正交异性钢桥面系统设计与基本维护指南_报批稿

1、正交异性钢桥面系统的设计和基本维护指南（报批稿）Guideli nes for Desig n and Maintain ofOrthotropic Steel Deck中交公路规划设计院有限公司中国铁道科学研究院浙江省舟山连岛工程建设指挥部2010.09.25前言、八刖本指南针对正交异性钢桥面板的设计、加工制造和正交异性钢桥面板维护技术而编制。在制订过程中，积极借鉴了欧洲BS EN 1993-2:2006 Eurocode 3 Desig n of steel structuresPart 2:Steel bridges 、美国联邦州际公路与运输协会AASHTO LRFD Bridge De

2、sig n Specificatio ns和日本钢构造物 的疲劳设计指针同解说，参考根据国家科技支撑计划项目一一跨海特大跨径钢 箱梁悬索桥关键技术研究及工程示范-特大跨径悬索桥分体式钢箱梁成套技术研 究与示范（2008BAG07B04的科研成果，并考虑了当前的设计和制造水平及公路 运输的未来发展趋势。本指南主要内容包括：术语和定义、符号及代号、材料及连接方法、结构及 构造设计、疲劳设计强度、疲劳设计荷载、疲劳检算方法、加工质量要求以及基 本养护维修方法，可供公路桥梁中索支撑的连续钢箱梁或索支撑的连续钢桁梁的 正交异性钢桥面的设计和养护维修参考使用。本指南在执行过程中，如发现需要修改和补充之处，

3、请将意见及有关资料寄 交中交公路规划设计院有限公司（地址：北京市西城区德胜门外大街85号A607 邮编：100088 电子邮件：njsq1418。本指南由浙江省交通运输厅提出并归口。本指南由中交公路规划设计院有限公司、中国铁道科学研究院铁道建筑研究 所、浙江省舟山连岛工程建设指挥部起草。本指南主要起草人：崔冰、刘晓光、张胜利、张玉玲、陶晓燕、童育强、孑L 庆凯、崔鑫、赵欣欣、曾志斌、田越、荣振环、于旭东。本指南附录A为规范性附录。I目录目录冃U 言 I1 适用范围和主要内容 12 总则 13引用的规范及标准 14术语和定义 25符号及代号 46 材料 47结构及构造设计 68疲劳设计检算 11

4、9 力口工质量要求 1610基本养护维修方法 20附录A 23条文说明 24#正交异性钢桥面系统的设计和基本维护指南1 适用范围和主要内容本指南规定了正交异性钢桥面板的术语及定义、符号及代号、材料及连接方法、结 构及构造设计、疲劳设计强度、疲劳设计荷载、疲劳检算方法、加工质量要求以及基本 养护维修方法。本指南适用于公路桥梁连续钢箱梁或连续钢桁梁的正交异性钢桥面的设计和养护 维修。2 总则2.1 为规范目前国内对正交异性钢桥面的设计，贯彻国家有关技术政策和规范标准， 使正交异性钢桥面设计符合安全适用、技术先进、经济合理的要求，制定本指南。2.2 正交异性钢桥面应具有规定的强度、刚度（包括局部刚度

5、和整体刚度） 、稳定 性和耐久性，应按 100年设计使用年限设计。2.3 正交异性钢桥面由互为垂直的面板、纵肋和横肋组成，它作为局部受力构件既 承受车辆轮载的直接作用，同时又作为主梁的一部分参与主梁的共同工作。2.4 为保证钢桥面板具有必要的强度和刚度，降低面外变形引起的次应力，便于组 装和焊接，确保其疲劳耐久性和经济性，正交异性钢桥面的面板、纵肋、横肋应具有合 理的匹配性。2.5 正交异性钢桥面的设计要与架设方案统筹考虑， 应经济合理，便于加工、制造、 运输和安装，构造细节便于检查、养护和维修。2.6 正交异性钢桥面系统的设计除遵守本指南规定外， 尚应遵守国家现行的有关强 制性标准的规定。3

6、 引用的规范及标准下列文件中的条款通过本指南的引用而构成为本指南的条款。 凡标注日期的引用文 件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本指南。凡是不注 日期的引用文件，其最新版本适用于本指南。TB 10002.2-2005JTG D60-2004JTJ 025-86GB/T 714-2008GB 50017-2003BSEN1993-1-9:2005BS EN 1993-2:2006BS EN 10029:1991铁路桥梁钢结构设计规范 公路桥涵设计通用规范 公路桥涵钢结构及木结构设计规范 桥梁用结构钢 钢结构设计规范Eurocode3：Design of steel st

7、ructures Part 1-9：FatigueEurocode 3：Design of steel structuresPart 2 ：Steel bridgeTolerances on dimensions，shape and mass for hotrolled steel plates 3 mm thick or above日本钢构造协会编钢构造物的疲劳设计指针同解说SI Units Third Edition.2004 AASHTO LRFD Bridge Design Specifications1GB/T 1228-2006GB/T 1229-2006GB/T 1230-200

