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桥隧工程

铺装层对钢桥面板横隔板处纵肋顶板连接细节

疲劳应力的影响分析

陆宇翔，王晓，谭邦宏

（广西交通设计集团有限公司，广西南宁530029）

摘要：为研究铺装层对横隔板处纵肋顶板连接细节疲劳应力的影响，文章基于热点应力评估方法，建立了包含该细节局部子模型

的有限元分析模型。数值模拟结果表明：在该模型结构尺寸下，考虑铺装层与顶板联合作用后，横隔板处纵肋顶板连接细节热点应

力幅由59.6MPa降至51.2MPa。考虑到大跨度桥梁环境状况复杂，建议疲劳设计时不考虑铺装层与顶板的联合作用。

关键词：钢桥面板；横隔板处纵肋顶板连接细节；铺装层；有限元；热点应力幅

中图分类号：U443.32文献标识码：ADOl：10.13282/j.cnki.Wccst.2024.08.041

文章编号：1673-4874(2024)08-0131-02

0引言目前研究文献中对第二种连接细节疲劳性能的研究较

多,缺少对横隔板处的疲劳性能及其失效机理的探究。

受材料强度的限制，大跨度桥梁一般采用钢桥形

纵肋顶板受第二体系影响，纵桥向支承于横隔板上。在

式。正交异性钢桥面板（简称钢桥面板）是钢桥的重要承

局部轮载作用下，横隔板处由于竖向支承较强，纵肋顶

载构件之一，其具有轻质高强、便于组装等显著优势，在

板在横隔板处呈现典型的固结梁约束特征。横隔板处

大跨度钢桥中应用非常广泛。钢板通过焊接工艺，在形

的双面焊内侧焊趾存在应力集中，是潜在疲劳裂纹萌

成钢桥面板的同时，也不可避免地引入了多个连接细节。

生区域。本文主要针对该位置疲劳应力幅进行分析。

目前焊接控制较为严格，焊接初始制造缺陷能够控制在钢桥面板横隔板处纵肋顶板连接细节及其疲劳裂纹如

合理范围内，各板件连接基本可靠，满足静力需求。随着图1所示。

高速公路重车比例的不断提高，钢桥面板各部位连接细

节的疲劳损伤加重，导致一定程度的疲劳开裂，对桥梁安

全构成严重威胁。顶板

相关文献表明1：在钢桥面板8类主要疲劳裂纹中，

纵肋顶板连接细节疲劳裂纹的占比为18.9%，占比相对横隔板

疲劳裂纹

较高。其中，横隔板位置更容易发生疲劳开裂。张清华纵肋

等[2基于深中通道钢桥面板模型试验验证了横隔板处纵图1钢桥面板横隔板处纵肋顶板连接焊接

肋顶板连接细节疲劳裂纹的存在并得到了疲劳抗力；曾细节及其疲劳裂纹示意图

志斌[3]对钢桥面板典型疲劳裂纹进行了分类，探析了产

生原因；郭亚文[41分析了横隔板处存在较大的焊接残余2分析方法

拉应力，轮载与焊接残余应力的耦合作用会导致该细节

钢结构疲劳性能评估涉及多种分析方法，目前国内

发生疲劳开裂；朱新安[5]基于ANSYS软件探析了未考虑

应用较多的两种分别为名义应力法和断裂力学法。名义

铺装层的横隔板处的疲劳应力；吕志林等[6]基于简化疲

应力法概念简单，在钢结构早期的疲劳分析中应用较为

劳试验模型探究了横隔板局部应力特征。以上研究大广泛，但由于名义应力位置难以确定，计算结果常常作为

多基于结构本身特性而开展