我国钢桥面板疲劳裂纹及维修管理

我国钢桥面板疲劳裂纹及维修管理

前言我国钢桥面板应用历程我国钢桥面板疲劳裂纹举例钢桥面板设计，制造，安装和维修管理中应反思的问题目录

前言从上世纪90年代末至今，我国在不到20年的时期内建成了上百座钢桥面板大跨度钢桥，应用于悬索桥、斜拉桥的扁平钢箱梁和钢桁梁，以及钢拱桥，连续钢箱梁桥等，涉及公路桥、铁路桥、公铁两用桥。这一建设速度、数量、规模是世界上任何国家、任何地区在如此短的时期内都是无法相比的。然而，我国钢桥面板疲劳裂纹也是非常严重的，呈现普遍性、早发性、多发性、再现性等特点。国外早期（上世纪50年代~70年代）建设桥梁中出现了裂纹类型，我国出现了，国外没有的裂纹类型，我国也出现了。1.前言另外，国外钢桥面板应用初期，曾产生了大量的裂纹，后经持续不断的研究——改进——实桥检验，至上世纪80年末，已基本上走出了疲劳裂纹的阴影。我国钢桥面板的应用约滞后国外30~40年，理应吸取国外的教训和研究成果，走一条更便捷的路，然而，我国建设的许多大型桥梁，虽然也投入专项资金进行了研究和结构设计的改变，却都重现了国外早期桥梁的状态，甚至更严重。1.前言透过上述现象（或许我看得过于严重些），值得我们认真思考以下问题：（1）如何站在世界巨人肩上，踏下心来认真研究先进国家走过的历程，避开别人走过的弯路和失败的教训，虚心吸取成功的经验，走一条自己的健康发展之路。（2）认清钢桥面板（正交异性板）的结构特征、受力行为（变形、应变）、疲劳特点（多数为面外变形引发的疲劳裂纹）等方面与钢主梁/主桁的区别，以及目前我们在钢桥面板的设计、制造、架设、维修管理方面陷入的误区。1.前言2.钢桥面板应用历程2.1前期应用（1960年~1980年代）（1）1960年代建成的成都——昆明铁路（单线），位于山区，因工期紧迫，全线开工，部分小跨度桥梁要求预架，又受当时运输条件制约（现开公路、汽车载重量5t、8t），为此，建设了若干孔32m的栓焊桁梁，钢桥面板兼做道砟槽板。

这是我国首次应用钢正交异性板作为铁路桥面板，纵肋为板式肋，进行了正交异性板计算理论、全桥静力试验、防腐蚀方案等方面的研究，至今仍在使用，但钢桥面板腐蚀较严重。（2）1970年代，先后建成了32m铁路钢箱梁，3×64m连续钢箱梁研究。1976年建成了3×64m斜腿刚构单线铁路桥，钢桥面板箱梁，板式肋，道砟桥面，至今仍在使用。1980年代初，完成了跨度144m钢桁梁正交异性桥面板双线铁路桥的研究和设计，因故未建。（3）1980年代建成马房北江公路桥，跨长64m的钢箱梁，钢桥面板纵肋为L型，现仍在运营，但裂纹较严重。1987年建成了东营黄河公路桥，钢箱梁斜拉桥，纵向U肋，裂纹较严重。2.钢桥面板应用历程2.2近期应用（1990年以后）1996年至今建成了许多大跨度悬索桥和斜拉桥，加劲梁大部分为扁平钢箱梁，少部分为钢桁梁。随后钢桥面板陆续用于大跨度钢拱桥、连续钢箱梁桥、钢桁梁桥。涉及公路桥、公铁两用桥、铁路桥。纵向肋皆为U型肋，这些新建桥普遍产生了较严重的疲劳裂纹和桥面铺装层的病害。后建桥梁虽有不同的努力和改变，但疲劳裂纹并没有收敛的趋势。对于已产生裂纹的桥梁，也进行了加固，由于加固设计和施工不当，又产生了新的裂纹。3.我国钢桥面板疲劳裂纹举例3.1某悬索桥照片1裂纹裂透面板3.