正交异性钢桥面板U肋与桥面板焊缝连接处疲劳试验研究

吕彭民，李大涛

(长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室，陕西西安710064)

0 引言

U肋与桥面板之间焊缝处出现疲劳裂纹是正交异性桥面结构出现裂纹的主要形式之一.数十年前此裂纹在日本正交异性钢桥上被发现并且受到了越来越多的关注［1］.Zhi-Gang Xiao［2］等人对正交异性钢桥面板U肋与桥面板连接处焊缝进行了比较精细的应力分析与疲劳评估，根据其分析结果，当轮载位于图1所示位置时，焊根、焊趾位置所受的压应力比较大.通常认为压应力不产生裂纹，而实桥上此处焊根处的裂纹比较常见，其根本原因是由于该焊缝位置存在着较大的残余拉应力，使焊根、焊趾处实际上的应力幅一直处于拉应力状态.周建林［3］曾对桥面板与U肋的残余应力进行了测试，测试结果为在U肋与顶板焊缝连接处的5 mm内，桥面板的残余应力为拉应力，最大拉应力达到140 MPa，相当于材料屈服强度的0.34.由于此处裂纹往往萌生在焊根位置，并且在U肋内部，使得裂纹的监测比较困难，一旦裂纹贯穿桥面板，将影响到桥梁的安全性.因此，深入研究该细部结构的疲劳特性，对于保障桥梁安全服役是非常必要的.

图1 U肋与桥面板焊缝连接处疲劳裂纹Fig.1 Fatigue crack in welded joints of U-rib and bridge deck

1 实际桥梁结构有限元分析

当车轮位于如图1所示位置时，已经知道U肋与桥面板焊缝易出现如图1框中所示裂纹，包括焊根处裂纹和焊趾处裂纹，而焊根处裂纹可能向桥面板扩展或者向U肋扩展.笔者所设计的疲劳试样主要……