31 ［文献标识码］A ［文章编号］1002-8498（2012）11-0011-02 Unit Making and Deformation Control of Orthotropic Bridge Deck for Powder Room Bay Yangtze River Bridge Shen Nianlong ，Li Chaobing ，Ding Ruiping ，Wang Xuefeng （China Construction Steel Structure Jiangsu Co．，Ltd．，Jingjiang ，Jiangsu 214532，China ） Abstract ：Combined with steel structure engineering of Powder Room Bay Yangtze River Bridge in Chongqing ， based on the engineering characteristics and difficulties ，the authors introduce main points of making for bridge deck ，including plate correction ，U-rib assembling ，welding deformation control ，plate displaying and constraining ，welding sequence and direction ，the method of welding correction ，operation steps．Through study on unit making and deformation control of orthotropic bridge deck ，and application in steel structure engineering of Powder Room Bay Yangtze River Bridge ，good effect is obtained．Key words ：bridges ；cable stayed bridges ；orthotropic bridge decks ；deformation control ；welding ［收稿日期］2012-04-12 ［基金项目］中建三局课题（CSCEC3B-2011-23） ［作者简介］沈念龙，中建钢构江苏有限公司助理工程师，江苏省靖 江市江阴-靖江工业园区联心路二圩 214532，电话：（0523）84693721，E-mail ：nianlong03@163．com 1 工程概况 重庆粉房湾长江大桥为主跨（216.5+464+216.5）m 双塔双索面半漂浮体系斜拉桥。主桥全长为897m ，由464m 中跨和两侧对称布置的216.5m 边跨组成，在距离梁端60.50m 的位置处设置2个永久辅助墩，大桥设置辅助墩后，结构体系可进一步分为（60.5+156+464+156+60.5）m 5跨连续钢桁架梁斜拉桥。采用上、下层布置方式，公路在上层，铁路在下层。主桥设计基准年限为100年。总用钢量为2.3万t 。 正交异性桥面板是重庆粉房湾长江大桥主要桥面结构，也是许多钢箱梁及钢桁架桥梁中常见的桥面结构，其制作质量的好坏往往反映其钢桥的制作工艺水平。 本文以重庆粉房湾长江大桥正交异性桥面板单元的制作为例，主要从钢板校正、U 形肋拼装、焊接变形控制等方面对带肋桥面板的制作进行探讨。2 桥面板制作要点 1）制作桥面板的钢板在下料前都需要经过预处理， 以达到钢板整平、临时防腐和消除钢板轧制残余应力的目的，为下料和制作提供条件。 2）在专用画线平台上画出板块单元纵、横基线及U 形肋或板条肋位置线。 3）在专用门式组装胎型上组装板单元。4）在船形专用翻转反变形胎架上依照确定的焊接工艺施焊U 形肋及板条肋，并按标准进行外观检查和内部探伤。3变形控制 3.1 板块摆放及约束 为了控制焊接变形，板块的焊接制作专用的焊接反变形胎架，根据不同的板块宽度、厚度，横向设置不同的反变形量， 板块置于胎架上后周边用丝杠