我国钢桥面板疲劳裂纹举例3.1某悬索桥照片2U肋与面板角焊缝（现场仰焊）裂纹3.我国钢桥面板疲劳裂纹举例3.1某悬索桥照片3U肋与面板角焊缝裂纹（裂透面板，漏水）3.我国钢桥面板疲劳裂纹举例3.1某悬索桥照片4U肋与面板嵌补段对接焊缝裂纹（挖补后产生新裂纹）3.我国钢桥面板疲劳裂纹举例3.1某悬索桥照片5横肋弧形切口处源于焊趾处裂纹3.我国钢桥面板疲劳裂纹举例3.1某悬索桥照片6横肋弧形切口处源于母材焰切缺欠处裂纹3.我国钢桥面板疲劳裂纹举例3.1某悬索桥照片7.1横肋与面板角焊缝（仰焊）裂纹照片7.2横肋与纵向U肋角焊缝（立焊）裂纹3.我国钢桥面板疲劳裂纹举例3.2某悬索桥照片8裂纹裂透面板3.我国钢桥面板疲劳裂纹举例3.2某悬索桥照片10U肋现场接头源于钢衬垫板对接焊处裂纹照片9U肋现场接头源于U肋与面板角焊缝（仰焊）处裂纹3.我国钢桥面板疲劳裂纹举例3.2XX桥（悬索桥，1999年通车）照片11U肋嵌补段钢衬垫板对接焊裂纹及与面板角焊缝裂纹照片12U肋嵌补段钢衬垫板对接焊裂纹3.我国钢桥面板疲劳裂纹举例3.2某悬索桥照片13U肋嵌补段外观及钢衬垫板对接焊裂纹3.我国钢渔桥面板准疲劳裂冶纹举例3.3某悬索打桥照片14攻U肋嵌页补段浆钢衬逗垫板柄对接惠焊裂挑纹照片15布U肋与面绩板角焊疏缝源于抄焊跟裂兵纹，已悄裂至焊宾缝表面3.我国行钢桥掉面板色疲劳胶裂纹境举例3.还3某悬索浊桥照片16伸U肋与泛面板链角焊佩缝源傲于焊馋跟裂汇纹照片17横肋与炒面板角驾焊缝（钓仰焊）寒处裂纹3.我国京钢桥抚面板已疲劳鞭裂纹析举例3.才3某悬呈索桥照片18纵隔粮板中俩断处渣沿焊站缝端谈部处吊裂纹（裂纹饭裂透上胖翼缘板生厚，漏剂水）照片19纵隔谅板中柱断处同沿焊亏缝端找部处复裂纹（裂搁纹向辉下翼勇缘板叔厚方椒向扩桃展）3.我国市钢桥差面板至疲劳油裂纹必举例3.吉4某斜显拉桥照片20桁式虫纵隔仰板外婚貌照片21桁式立纵隔碎板钢赠管与舌插入昏式节烤点板焊接处淡裂纹3.我国钢覆桥面板剩疲劳裂及纹举例3.啄4某斜拉况桥照片22桁式仍纵隔皆板与孙实腹胶式纵木隔板氧连接竿处，唯实腹剩纵隔诉板与横隔亦板连接糕一侧，港焊缝处凭裂纹3.我国钢稳桥面板肠疲劳裂丑纹举例3.4某斜拉然桥照片23裂纹同忌照片223.我国秘钢桥露面板斑疲劳哈裂纹买举例3.4某斜拉蜻桥照片24裂纹同遥图21（另忧一桥坚梁）3.我国情钢桥渐面板润疲劳羡裂纹铁举例3.5某斜拉粘桥照片25面板纵畏向对接榆焊缝过铁焊孔处井，源于旗横肋与莲面板角青焊缝端但部焊趾产处裂纹照片26桥面葬吊机修与面毙板连葵接处骡栓孔狠漏水3.我国钢共桥面板纺疲劳裂惊纹举例3.5某斜拉拳桥照片27横肋与积纵肋交驻叉部位源于弧积形切口乳处裂纹照片28横肋与省纵肋交茫叉部位源于阴弧形零切口础处裂宿纹3.我国钢混桥面板纷疲劳裂隔纹举例3.6某悬索贝桥照片29横肋与放纵肋交富叉部位何源于弧暖形切口愿处裂纹钥（弧形灿切口形谊状和尺串寸设置旅不当）3.我国贩钢桥奖面板最疲劳扎裂纹眨举例3.棋7某悬索缎桥照片30横肋与临竖向加屋劲肋连迈接焊缝兆处裂纹股（支座促位置、呀细节设敏计和焊扶接施工示不当）3.我国有钢桥唱面板仔疲劳言裂纹仔举例3.温7某悬歌索桥照片31竖肋与抚横肋连蛮接焊缝妈处裂纹税（支座聪位置、虑细节设页计和焊轻接施工扬不当）3.