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

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。

正交异性桥面板

正交异性钢桥面板疲劳裂纹分析以及抗疲劳优化设计研究
讲者：xxx
组员：xxx
1
目录
1
研究动态正交异性钢桥面板的疲劳问题抗疲劳优化设计探讨
2
3
4
结论
5
参考文献
2
1
研究动态
背景与动态
3
动态
研究背景
正交异性钢桥面板因具有质轻、经济性好等优点，被广泛应用于大跨度
桥梁中。但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。
不能孤立看待某一个设计参数，一定要兼顾各参数之间的匹配性，合理搭
配顶板厚度、U肋厚度、横隔板间距等。在确保结构性能的前提下，综合考虑制造工艺和经济效益。
17
疲劳
设计变量参数分析
顶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。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工性和耐久性，对顶板厚度作了不同规定。下表列出了Eurocode 3、AASHTO 和日本道路规范中的相关规定。
（3）III类裂缝成因分析：横隔板的开裂除了由于车辆活载的作用引起U肋的偏转使过焊孔处横隔板受拉外，还有实桥本身的一些构造上的缺陷。III类裂缝表现为过焊孔处横隔板母材开裂，在检查中发现许多横隔板裂纹在打了止裂孔之后仍然继续向前发展，最终在2个U肋之间的横隔板形成贯穿。对于不同的疲劳细节，各构造参数对其疲劳应力幅影响的显著程度相异。因此，对正交异性钢桥面板这类构造复杂的结构，在进行设计时，
（1）顶板与U肋连接焊缝部位

正交异性钢桥面板纵肋与桥面板连接细节的疲劳评估及修复措施

ｃｓｒｃｅｌｏａｐｌｒｈｒｏｎｔｕｔｄａｓｐｙｏｔｏｔｏｐｉｔｅｂｉｇｅｄｅｋｓＵｎｆｔｎａｅｙ，ｂｃｕｅｏｆｔｉｏｐｌｘｃｆｇｕｒｔｏｎｃｓｅｌｒｄｃ．ｏｒｕｔ１ｅａｓｈｅｒｃｍｅｏｎｉａｉｓ，ｔｈｅ
冯亚成，：交异性钢桥面板纵肋与桥面板连接细节的疲劳评估及修复措施等正
正交异，钢桥面板纵肋与桥面板连接细节的陛
疲劳评估及修复措施＊
冯亚成王春生。
（．中铁第一勘察设计院集团有限公司，两安１７０４１０３；２．长安大学，两安７０６）１０４
大，钢桥面板直接位于车轮荷载的作用下，些构造细节处极易发生疲劳开裂。以国内某大桥正交并性钢桥面板一
为例，对纵肋与桥面板之间的疲劳细节采用欧洲规范进行了疲劳寿命的评估，参考国内外已有研究成果对此针并
ｃｎｎｃｉｓｏｅｔｏｎ．
ＫＥＹＯＲＤＳ：ｒｈｒｉｔｅｉｇｅｄｃ；ｒｂｔｃｏｎｎｃｉｓ；ｆｔｇｒｃＷｏｅｔｏｎａｉｕｅｃａｋｓ；ｆｉｕｅｌｆｓｅｓｅｔ；ｃａｋａｔｇｉｅａｓｓｍｎｒｃ
摘要：交异性钢桥面板由于具有自重轻、限承载力大等优点目前广泛应用于大、正极中跨径桥梁中，国已建和我