8、6钢结构用高强度大六角头螺栓 钢结构用高强度大六角头螺母 钢结构用高强度垫圈4 术语和定义以下术语和定义适用于本指南。4.1正交异性钢桥面板 orthotropic deck 为由开口或闭口钢肋焊接到钢板下面的加劲钢板组成的桥面板。4.2强度 strength 桥梁构件受力时抵抗破坏的能力。其值为在一定受力状态下，结构材料所能承受的 最大应力或构件所能承受的最大内力。4.3刚度 stiffness ，rigidity 桥梁结构或构件抵抗变形的能力。4.4变形 deformation 荷载引起的结构或构件中各点间的相对位移。可恢复的变形为弹性变形，不可恢复 的变形为塑性变形。4.5挠度 defl

9、ection 结构或构件在荷载作用下其轴线上各点在该点处横截面内产生的位移量。4.6应力幅 stress range 由通过荷载在构件或连接件中产生的最大应力与最小应力的代数差。4.7设计使用年限 design working life 设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按预定目的使用的年限。 本指南对正 交异性板设计使用年限规定为 100年。4.8疲劳 Fatigue 受拉结构部件在往复应力作用下，产生裂纹萌生和扩展的过程。4.9名义应力 Nominal stress根据弹性理论，不考虑应力集中计算得出的有潜在裂纹位置的基材或焊接连接处的 应力。4.10疲劳寿命 Fatigue lif

10、e 导致细节疲劳破坏的循环应力次数。4.11疲劳强度曲线 Fatigue strength curve 为描述应力幅和疲劳破坏循环次数之间的数值关系， 用于结构构造细节分类的疲劳 评定。5 符号及代号C法向应力；叭一主应力；(Tx 单元局部坐标X方向的法向应力；ay 单元局部坐标y方向的法向应力；Txy 单元局部坐标xy平面的剪应力；tv Von Mises 应力；Tw 弯曲应力；T剪应力；N 验算截面的计算轴向力；M 验算截面的计算弯矩；Q 验算截面的计算剪力；A验算截面的计算面积，受拉构件为净截面面积，受压构件为毛截面面积；W 验算截面处对主轴的计算截面抵抗矩，验算受拉翼缘为净截面抵抗矩；

11、验算受压翼缘为毛截面抵抗矩；为简化计，可按毛截面的重心轴计算；Sm 中性轴以上的毛截面对中性轴的面积矩；验算截面处腹板厚度；Im 毛截面惯性矩；Ct 剪应力分布不均匀时容许应力增大系数； t正应力幅； Tc 200万次对应的疲劳强度；E 钢材弹性模量；G 钢材剪切摸量；丫一泊松比；TEd 荷载组合下的名义应力；f yk 钢材的屈服强度。6 材料6.1 钢材6.1.1 正交异性钢桥面板的基本钢材应根据当地的最低设计温度， 选取满足桥梁设计要求的化学成份、力学性能、工艺性能及焊接性能，并应符合表6.1的规定表6.1正交异性钢桥面板的基本材料钢材牌号质量等级应符合的标准Q345 C、D、E 级低合金

12、高强度结构钢 (GB/T 1591-2008)Q345 qC、D、E 级桥梁用结构钢(GB/T 714-2008)Q370q C、D、E 级桥梁用结构钢(GB/T 714-2008)6.1.2钢材的基本容许应力应按照表 6.2的规定确定。表6.2钢材的基本容许应力序号应力种类单位钢材牌号Q345、Q345q Q370q1轴向应力c MPa2002102弯曲应力cw MPa2102203剪应力T MPa1201256.1.3钢材的弹性模量、剪切模量、泊松比可按照表6.3的规定确定表6.3钢材的弹性模量、剪切模量、泊松比弹性模量E (MPa)剪切模量G ( MPa)泊松比丫52.1 X10

13、6; 8.14X104 0.36.2连接材料6.2.1 焊接材料应与基材相匹配， 并应符合GB/T 5117-1995、GB/T 8110-2008的技术规定。6.2.2焊接工艺应根据设计要求通过焊接工艺评定。6.2.3焊接接头(包括焊缝金属和热影响区)冲击韧性不得低于母材标准。6.2.4工厂焊缝基本容许应力宜与基材相同，并不应大于基材的容许应力。6.2.5高强度螺栓的技术指标应符合钢结构用高强度大六角头螺栓(GB/T 1228-2006)的要求，螺母应符合钢结构用高强度大六角头螺母(GB/T 1229-2006)的要求，垫圈应符合钢结构用高强度垫圈(GB/T 1230-2006)的要求。6.

