公路正交异性钢桥面板细节疲劳研究

何东升，肖海珠，张晓勇

(中铁大桥勘测设计院集团有限公司，湖北　武汉　430056)



公路正交异性钢桥面板细节疲劳研究

何东升，肖海珠，张晓勇

(中铁大桥勘测设计院集团有限公司，湖北武汉430056)

为了给公路正交异性钢桥面板的设计提供建议，基于热点应力法，通过建立精细化有限元模型，分析了焊缝细节的疲劳应力幅，计算结果表明U肋与横梁切口处、顶板与U肋焊缝处为疲劳开裂的薄弱环节。探讨了这两类细节易于开裂的内在原因，并通过参数对比发现：增大截面尺寸和顶板厚度、增设U肋内隔板有利于缓解切口处U肋疲劳应力；而横梁间距由3 m增大到4.5 m后，切口处沿肋壁竖向的疲劳应力幅增幅为109%；增加顶板厚度和减少U肋开口宽度能改善顶板与U肋焊接处疲劳应力幅。

桥梁工程；疲劳；热点应力法；正交异性钢桥面板；焊缝细节；

0　引言

正交异性钢桥面板的疲劳开裂问题是一大顽疾。英国Seven桥通车5 a后便发现首条疲劳裂缝[1]，此后世界上一些主要的国家均发现了钢桥面板疲劳开裂的事例。目前，对正交异性桥面板疲劳问题的研究已经成为桥梁建设中的热点。

日本钢结构委员会厚板焊接接头调查研究分委员会曾于2007年对日本阪神高速公路和首都高速公路钢桥面板钢桥的疲劳裂纹进行过统计，发现纵肋对接焊接头部位、纵肋与面板焊接连接部位、主梁腹板竖向加劲肋与面板焊接连接部位、纵肋与横肋交叉部位出现疲劳裂纹分别占疲劳裂纹总数的3.6%,9.7%,20.9%,56.3%[2]。……