正交异性钢桥面板疲劳处治初探

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。

浅谈正交异性板疲劳开裂及处治建议

关键词：正交异性板；钢箱梁；疲劳；裂缝；止裂孔
1、引言
随着国内大跨径桥梁建设，钢箱梁凭借其自重轻、刚度大的优点得以迅猛发展，而随着桥梁逐年运营，钢箱梁正交异性板疲劳开裂的病害在通车几年内就逐渐显现，其疲劳寿命远远低于设计使用年限，成为桥梁养护工作的重点及难点。对于如何正确处理疲劳裂缝，本文结合国内某大型悬索桥实际情况，深入分析该桥正交异性板疲劳开裂产生原因及病害发生机理，同时从养护角度提出如何采取行之有效的措施减缓病害的发展。
对于裂纹长度很长的状况，考虑到原构件刚度弱化较为明显，为避免诱发其他类型病害的发生，增加病害的处理的难度和复杂性，有必要采取一定的补强措施，可利用附加夹板进行加固，并采用高强螺栓进行栓接。
6、结论
从本文案例可看出，钢箱梁正交异性板疲劳开裂的提早出现主要是由于车流量巨大、超载现场严重所导致，在超高轴载和高频率作用下，正交异性板应力集中区域在高强度应力幅和多次循环的作用下，提早达到疲劳屈服极限而产生破坏。要解决此类病害的发生，需从以下几点着手：
2、工程概况
某桥为独塔自锚式悬索桥，主桥全长680.2m，总体布置为39.64m+5×40m+30m（混凝土加劲梁及锚跨）+350m（钢加劲梁）+30m+29.60m（混凝土锚跨），桥宽单幅主孔为26.1m（钢加劲梁），单幅副孔23.25m（混凝土加劲梁）。设计车辆荷载：汽车—超20级，挂车—120，一级公路，城市A级验算。
3、病害综述
养护巡查中发现，该桥运行8年后，U型肋与横隔板连接部位弧形切口处母材开裂，其中右幅箱梁共发现82处该类病害，左幅箱梁共发现39处该类病害，右幅病害明显多于左幅桥，并且病害呈较快的发展态势。病害U肋主要位于车道轮迹线下方，说明目前桥面系的该类病害与桥面荷载存在极强的相关性。病害主要分布在非吊点横隔板（10mm厚），非吊点处横隔板相应处病害占总体95%，吊点对应横隔板（12mm厚）相应处病害占总体的5%。横隔板裂纹大多起源于弧形切口起弯点处，裂纹长度最长为210mm，部分裂纹已裂至相邻U肋横隔板中心线。部分相邻U肋间横隔板弧形切口位置均存在开裂的现象，两条裂纹呈交叉走向。部分横隔板弧形切口裂纹上下钢板存在纵向错位现象。病害状况见照片所示。

公路正交异性钢桥面板疲劳性能及控制措施

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

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。

钢箱梁正交异性桥面板疲劳机理

Chapter
优化结构设计
优化桥面板布局
通过合理设计桥面板的布局，降低应力集中和变形，提高疲
劳性能。
加强结构细节设计
优化肋板、横隔板等细节设计，提高结构整体性和稳定性。
考虑材料特性
根据材料特性进行结构设计，利用材料的力学性能，提高结构的抗疲劳性能。
提高制造质量
严格控制制造工艺
采用先进的制造工艺，确保构件的几何尺寸和形状精度，避免制
轻质结构
钢箱梁和正交异性桥面板的轻质结构使得桥梁具有较好的抗震性能和施工性能。
疲劳性能要求高
由于桥梁在使用过程中会承受反复的荷载作用，因此对钢箱梁正交异性桥面板的疲劳性能要求较高。
钢箱梁正交异性桥面板制造工艺
钢箱梁制造
采用焊接工艺，将钢板按照设计要求进行切割、拼装、焊接而成。
正交异性桥面板制造
损伤容限法
通过评估钢箱梁在承受重复应力作用下的损伤容限，评估其疲劳性能。
基于寿命的疲劳性能评估方法
疲劳寿命预测法
通过建立钢箱梁的疲劳寿命预测模型，基于材料的疲劳寿命曲线和应力水平，预测钢箱梁的疲劳寿命。
剩余寿命预测法
通过监测钢箱梁在承受重复应力作用下的剩余寿命，评估其疲劳性能。
05
钢箱梁正交异性桥面板疲劳性能评估应用
高性能材料
将研发和应用高性能材料，提高钢箱梁正交异性桥面板的抗疲劳性能和使用寿命。
THANKS
感谢观看
工程实例二：某跨海大桥
总结词：有效预测
详细描述：钢箱梁正交异性桥面板疲劳性能评估在某跨海大桥工程中得到了有效预测。该桥梁所处的海洋环境复杂，疲劳性能受到多种因素影响。通过应用钢箱梁正交异性桥面板疲劳性能评估方法，成功预测了该桥梁的疲劳性能，为工程安全提供了可靠依据。