14、2.6高强度螺栓预拉力的设计值，应根据高强度螺栓的螺纹直径、性能等级按表6.4的规定确定。表6.4高强度螺栓预拉力的设计值螺纹直径M22 M24 M27 M30性能等级10.9S预拉力设计值(kN )200 240 290360627采用抗滑型高强度螺栓连接时，设计抗滑移系数采用0.457结构及构造设计7.1钢桥面板的刚度要求在桥梁设计使用年限内运输车辆最大轮载作用下，桥面板的变形曲率半径应>20m，纵肋间面板的相对挠度应<0.4mm，见图7.1。J7 7, " -Tvsjjr"7MT-E1车辆一：f = |1 /I 厂<1 i111/ -严卒鼻?二鼻_二

15、-1 亠彳厂F 兀y 亡厂-匕R>2C ma)局部刚度b )整体刚度图7.1钢桥面板的刚度要求7.2钢桥面板的强度要求7.2.1采用传统的方法分析一般把它分成三个结构体系加以研究：(1) 第一体系：由桥面板和纵肋组成主梁的上翼缘，与主梁一同构成主要承重构件 主梁体系。(2) 第二体系：由纵肋、横肋和桥面板组成的桥面系结构，其中桥面板被看成纵肋和 横肋的共同上翼缘。(3) 第三体系：仅指桥面板，它被视作支承在纵肋和横肋上的各向同性的连续板 板体系。桥面板的强度检算应满足表7.1的要求。表7.1强度计算公式计算应力的种类构件受力计算公式公式编号法向应力轴心受拉弓日6A公式（7-1）在一个主平

16、面内受弯曲M -W <6v公式（7-2 ）受压（或受拉）并在一个 主平面内受弯曲或与此相 当的偏心受压或偏心受拉 ±W 弓 6或°WAV V公式（7-3 ）剪应力受弯曲=QSm <C Tmax<CTIm $公式（7-4 ）换算应力受弯曲受压（或受拉）并受弯曲J / +3T <1.1 6或 1.16v公式（7-5）722采用有限元软件建模分析7.221对单元划分的规定：通过试算确定网格粗细，以检算部位应力计算结果的相对 误差收敛至5%以内为准，且应力斜率匀顺；对于长方形优先选用长方形单元，梯形和 扇形优先选用四边形单元；在隅角部等应力集中处，原则上不采

17、用三角形单元；对于圆 孔等曲线处，至少应在1/4圆上配置8个以上的单元。7.2.2.2有限元模型计算结果的判定一般部位的应力按以下两个公式进行检验。主应力6用公式（7-6 ）检验，对Von Mises应力按公式（7-7）检验。6 < 6公式（7-6 ）6 = 6； - 6x 6y + 6： + 3 Ty W1 .1 6公式（7-7 ）注：公式（7-7）中的6为设计规范中规定的材料容许应力。 对局部承受较大应力的单元， 上述容许值可乘1.1倍， 但不应超过材料的屈服强度 f yk。工作孔和圆弧处等次要构件在应力集中处的主应力6按公式（7-8 ）进行检验：6 < fyk公式（7-8 ）

18、7.3钢桥面板的有关构造要求7.3.1面板厚度t的要求如下：（1）重车道：当沥青混凝土铺装层厚度>70mm，t >14mm当沥青混凝土铺装层厚度>40mm，t >16mm纵肋腹板间距e与面板厚度t比值：e/t <25，推荐采用e/t = 21.4，建议e <300 （平面曲线桥，e可增加5%（2）人行道和维修车道:t >10mm , e/t <40 , e <600mm7.3.2纵肋型式及设置行车道部分建议采用U型闭口肋，纵肋厚度不得小于 8mm推荐U型闭口肋尺寸 300 X280 X8，斜度1: 4.308 ,U型闭口肋间距600mm人行

19、道部分可设置球扁钢肋或板 式肋。U型肋可根据钢材牌号选用冷弯或热弯成形加工工艺。为避免冷弯塑性变形对韧性 的过大影响，U型肋内侧半径R>4t，推荐采用R=5t。7.3. 3面板、纵肋匹配规定正交异性钢桥面板与U肋的匹配应满足公式（7-9）要求。tre3td ,eff h<400公式（7-9 ）7#式中：trU肋厚度（mm）;td,eff 桥面板有效厚度。当铺装层粘结足够有效时，可将部分铺装层厚度计入 桥面板有效厚度（mm）；eU肋腹板间距较大侧（mm）;hU肋腹板倾斜部分的长度（mm）7.2所示。e(mm)图7.2 e与h'的关系7.3.4横肋厚度及设置横肋腹板厚度不得小于