ERS钢桥面铺装技术简介
ERS钢桥面铺装技术 江苏省交通科学研究院 2013年
1、国内主要钢桥面铺装技术 钢桥面铺装是一项世界性的难题，一直是大桥建设重点和难点。国内对钢桥面铺装技术研究起步较晚，于2000年左右引进了浇注式沥青钢桥面铺装、环氧沥青钢桥面铺装等钢桥面铺装技术，随着国内对钢桥面铺装技术研究的不断深入，国内也自主开发了ERS钢桥面铺装技术，截止目前也主要形成了双层环氧沥青、复合浇注式和ERS三大主流的钢桥面铺装技术形式。 （1）浇注式沥青钢桥面铺装 以德国、日本为代表的高温拌和浇注式沥青混合料（Guss asphalt）方案；以英国为代表的沥青玛蹄脂混合料（Mastic asphalt）方案，也可以归于高温拌和型沥青混凝土，其典型结构见下图。 （1）英国单层浇注式（2）德国浇注式（3）日本浇注式 图1-1浇注式沥青钢桥面铺装典型结构 高温拌和浇注式沥青混合料铺装层和沥青玛蹄脂混合料铺装层的主要优点是：空隙率接近零，具有优良的防水、抗老化性能，无需设置防水层；抗裂性能强，对钢板的追从性较好。 其主要缺点是：高温稳定性差，动稳定度只有300次以上，易形成车辙；且施工需要专用设备，包括专用摊铺机和高温拌和运输cooker车，施工组织较为复杂；施工时混合料的温度达到240℃以上，对桥梁的影响不容忽视。浇注式钢桥面铺装技术适用于夏季温度不太高的国家和地区，如德国、英国、北欧等一些国家，浇注式钢桥面铺装技术在日本的应用也较为广泛。 （2）以美国为代表的环氧沥青（Epoxy asphalt）铺装方案 环氧沥青混合料铺装层主要优点是：铺装强度高、整体性好、高温时抗塑流和永久
变形能力很强，低温抗裂性能很好；具有很好的抗疲劳性能；具有较好的抵抗化学物质侵蚀的能力，其典型结构见下图1-2。 图1-2 双层环氧结构 主要缺点是：环氧沥青价格较高，关键技术多被国外大企业产品控制；环氧沥青混合料的配制工艺比较复杂，施工结束后需要30天左右的养护时间；环氧沥青混合料施工中对时间和温度要求十分严格，对施工环境要求苛刻，施工难度大，易造成破坏，图1-3所示为环氧沥青铺装的典型病害。 此外，环氧沥青铺装养护时间长，修复难度大，目前针对环氧沥青出现损坏后的修复方法还没有；环氧沥青铺装工后表面光滑，宏观构造深度小，特别是雨天行车安全性相对较差。 （1）鼓包病害（2）裂缝病害 图1-3 环氧沥青钢桥面铺装病害 （3）ERS钢桥面铺装方案 ERS钢桥面铺装技术是基于对国内钢桥面铺装破坏机理分析的基础上，提出的基于解决桥面铺装与钢板协同受力的创新型组合式铺装结构，是国内自主创新的研究成果，是更加适合中国国情的创新型组合式铺装结构。
钢桥正交异形桥面板
跨度46.8m公路正交异性板桥面简支钢梁桥（ANSYS板单元模型计算分析） 西南交通大学桥梁工程系 2012年6月
目录 第1章计算资料 (1) 1.1 计算内容 (1) 1.2 设计要求 (1) 第2章桥面板单元模型建立 (2) 2.1 结构计算模型 (2) 2.2 结构边界条件 (5) 2.3 构件截面尺寸 (6) 2.4 结构计算模型参数汇总 (6) 第3章横载作用下的应力及竖向变形 (8) 3.1 顶板的应力和竖向变形 (8) 3.2 U肋的应力及竖向变形 (10) 3.3 横梁腹板的应力和竖向变形 (12) 3.4 横梁翼缘的应力和竖向变形 (14) 3.5 主梁腹板的应力和竖向变形 (16) 3.6 主梁翼缘的应力和竖向变形 (18) 第4章恒载和跨中最不利活载作用下的应力及变形 (20) 4.1 车辆荷载 (20) 4.2 顶板的应力和竖向变形 (22) 4.3 U肋的应力和竖向变形 (25) 4.4 横梁腹板的应力和竖向变形 (29) 4.5 横梁翼缘的应力和竖向变形 (34) 4.6 主梁腹板的应力和竖向变形 (37) 4.7 主梁翼缘的应力和竖向变形 (40) 第5章荷载组合作用下的结构应力 (44) 5.1 概述 (44) 5.2 计算工况 (44) 5.3 U肋最大拉应力 (45) 5.4 U肋最大压应力 (47) 5.5 顶板最大压应力 (49) 5.6 顶板最大拉应力 (50) 5.7 端横梁最大拉应力和剪应力 (51) 5.8 端横梁最大压应力 (54) 5.9 跨中横梁最大拉应力 (55) 5.10 跨中横梁最大压应力 (57) 5.11 主梁下翼缘最大拉应力 (59) 5.12 主梁腹板最大剪应力 (61) 第6章设计总结 (63) 6.1 恒载作用下全桥各构件内力汇总 (63) 6.2 恒载和跨中最不利活载作用下全桥各构件内力汇总 (63) 6.3 恒载和车辆荷载作用下最不利内力汇总 (64) 6.4 结构验算 (64) 6.5 总结 (64)
钢桥面铺装典型结构技术手册
钢桥面铺装典型结构 技术手册 2008年12月
目录 一、前言 (3) 1.1 钢桥面铺装的特性 (3) 1.2 钢桥面铺装的基本性能要求 (3) 1.3 合理的钢桥面铺装结构 (3) 1.4 钢桥面铺装各层的作用和要求 (3) 二、推荐的钢桥面铺装方案 (4) 1. 钢桥面铺装结构一： 采用不同防水粘结体系的双层SMA或AC铺装结构） (5) 1.1 采用不同防水粘结体系的双层SMA或AC铺装结构(a) (5) 1.2 采用不同防水粘结体系的双层SMA或AC铺装结构(b) (6) 1.3 采用不同防水粘结体系的双层SMA或AC铺装结构(c) (8) 2. 钢桥面铺装结构二： 采用不同防水体系的国产环氧沥青混凝土（EA）铺装结构 (9) 2.1 国产环氧沥青混凝土（EA）铺装结构(a) (9) …………………………………….....................112.3 国产环氧沥青混凝土（EA）铺装结构 (c) (13) 3. 钢桥面铺装结构三： 使用不同防水粘结体系的浇注式沥青混凝土铺装结构 (14) 3.1 使用不同防水体系的浇注式沥青混凝土铺装结构(a) (14) 3.2 使用不同防水体系的浇注式沥青混凝土铺装结构(b) (16) 3.3 使用不同防水体系的浇注式沥青混凝土铺装结构(c) (17) 4. 重载交通钢桥面铺装方案 (19) 四、典型结构的对比及选择 (20)
钢桥面铺装典型结构技术手册 一、前言 1.1 钢桥面铺装的特性 1）正交异性钢桥面铺装受力模式独特； 2）钢桥面板对防腐要求极高； 3）钢桥面铺装的使用条件往往更加恶劣。 1.2钢桥面铺装的基本性能要求 1）优良的使用性能，包括安全性和行车舒适性； 2）优良的防锈、防水性能，保护桥面板； 3）优良的层间结合状态； 4）优良的抗疲劳开裂性能； 5）优良的抗车辙性能； 6）对桥面变形有良好的追从性； 7）优良的抗老化能力； 8）优良的抗水损害能力。 1.3合理的钢桥面铺装结构 桥面铺装结构层设计与桥梁结构类型、受力的特点、交通量与组成、气候环境条件密切相关。合理的钢桥面铺装结构应如图1.1所示。 图1.1 钢桥面铺装典型结构 1.4钢桥面铺装各层的作用和要求
李乔说桥-13：正交异性钢桥面板
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
钢桥面沥青铺装简介
钢桥面沥青铺装简介 李宇峙教授、博导 长沙理工大学 2005年6月