我国钢病桥面板妈疲劳裂荒纹举例3.7某悬索块桥照片32水平遭加劲盛肋连回接焊捞缝处雨裂纹牙（支土座位阀置、地细节危设计址和焊火接施价工不萄当）3.我国跪钢桥距面板奸疲劳丙裂纹谈举例3.忌7某悬索躬桥照片33加劲茎肋连叫接焊考缝处弯裂纹逃（支五座位种置、眯细节扒设计豪和焊燥接施汇工不殊当）3.我国圈钢桥动面板培疲劳盏裂纹北举例3.8某斜屿拉桥照片34桥面吉板U肋与思横隔洲板焊惨缝连区接弧形切口处狭裂纹（弧识形切口己形状、惭尺寸设蓬计不当阅）3.我国歇钢桥锁面板兵疲劳柄裂纹么举例3.桃8某斜豪拉桥照片35桥面板U肋与经横隔危板角疑焊缝弧形室切口乘处裂消纹（倘焊接适施工陪严重类不良启）3.我国钢醉桥面板辨疲劳裂鼓纹举例3.储8某斜水拉桥照片36桥面蔑板U肋与横青隔板弧形切绕口处裂远纹（弧恰形切口换细节设楼计、加转工和焊坝接不良横）3.我国鼓钢桥师面板垄疲劳怒裂纹足举例3.绳9某斜拉坡桥照片37桥面板U肋与究横隔隶板角焊缝偏连接弧貌形切口贴处裂纹姻（构造兄细节设签计不当灶）3.我国拉钢桥置面板膨疲劳扫裂纹券举例3.9某斜缺拉桥照片38桁架纵抓梁斜撑霸与水平价杆之间的确角焊缝处裂瞧纹（盘构造覆细节歪设计淡不当搞）3.我国钢辽桥面板脆疲劳裂疾纹举例3.气9某斜婚拉桥照片39底板U肋与滑横隔摇板连接焊缝弧形切久口处裂正纹（构签造细节赢设计不部当，加漠工焊接乓不良）目前告我国板钢桥峰面板臭疲劳票裂纹美的普常遍性芳、严需重性秧，后坏续新班建桥器梁疲惯劳裂题纹发扬生率令仍未归看到谷收敛慨趋势悔，迫事使我圈们面云对以潮下二炮项课垃题：新建桥膜梁如何蚊设计和在制造，泡避免产隶生疲劳诞裂纹。已发生吉疲劳裂裹纹的运唱营桥梁雁如何维隶修加固耗，恢复敲其健全鱼度。在谋求倦解决这裂二大课殿题之前坛，首先终应认识举钢桥面假板（正威交异性陵板）与沟钢主梁稍在结构的特征、洪受力行己为、疲晚劳裂纹嫩的特点陷等方面的区别；并借鉴先册进国家辆的研究障——改梢进——且实桥应仁用检验睡的经验陈。然后砌认真研劫究我国德钢桥面获板在设盈计、制好造、维愤修管理勿存在的享问题，走我村国自语己的麦钢桥虑面板捆钢桥末建设蛋之路城。4.钢桥面芦板设计筹、制造撕、安装喘和维修址管理中赌应反思足的问题（1）单废纯增甩加面房诚板厚宝度12m爱m→14m远m→16m悟m→18m兽m→20m查m（2）单漏纯增刚加纵违向U肋抗弯忽刚度30朵0x柳8x饶28森0(耗mm锄)3番00词x8惠x3终00撒(m批m)他3五00温x(柿8~者10咬)x脊28陕0(司mm被)增设小陶纵梁（3）单纯窄减小横既肋/横隔板苹间距4m→3.窃75遮mm→3.敌0m狐m→2.落5m取消厚主梁狮腹板冠，采警用实涂腹板偶横梁（4）面盗板厚去度、U肋刚度晶、横肋馆间距三逢者匹配粪设计不尸当。（5）面板假、U肋、岂横肋语三者河之间赖连接课的构城造细重节设袄计不幼当。4.钢桥面楚板设计废、制造朽、安装唱和维修签管理中援应反思盗的问题4.1钢桥仍面板垂设计温问题（6）不当穷的横肋/横隔泳板上努的弧专形切桨口形考状和招尺寸阀，面灾板处秃过大秋的过雅焊孔狼尺寸们。（7）任意炒改变钢完桥面板醉传力途娇径的典绸型事例某双层庄承载的心钢桁梁邪单面索济斜拉桥狮，斜拉推索吊在拿上层钢武桥面板柳中央的宴纵梁哪上。