20、10mm纵肋处开孔以上高度与横肋总高度的比值不得大于0.4。横肋间距a : 2.5m <a <3.6m，横肋间距与纵肋弯曲刚度关系见图7.30 1_1100050001000015000纵向加劲肋惯性冲爲km*J20C-009#注：曲线A适用于行车道中除重车道外的所有纵肋; 曲线B适用于重车道上的纵肋; 该图适用于所有型式的纵肋。图7.3纵肋与横肋的关系7.3.5 U型肋与面板间的纵向角焊缝应保证必要的焊缝喉高不小于纵肋厚度，熔透深度不小于0.75倍纵肋厚度，并避免焊漏。具体构造见图7.4#图7.4纵肋与面板连接构造7.3.6纵肋贯穿横肋（端横肋除外），由于纵肋与面板角焊缝连续，横

21、肋角部应切角, 组装间隙应不大于1mm焊接时角部不得起熄弧，具体构造见图 7.5。#图7.5横肋与纵肋和面板交叉处构造细节#7.3.7肋与纵肋下翼缘相交处的弧形切口推荐尺寸及构造细节见图7.6A大样图7.6弧形切口推荐尺寸和构造细节7.3.8钢桥面板的现场横向接头的位置宜设在横肋间距的1/5处，面板横向焊缝应采用陶瓷衬垫全熔透对接焊，纵肋接头可采用焊接嵌补段连接与摩擦型高强螺栓连接两种方式，在满足相应加工工艺的前提下，建议采用摩擦型高强螺栓连接。，其接头的弧形切10mm图7.7钢桥面板的横向接头摩擦型高强螺栓连接7.3.9肋的接头应避开轮载的正下方位置,横肋接头可采用摩擦型高强螺栓连接或全熔n

22、'i.?i''1: eT 口'；心?町場舟邃工身- - -HTB魁/壬1透焊接，接头处设置的弧形切口长度应不大于a）高强度螺栓连接75mm建议取70mm）具体构造见图7.8。lm'面板Hli''、弋AI1/if打鬣J.IL对接悍横助b）全熔透对接焊连接（立焊） 横肋的连接图7.87.3.10横肋腹板上需设置竖向加劲肋时，不得焊接到桥面板上，具体构造见图7.9面板橫跡腹板竖向加劲助图7.9横肋腹板上竖向加劲肋构造7.3.11纵肋与端横肋垂直相交处的构造细节，可参考图 7.10，当纵肋与钢衬垫板组装 间隙不大于1.0mm，纵肋与端横肋组装间隙

23、为4.0 P.Omm时，纵肋与端横肋的连接可采 用钢衬垫板坡口全熔透角焊缝。面梅面板1 : 1 - I?F d1加/i O1I1Or1U肋图7.10纵肋与端隔板连接的构造7.3.12正交异性钢桥面上的附属设施、公用设施的支承、起吊用凸缘、桥面板或肋上的传剪器，应避免使用焊接。8疲劳设计检算8.1主要危险细节及其疲劳强度8.1.1正交异性钢桥面需要进行疲劳验算的细节见图8.1#2132注：1桥面板；2 纵肋和面板的焊缝；3 纵肋与横肋腹板的焊缝;4 横肋腹板的弧形缺口；5 纵肋接头；6 横肋接头；7 横肋与主梁腹板的焊缝;8 横肋腹板与面板的焊缝。图8.1正交异性桥面的主要危险构造细节8.1.2

24、钢桥面板主要危险细节的疲劳强度设计等级见表8.1表8.1钢桥面板主要危险细节的疲劳强度设计等级#2#2序号部位Aoc (2X 10次)(MPa)构造细节说明#21桥面板90面板纵向焊缝全熔透单侧V型对接焊，含有起熄弧。用面板正应力幅厶b验算#2#2纵肋和面板的焊缝70部分熔透坡口焊，焊透深度 身5%肋板厚度，焊喉高a渤板厚度。用板弯曲引起的应力幅厶 0验算纵肋与横肋腹板的焊缝69纵肋/纵梁连续，横肋/横梁腹板上开弧形缺口用纵肋正应力幅厶O验算15序号部位氐(2X 10次)(MPa)构造细节说明4横肋腹板的 弧形缺口71-用考虑了空腹板梁影响的弧形缺口处最 小截面的计算正应力幅厶b进行验算

25、65;Uf /j_Ak '+ - - l.横肋腹板缺口最小截面5纵肋接头72-111i111 1-L-L111钢衬垫组装间隙0.5mm0 用正应力幅 b进行验算U肋钢衬垫板单侧V形对接焊110用毛截面积计算的正应力幅b 进行验算-1/4-411* + *+44444=1U肋摩擦型高强螺栓双面拼接6横肋接头110r_ - H -71- jo采用埋弧自动焊，焊缝背面必须清除影响 焊接的焊瘤、熔渣、焊根等缺陷。7横肋与主梁 腹板的焊缝917焊缝端部至腹板表面应匀顺过渡，对起弧 和熄弧处进行磨修，在腹板侧，受拉区不 得有咬肉。/ /1118横肋腹板与 面板的焊缝91Lz_-'1焊趾处不