一、钢桥面沥青铺装发展概况 现代建筑结构在高度与跨度上不断取得突破，桥梁结构跨径的不断增大充分展示了工程技术人员的聪明才智。钢桥面板有利于减轻恒载和发挥空间结构的特性，是大跨径桥梁首选的结构形式。但同时，钢桥面板光滑、柔韧、局部变形大、动力特性复杂、热容小等特点也对桥面铺装提出了严格的要求。 沥青铺装较水泥混凝土铺装具有轻、柔、防水、易修复等特性，是钢桥面，特别是大跨径钢桥桥面铺装的首选材料，在国内外得到广泛应用。在材料上，沥青铺装也从传统密级配混凝土向改性沥青SMA、浇注式沥青混凝土、环氧沥青混凝土、橡胶沥青混凝土等多方向快速发展。 国外钢桥面铺装方面的研究起步较早，取得了一些适合各自具体国情的铺装结构与材料，国内一方面引进国外的先进经验，一方面深入研究复合我国国情的铺装结构并自主开发研制相关的铺装关键材料。 二、钢桥面沥青铺装的特点 1.桥梁恒载的限制，铺装层不宜超过7cm 2.铺装体系处于随时都在变形的基础上 3.钢桥变形直接影响铺装体系的工作状态 4.铺装体系更容易受环境温度的影响 5.铺装层表面局部承受较大的拉应变 6.铺装层内部及层间承受较大的剪应力 7.钢板表面光滑，需要特殊的界面材料保证层间连续 三、钢桥面沥青铺装基本要求 1.应具备良好的疲劳抗开裂性能以承受反复的复杂变形 2.应具备优良的高温稳定性能，以满足高达70℃左右的高温使用条件要求 3.具有完善的防排水体系。以保证钢板不被侵蚀 4.具备良好的层间结合，保证铺装与桥面板的协同作用 5.对钢板变形具备良好的追从性，以适应钢板变形 6.良好的平整度与抗滑性能 四、国内钢桥面铺装使用现状
正交异性板钢桥面(3.14)2
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
国外正交异性钢桥面铺装综述
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
钢桥面铺装技术文献综述
一、政策与趋势 当前，我国钢产量出现结构性过剩，作为钢产量第一的大国，2015年，全国钢铁产能12亿吨，实际年产量在8亿吨。“十二五”期间，我国钢结构用钢量占钢产量的比例为5%~6%。 据统计，截止2014年底，全国钢结构桥梁和钢-混组合结构桥梁分别只有584座和1293座，数量占比分别仅为0.08%和0.17%，其钢材消耗分别仅占桥梁建设用钢量的1.17%和1.55%。而在国外，日本13万座桥梁中，钢桥约占41%；美国60万座桥梁中，钢桥占35%；法国钢桥和钢-混组合桥梁占比达到85%。以2014年数据测算，公路桥梁钢桥占比约为1%，若提高到10%，则可增加用钢量约353万吨/年；铁路钢桥目前占比为0.7%，若提高到10%，则可增加用钢量约483万吨/年。扣除减重（按3%计），两类钢桥每年合计可以增加810万吨用钢量。这对于缓解钢材产能过剩压力，以及未来废砼桥每年10吨/米建筑垃圾的环保压力将起到很大的积极作用。 与砼桥相比，钢桥拥有诸多优点：自重轻，节约基础投资；制造与基础同步，工期短；耐候钢解决了防锈养护问题，材质无老化，寿命长；废旧钢材是绿色资源(回炉低碳)，无建筑垃圾等。在国家大力推进供给改革，大力推进绿色环保、节能减排，全行业大力推行全寿命理念的大背景下，公路行业与钢铁行业联手，加快钢结构桥梁在公路的推广应用，意义重大。 二、发展基础 钢桥面铺装是一个世界性的难题，世界各国均对钢桥面铺装投入了较大的精力，经历了长时间的研究，依据本国的具体气候条件、交通荷载条件以及桥梁的类型，因地制宜，提出了适合本国国情的钢桥面铺装技术。比如英国提出厚38mm 的Mastic铺装；德国的浇注式铺装技术；日本厚75～85mm的浇注式＋改性沥青密级配铺装技术；美国厚50～55mm的双层环氧沥青技术。但是我们应该认识到，任何一种技术都是具有一定的适用性。 国内钢桥面铺装经过近20年的研究和大量的工程实践，钢桥面铺装的技术
正交异性钢桥面系统设计与基本维护指南_报批稿
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.360docs.net/doc/4b4398043.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。
正交异性板
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