钢桥面板顶板与U肋焊缝裂纹类型及扩展特征

傅 慧, 吉伯海, 徐 捷, 袁周致远

(河海大学土木与交通学院, 南京 210098)

正交异性钢桥面板因具有良好的力学性能和社会经济价值, 被广泛应用于大跨径斜拉桥和悬索桥结构中[1]．但其构造复杂、焊缝较多,易产生应力集中、疲劳开裂等问题[2-3]．顶板与U肋连接焊缝是疲劳易损的典型部位．该部位的疲劳裂纹易萌生于顶板焊根或焊趾处[4-5], 类型复杂多样, 且扩展迅速．裂纹若贯穿焊缝会导致构件断裂, 减小局部刚度,影响结构受力; 若贯穿顶板会导致铺装层损坏,引发渗水锈蚀、涂层劣化等病害．对此, 国内外学者研发了多种钢桥面板疲劳裂纹修复技术[6-9], 但针对顶板与U肋焊缝裂纹的维修方案较少．相关研究表明,除顶板弯曲荷载作用外,焊接约束使刚度不同的顶板与U肋产生不同程度的面外变形, 焊缝局部产生的次应力也是导致该处易疲劳开裂的原因[10]．为进一步分析荷载位置对受力和变形的影响, 孔祥明等[11]研究了不同车载工况下顶板与U肋连接处变形及疲劳应力分布情况; 徐捷等[12]通过施加简单变形工况,依据焊缝局部区域应力变形特征判断顶板与U肋焊缝疲劳裂纹易萌生位置,预测了初期裂纹走向．目前,不同轮载作用位置对该部位裂纹萌生的影响以及面外变形类型与裂纹扩展特征的对应关系尚不明确．对此,本文拟通过建立正交异性钢桥面板节段模型并施加车轮荷载,对比不同轮载横向作用位置下顶板与U肋焊缝处最大主……