26、允许有咬肉，对起焊和熄焊处进 行修磨。用面板正应力幅厶b验算8.2疲劳荷载8.2.1疲劳荷载模型见图8.2#50kN90kN.3m90kN100kN3.5m7.0m8.2.2轮胎着地面见图8.3。0.3m顺桥方向0.6m（车辆前进方向）厂图8.3轮胎着地面示意图17#8.2.3交通量等级正交异性桥面板疲劳验算的交通量可按车重3吨以上的车辆总数计算8.2.4轮轴横向位置分布对于承受局部轮载的钢正交异桥面板的某些危险细节，需考虑轮轴位置的横向分布 的等效损伤影响。轮轴横向分布及其发生率的实测统计值.如图8.4所示。图8.4轮轴中心线横面位置分布发生率8.2.5冲击系数用于疲劳评定的冲击系数暂取1+

27、（1=1.158.3疲劳检算方法疲劳检算依据公式8-1进行：YFf入（公式8-1）YMfYFf 疲劳荷载分项系数，一般取1.0；入一一100年使用年限损伤修正系数，参考取值见表8.2;入2 多车道并线影响系数，见表8.3; c疲劳车作用下检算部位计算应力幅；注：对疲劳检算计算模型的要求与强度检算相同。©为冲击系数（1+卩），可取1.15;YMf疲劳抗力分项系数，取1.0； c 疲劳设计容许应力幅，见表 8.1 o表8.2损伤修正系数入影响线长度（m）3吨以上车辆占总交通量的 20%3吨以上车辆占总交诵量的30%8万辆/日6万辆/日4.5万辆/日8万辆/ 日6万辆/日 4.5万辆/ 日

28、11.481.351.231.941.761.6021.421.291.171.851.681.5331.291.181.071.691.531.3941.171.070.971.531.391.2751.101.000.911.441.311.1861.121.010.921.461.321.2171.121.020.931.461.321.2081.080.980.891.411.281.1791.080.980.901.411.291.17101.101.00.911.441.311.19111.141.040.951.491.361.24121.141.030.941.491.351.

29、23131.181.070.981.541.401.27141.181.070.981.541.401.28注：本表根据已有统计资料中的重车比例归纳给出上述两种重车比例情况下的损伤修正系数。对于 超过表中所列两种重车比例的运输条件，需按照新的重车比例经累积损伤计算后制订相应规定。表8.3多车道并线影响系数b容纳货车的车道数1车道2车道茅车道1.441.37 1.349加工质量要求9.1板块的容许误差见表9.1,制造允许误差见表9.2。U型肋在一个梁段长度内不允许有工厂拼接缝，顶底板在一个梁段内不得有横向工 厂拼接缝。19表9.1板块的容许误差#部件长度/高度宽度平直度备注(1)经过切割矫平后的

30、面板& 2 wn1测量长度1000mm2面板3最大间隙1mm长度和宽度包括预留的收缩量和完 成焊接准备的量#(2)成形后的剖面I.-一 j 1最大间隙L/1000板厚t >6mm冷成形时，要选择适合的材料。在冷弯区域r /t >4。轮廓的端部要用肉眼检查裂纹， 值得 怀疑的地方用PT检测。21#3)两侧焊接的板条肋板厚t >10mmI +5 iron' Dmmr :一 ，一一十 一一 ,血厂I.1最大间隙L/1000#构造细节简图及允许误差1）没有垫板时的面板连接2）有垫板时的面板连接3）纵肋与面板连接（全自动焊接）表9.2制造允许误差CTx & mm

31、图式说明备注1 为错边 W0.5mm(t < 25mm)wi.Omm(t >25mm) 1为连续定位焊 2为错边<0.5mm 焊缝坡口加工和坡口角度a取决于焊接工序。 金属衬垫的接头须开坡口对接 焊。 焊前应打磨掉由于定位焊造成 的裂纹。 在焊接结束或者开始时，在焊接 进行到中间时，分别进行两次宏观 截面测试 宏观截面测试仅仅从焊接中间 选取23#4）纵肋与纵肋连接（带拼接板）rsn illif i|111117k !1>200mrr >3O0rnm >2fl0nriT A为现场焊 B为工厂焊 纵肋与拼接板的组装间隙<2mm5）纵肋与纵肋连接 （不带拼

32、接板） 1为连续定位焊 2为组装间隙2mm焊缝坡口加工和坡口角度 a取决 于焊接工序，间隙宽度的大小取决 于板厚。-26）纵肋与横梁连接1为组装间隙W3mm 间隙宽度s 2mm时，分析采用焊喉深度a = anom ； 间隙宽度s 2mm时，分析采 用焊喉深度a = anom +（S - 2）； 最小焊喉深度 a = 4mm； 挖孔边缘没有咬边。甘7）纵肋与横梁连接(1.-1为组装间隙1mm 根据分析决定角焊缝的焊喉深 度 横梁腹板开口边缘应该圆滑。8）横梁腹板与面板连接hr'-'Vr'"'r*BlJJ 、/g 一JIa.1为组装间隙1mm根据分析决定角