某5塔斜悄拉桥个，6跨连降续钢步箱梁商，在报中跨凶跨中捕最大届正弯蒙矩区符设置鼓纵向被伸缩散装置酷，伸阔缩小沸纵梁酸由钢参桥面歉板承辟力。某索支当撑桥钢蜂箱梁，神梁端塔做区设纵佣隔板，痕其余区赌域不设雾，造成摘传力中伤断，面骆板裂纹稻。一些索吉支承桥洪钢箱梁哪，无主些梁腹板度，仅有攻横隔板加，即非飞索支承租处也都折是实腹滩板横隔创板。4.钢桥面宵板设计约、制造舞、安装委和维修特管理中浮应反思辛的问题（8）避免穗钢箱梁砍制造单烈元、架塔设单元权的不合残理分割即应混避免蓄组装拍钢箱枪梁时左产生推连接超偏心孤而引盘起次伸弯矩敏；应验避免扑仰焊丽；应讽避免俭箱梁鸭节段步现场蛾接头义设置诱在最欧大正糠弯矩担区或瞒最大妇负弯他矩区燃。将横妥隔板应分解挪成上瞎、下圈横肋杠和腹歪板，啊上、专下横真肋划阳分给犁上、铲下板但单元宿件，间从而疫避免赛了仰道焊。4.钢桥茅面板近设计始、制册造、拨安装棉和维周修管砌理中弦应反锻思的鞭问题（1）钢桥滋面板疲护劳设计末方法与竖主梁的止区别基于怨钢桥汪面板症的结穿构特采征、过受力循行为剧、疲盘劳裂挽纹特狸点与炭主梁/主桁秃的不蕉同，低应采翅用不莲同的祥疲劳涨设计亮方法淋：钢主梁/主桁冰是主窗应力腰引起歌的疲若劳，榴应以栽采用滚构造效细节幕疲劳争应力过（断企面名尼义应还力）剃等级招设计冒法为活主，钩构造饮细节津疲劳绳抗力阀设计喊法为肝补充筒。钢桥面忙板是面砍外变形喷在焊接援连接约树束处产翻生的次船弯曲应鼠力集中崭而引发赴的裂纹迟，应采局用构造猴细节抗串疲劳设临计法，冲并选用运疲劳抗渡力较高腐的构造扶细节，缎不能硬利套构件阴名义应熄力的疲蜜劳检算多方法。（2）避栋免用枕强度身概念抖来代债替疲旺劳设宪计。4.钢桥怪面板豆设计荐、制供造、蜂安装咐和维仰修管披理中竿应反央思的屋问题4.2关于男钢桥抚面板弯的疲冤劳设缩慧计4.钢桥面磨板设计颤、制造眯、安装吵和维修愚管理中冈应反思浅的问题4.3关于钢肤桥面板研制造钢桥寒面板凤的制烤造质上量（缝几何脂精度形和焊受接质辜量）零与疲顾劳抗洗力密英切相盟关。戚钢桥蜘面板呀的制专造质涨量又贷必须拼与钢煤箱梁眨制造键结合池一起蕉考虑执。（1）钢虏箱梁还制造薄质量普应实泉施生悬产全佳过程谅控制至，包脂括正风确的川施工欧方案，从下贤料、喘组装貌和定隐位焊阴、焊蓬接施订工、秒焊接纹变形皂控制堤、检补验等几何尺扣寸精度听的全过因程控制迈，使各钢摩梁节段筹端口几速何精度劫（包括各纵向U肋对例接）笼控制察在统差一的众容许警误差蕉范围辣内，输避免拢连接贿偏心多产生低次弯吓矩。（2）提高沟焊工的击技能水扛平，确瞒保组装题定位焊敞、U肋与面底板角焊召缝的熔好透深度阅、过焊描孔和弧盲形切口栽处、焊谋端围焊孟等特殊部税位的焊接里质量。（3）避蜓免仰零焊。（4盘）合予理分浙割制跳造单快元和奏架设钓单元绣。最巧大限烧度减嘱少现共场焊音接的衣工作夕量。4.钢桥辨面板桑设计幸、制刷造、蚀安装迎和维留修管投理中勺应反纹思的宅问题4.摸4关于钢衔桥面板托试验研篇究（1）基右于钢惕桥面殃板的撇结构贿特征费、受中力行代为、慨疲劳槐裂纹盏部位朗，应划采用II饼W推荐辫的方三法采公用实派体元衫的3D是FEM法分钱析不义同裂废纹源泻的应宋变和耻变形请。（2）钢拦桥面叠板疲拳劳试跟验中叛应注绞意以湿下问册题避免肝用轴社向拉钉伸小谎试样挣来确阁定各西细节若的疲木劳抗引力。足尺断试样振应充砌分考圾