2014年3月-我國钢桥面板疲劳裂纹的思考.ppt

3.我国钢桥面板疲劳裂纹举例 3.7 某悬索桥 照片33 加劲肋连接焊缝处裂纹（支座位置、细节设计和焊接施工不当） 3.我国钢桥面板疲劳裂纹举例 3.8 某斜拉桥 照片34 桥面板U肋与横隔板焊缝连接弧形切口处裂纹（弧形切口形状、尺寸设计不当） 3.我国钢桥面板疲劳裂纹举例 3.8 某斜拉桥 照片35 桥面板U肋与横隔板角焊缝弧形切口处裂纹（焊接施工严重不良） 3.我国钢桥面板疲劳裂纹举例 3.8 某斜拉桥 照片36 桥面板U肋与横隔板弧形切口处裂纹（弧形切口细节设计、加工和焊接不良） 3.我国钢桥面板疲劳裂纹举例 3.9 某斜拉桥 照片37 桥面板U肋与横隔板角焊缝连接弧形切口处裂纹（构造细节设计不当） 3.我国钢桥面板疲劳裂纹举例 3.9 某斜拉桥 照片38 桁架纵梁斜撑与水平杆之间的角焊缝处裂纹（构造细节设计不当） 3.我国钢桥面板疲劳裂纹举例 3.9 某斜拉桥 照片39 底板U肋与横隔板连接焊缝弧形切口处裂纹（构造细节设计不当，加工焊接不良） 目前我国钢桥面板疲劳裂纹的普遍性、严重性，后续新建桥梁疲劳裂纹发生率仍未看到收敛趋势，迫使我们面对以下二项课题： 新建桥梁如何设计和制造，避免产生疲劳裂纹。 已发生疲劳裂纹的运营桥梁如何维修加固，恢复其健全度。 在谋求解决这二大课题之前，首先应认识钢桥面板（正交异性板）与钢主梁在结构特征、受力行为、疲劳裂纹的特点等方面的区别；并借鉴先进国家的研究——改进——实桥应用检验的经验。然后认真研究我国钢桥面板在设计、制造、维修管理存在的问题，走我国自己的钢桥面板钢桥建设之路。 4.钢桥面板设计、制造、安装和维修管理中应反思的问题 （1）单纯增加面板厚度 12mm→14mm→16mm→18mm→20mm （2）单纯增加纵向U肋抗弯刚度 300x8x280(mm)?300x8x300(mm)?300x(8~10)x280(mm) 增设小纵梁 （3）单纯减小横肋/横隔板间距 4m→3.75mm→3.0mm→2.5m 取消主梁腹板，采用实腹板横梁 （4）面板厚度、U肋刚度、横肋间距三者匹配设计不当。 （5）面板、U肋、横肋三者之间连接的构造细节设计不当。 4.钢桥面板设计、制造、安装和维修管理中应反思的问题 4.1 钢桥面板设计问题 （6）不当的横肋/横隔板上的弧形切口形状和尺寸，面板处过大的过焊孔尺寸。 （7）任意改变钢桥面板传力途径的典型事例 某双层承载的钢桁梁单面索斜拉桥，斜拉索吊在上层钢桥面板中央的 纵梁上。 某5塔斜拉桥，6跨连续钢箱梁，在中跨跨中最大正弯矩区设置纵向伸缩装置，伸缩小纵梁由钢桥面板承力。 某索支撑桥钢箱梁，梁端塔区设纵隔板，其余区域不设，造成传力中断，面板裂纹。 一些索支承桥钢箱梁，无主梁腹板，仅有横隔板，即非索支承处也都是实腹板横隔板。 4.钢桥面板设计、制造、安装和维修管理中应反思的问题 （8）避免钢箱梁制造单元、架设单元的不合理分割 即应避免组装钢箱梁时产生连接偏心而引起次弯矩；应避免仰焊；应避免箱梁节段现场接头设置在最大正弯矩区或最大负弯矩区。 将横隔板分解成上、下横肋和腹板，上、下横肋划分给上、下板单元件，从而避免了仰焊。 4.钢桥面板设计、制造、安装和维修管理中应反思的问题 （1）钢桥面板疲劳设计方法与主梁的区别 基于钢桥面板的结构特征、受力行为、疲劳裂纹特点与主梁/主桁的不同，应采用不同的疲劳设计方法： 钢主梁/主桁是主应力引起的疲劳，应以采用构造细节疲劳应力（断面名义应力）等级设计法为主，构造细节疲劳抗力设计法为补充。 钢桥面板是面外变形在焊接连接约束处产生的次弯曲应力集中而引发的裂纹，应采用构造细节抗疲劳设计法，并选用疲劳抗力较高的构造细节，不能硬套构件名义应力的疲劳检算方法。 （2）避免用强度概念来代替疲劳设计。 4.钢桥面板设计、制造、安装和维修管理中应反思的问题 4.2 关于钢桥面板的疲劳设计 4.钢桥面板设计、制造、安装和维修管理中应反思的问题 4.3 关于钢桥面板制造 钢桥面板的制造质量（几何精度和焊接质量）与疲劳抗力密切相关。钢桥面板的制造质量又必须与钢箱梁制造结合一起考虑。 （1）钢箱梁制造质量应实施生产全过程控制，包括正确的施工方案，从下料、组装和定位焊、焊接施工、焊接变形控制、检验等几何尺寸精度的全过程控制，使各钢梁节段端口几何精度（包括各纵向U肋对接）控制在统一的容许误差范围内，避免连接偏心产生次弯矩。 （2）提高焊工的技能水平，确保组装定位焊、U肋与面板角焊缝的熔透深度、过焊孔和弧形切口处、焊端围焊等特殊部位的焊接质量。 （3）避免仰焊。 （4）合理分割制造单元和架设单元。最大限度减少现场焊接的工作量。 4.钢桥面板设计、制造、安装和维修管理