33、焊缝的焊喉深度2510 基本养护维修方法10.1 正交异性钢桥面板养护的目的是尽可能地保护桥梁并保证其使用安全性， 养护在性 质上是保护性的，包含重复性任务，分为保养和小修两种。养护应从新桥建成通车开始， 贯穿于整个使用期间。10.2 正交异性钢桥面板的维修是对其一般性损伤进行修理或对较大的损伤进行综合治 理，目的是尽可能的维持桥梁运营。维修是不定期的、有针对性的进行，主要是修补已 发生损伤的部位，减少未来养护成本，以及延长桥梁服务寿命。维修通常应由检测和评 定的结论来确定，所要求的工作深度及主要工程量由结构定期检测或特殊检测评定后加 以确定。维修应在充分研究论证的基础上进行。10.3 正交异

34、性钢桥面板的检查分为日常检查、定期检查和特殊检查。10.4 正交异性钢桥面板的日常检查主要是巡视， 用目视的方法进行。检查内容包括桥面 铺装层有无车辙、推移、隆起等病害；正交异性钢桥面板内表面焊缝有无肉眼可见的裂 纹、有无生锈痕迹等；工地接头高强度螺栓有无锈迹等。10.5 正交异性钢桥面板应定期进行全面检查，手段包括测量、小锤敲击、数码照相等， 定期检查包括以下几个方面的内容：10.5.1 桥面铺装层的状况，特别是纵向车辙裂纹等，并记录病害发展状况；10.5.2 涂装表面质量，有无剥落等病害。10.5.3 焊缝有无裂纹，如有裂纹，测量其长度，记录裂纹扩展状况。10.5.4 工地接头高强度螺栓有

35、无脱落或松动。10.6 正交异性钢桥面板的特殊检查主要是采用无损检测的方法， 重点检查易出现裂纹部 位有无裂纹，以及裂纹的深度和长度，并记录裂纹扩展状况。常用的无损检测包括磁粉 探伤、超声波探伤和射线探伤。无损检测应由专业检测结构进行，并出具检测报告。10.7 定期全面检查宜每年一次，特殊检查应视实际需要而定，而且应由具有相应资质和 能力的单位来承担，做到有问题早发现，早处理。在检查的基础上，分析病害，摸清维 修、中修、大修加固的工作量，再分轻重缓急分别去安排相应的工作计划与资金。10.8 对于出现裂纹的既有钢桥面板，应由专业机构研究维修和加固的方法， 尽量恢复桥 梁的正常使用功能，延长桥梁的

36、使用寿命，确保行车安全。10.9 疲劳裂纹成因及分布10.9.1 由于反复作用的汽车活载，特别是超载车辆的作用，同时由于正交异性钢桥面某 些构造细节本身（包括制造因素）的影响，在关键构造细节处会产生较大的循环应力集中。在目前已建成运营的正交异性钢桥面板中，常见的疲劳裂纹形式可以归纳为以下 17种，具体分布情况见图10.1。©、©纵肋现场钢衬垫对接焊缝处；纵肋与面板间的角焊缝焊跟处裂纹；面板与竖向加劲肋角焊缝端部焊趾处裂纹;面板与角撑板间角焊缝焊趾处裂纹；横肋与纵肋交叉处，弧形缺口母材处裂纹;横肋与角撑角焊缝处裂纹；端横梁与纵肋角焊缝处裂纹；迤横肋下翼缘与竖向加劲肋角焊缝处裂

37、纹；注：面板纵向对接焊缝裂纹；纵肋与面板间的角焊缝焊趾处裂纹；横肋与面板间角焊缝焊趾处裂纹；面板与竖向加劲肋侧面角焊缝焊趾处裂纹;横肋与纵肋交叉处，横肋侧焊趾处裂纹； 纵肋与横肋角焊缝处横肋焊趾处裂纹； 竖向加劲肋与角撑板角焊缝处裂纹； 横肋下翼缘与腹板角焊缝端部裂纹； 箱内横撑节点板处裂纹。釦27图10.1钢桥面板各种裂纹的汇总一类10.9.2根据疲劳裂纹的成因不同，可以将正交异性钢桥面板的疲劳裂纹分为两类， 是由于主应力引起的裂纹，它主要由板件平面内的变幅应力引起，如纵肋现场焊接接头 处；另一类是由面外变形产生的次应力引起的裂纹，如纵肋与面板焊接连接处、纵肋与 横肋交叉连接处、横肋的腹板竖

38、向加劲肋与面板焊接连接处。这四种典型裂纹是迄今为 止发现的数量最多的裂纹形式，在日常的检查维修中应引起足够的重视。10.10对于钢桥面板个别焊接连接部位出现的疲劳裂纹，可采用碳弧气刨的方法去除裂 纹，然后重新焊接。10.11对于纵肋或横肋等部位母材上出现的少量疲劳裂纹，作为应急措施，可在裂纹发 展前端钻止裂孔，以阻止裂纹的进一步扩展。10.12对于预料会重复发生裂纹的部位，可采取改进构造细节的方法；对于因裂纹扩展 而造成结构断面削弱较大的部位，可采用增加拼接钢板，然后高强度螺栓连接的方法进 行补强。10.13 若钢桥面板出现大量疲劳裂纹，则需要增强其局部刚度，建议改进铺装层结构， 以减小整个钢

39、桥面板所有部位的应力，或直接对发生疲劳裂纹的局部进行补强加固。10.14 目前国内外正在研究的改进铺装层结构的方法包括加筋高性能混凝土铺装、夹心 钢板系统、钢纤维加强混凝土铺装、聚合物改性混凝土铺装等，具体采用何种方案，应 由设计单位针对具体情况详细计算研究后确定。29附录 A（规范性附录）用词说明A.1 为便于在执行本指南条文时区别对待， 对要求严格程度不同的用词说明如下：1）表示很严格，非这样做不可的：正面词采用“必须” ；反面词采用“严禁” 。2）表示严格，在正常情况下均应这样做的： 正面词采用“应”；反面词采用“不应”或“不得” 。3）表示允许稍有选择，在条件许可时，首先应这样做的：

40、正面词采用“宜”；反面词采用“不宜” 。4）表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可” 。A.2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为：“应按执行”或“应符合的规定（或要求）”。#正交异性钢桥面系统设计与基本维护指南条文说明本条文说明系对重点条文的编制依据、 存在的问题以及在执行中应注意的事项等予 以说明。为了减少篇幅，只列条文号，未抄录原条文。6.1.2依照国标(GB/T714-2008)，钢材基本容许应力对屈服强度的安全系数采用1.7左右，对抗拉强度的安全系数采用2.5左右。容许轴向应力依据 匹/1.7或/2.5近似取用。容许弯曲应力依据通常习惯定为容许轴向应力的1.05倍。容许剪应

41、力以容许轴向应力的1/3 =0.6倍为准。当E = 2.1 X05MPa ，泊松比丫0.3时，则6.1.3 剪切模量G= E2(1 + V2102(1+0.3)8.1 x104MPa。7.3.1在国内，2000年以前建造的桥梁的正交异性桥面多采用的是12mm厚的面板，今天几乎这些桥梁的铺装层都存在一定问题。自从2001年建成的南京二桥，采用14mn面板，上面铺装50mm厚环氧沥青之后，桥面铺装层很少出现问题。国内由于考虑超载问 题，近来新建的一些工程多是采用 e/t =21.4，例如西堠门公路桥、南京四桥等。从目前的试验情况来看，这样的匹配能够满足耐久性要求。8.1.2通过对以往正交异性板桥面

42、出现的裂纹的分布情况看，正交异性桥面的裂纹主要 集中在：桥面板、纵肋和面板的焊缝、纵肋与横肋腹板的焊缝、横肋腹板的弧形缺口、 纵肋接头、横肋接头、横肋与主梁腹板的焊缝、横肋腹板与面板的焊缝这 8个部位。其 中横肋接头、横肋与主梁腹板的焊缝、横肋腹板与面板的焊缝分别参看TB10002.2-2005铁路桥梁钢结构设计规范中的腹板对接焊缝与角焊缝交叉、板梁竖 向加劲肋与腹板连接焊缝端部、横向角接焊缝，200万次的疲劳容许应力幅分别为 110MPa、91MPa、91MPa。对纵肋接头构造，目前一般采用两种连接方式，一种为钢衬垫板连接，一种为摩擦 型高强螺栓连接。采用摩擦型高强螺栓连接构造，它的200万

43、次的疲劳容许应力幅可以按照TB10002.2-2005铁路桥梁钢结构设计规范中的高强螺栓连接的构造。本次研 究针对钢衬垫板连接这种构造进行了试验，建议该构造细节的疲劳强度可遵循铁路桥 梁钢结构设计规范规定的72MPa。对纵肋与面板纵向连接焊缝构造，通过疲劳试验得到该构造细节的疲劳抗力推荐值为 70MPa。对横隔板弧形开口连接构造，Eurocode3规定为71 MPa,日本规范规定为65 MPa。 我国最新修订的铁路桥梁钢结构设计规范规定为45 MPa，但该数据只针对全截面受拉。根据全截面受拉和相同应力下弯曲疲劳试验结果对比研究成果，可得到45MPa全截面受拉相应的弯曲疲劳抗力为 69MPa。8

44、.2.1在以往我国公路桥梁的设计中一直没有疲劳荷载可以遵循，中交规划设计院牵头 组织了正交异性钢桥面板荷载调查与疲劳荷载研究。在该研究中选取了江阴长江大 桥、南京长江三桥、虎门大桥和南京长江二桥四座桥梁作为调查对象，针对这四座桥梁 的货车轴重统计分析结果，将车辆分为11种类型。根据疲劳累计损伤假设，得到不同类型车型对正交异性桥面板损伤度的影响程度，通过结果得出前轴为单轴双轮，中轴为 单轴四轮，后轴组为双联轴八轮的四轴货车对疲劳损伤影响程度超过40%。同时根据车辆轴距统计分析，四轴货车的相邻平均轴距分别为 3.5、7.0和1.3m，所以选择该车型作 为正交异性桥面板疲劳荷载车辆模型。8.3 (1

45、)修正系数 入的确定设计使用年限内荷载谱计算根据公路工程技术标准(JTG B01-2003 )中将公路根据功能和适应的交通量分 为五个等级，其中高速公路为专供汽车分向、分车道行驶并应全部控制出入的多车道公 路,六车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量4500080000辆，八车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量60000100000辆，各汽车代表车型与车辆折算系数见表 8.3-1。表8.3-1各汽车代表车型与车辆折算系数汽车代表车型车辆折算系数说明小客车1.0<19座的客车和载重量 <2t的货车中型车1.5>19座的客车和载重量 &g

46、t;2t<7t的货车大型车2.0载重量>7t<4t的货车拖挂车3.0载重量>14t的货车根据城市道路桥梁的疲劳荷载谱一文，研究人员曾在 1994年和1995年以上海 市某路段的地面道路桥梁为例，通过现场交通调查，依据等效的疲劳损伤原理将由多类 日常运营车辆组成的荷载频值谱简化成由少数几类模型车辆组成的荷载频值谱。如今， 我们在没有合适的车辆荷载频值谱使用的情况下，可以借鉴其研究成果。在该次调查统计中，研究人员将出现的车辆类型分为19类，轻小型客货车、大客车、中型货车、重型货车、平板车等等，现场连续观测 24或12小时，统计车辆数量并记录下每类车辆中 出现频率较高的车型。

47、以出现率最高的车型作为该类车辆的代表，依据车辆技术手册确 定它们的轴重、轴距和轮距。最终得出轻小型客货车占总交通量的比率为79.83%，但由于此类车辆总重小于 30kN，对钢桥疲劳损伤的影响很小，故忽略不计这类车辆，英 国桥规BS5400也做了如此处理。为了简化模型车辆荷载频值谱，将其余18类车辆按照 等效疲劳损伤原理进行简化，最终整理得到模型车辆荷载频值谱见表8.3-2，同时考虑各地桥梁运营特点不同，有的桥梁总重大于 30kN的车辆所占比例会有所提高，但总的 模型车辆类型不会有太大的改变，因此偏于安全地将模型车辆占总交通量的比率进行了 调整，调整到30%，则其模型车辆荷载频值谱见表 8.3-

48、3。表8.3-2模型车辆荷载频值谱表8.3-3调整的模型车辆荷载频值谱模型车辆 代号轴 数图式（轴重：kN，轴距：m）总重kN占总交通量 的比率（）M1 2306090 14.5814.0f辆折算系数可近似推算出每条车道可引起疲劳的车辆的日交通量， 其中中型车和大型车 相对于小客车的折算系数分别为1.5和2.0,因此折中取1.75,则每日每车道可引起疲劳 的车辆交通量计算公式如下：v = (V Xp f) *1.75式中：v每日每车道可引起疲劳的车辆交通量；V 各种汽车折合成小客车的年平均日交通量；p模型车辆占总交通量的比率；m车道数。虽然八车道的年平均日交通量大于六车道，但其每车道相应的日交

49、通量要小于六车道或者相当，因此以六车道高速公路的年平均日交通量为计算基础，根据上式可推算出 六车道，日交通量为45000、60000和80000辆时每日每车道可引起疲劳的车辆交通量， 见表8.3-4。表8.3-4每日每车道可引起疲劳的车辆交通量模型车 辆所占 比例年平均日交诵量8万辆6万辆4.5万辆20.17% 1523辆 1143辆857辆30% 22(16辆 1714辆 1286辆使用年限内荷载效应比频谱计算 荷载效应比频谱是根据模型车辆通过桥梁， 按进行疲劳检算部位的影响线计算的应 力或者弯矩的变化情况，以车辆前进的距离为横坐标，应力或弯矩大小为纵坐标，绘制 成应力或弯矩历程曲线，用雨流计数法整理就得到应力谱或弯矩谱。将疲劳荷载谱中的 应力或弯矩除以该部位用疲劳车加载计算得的最大应力 （或弯矩） 与最小应力（或弯矩） 之差就得到应力比或弯矩比Pi, Pi称为荷载效应比，以荷载效应比为横坐标，发生次数 为纵坐标所组成的表称为荷载效应比频谱。