正交异性钢桥面板疲劳裂纹的维修加固方法.docx

科 研 开 发正交异性钢桥面板疲劳裂纹的维修加固方法 曾 志 斌（中国铁道科学研究院铁道建筑研究所，北京１０００８１）摘 要：正交异性钢桥面板的疲劳裂纹是既有钢桥的常见病害 ，其维修加固难 于 新 桥 建 设 ，必须遵守耐久性等基本 原 则 。 钢桥面板的维修加固方法分为三类 ：第一类是改进铺装层结构 ，减 小 整 个钢桥面板所有部位的应力 ；第 二 类 是局部补强或者改进纵向加劲肋的 构 造 ；第三类是直接对发生疲劳裂纹的局部进行维修 。 如果疲劳裂纹比较严 重 ，如纵向加劲肋与横肋之间的连接失效 、或者纵向加劲肋与面板的连接焊缝 处裂纹向上贯穿面板等 ，则 需 要 同 时 采用第一类和第三类加固方法 。关键词：正交异性钢桥面板 ；疲 劳 裂 纹 ；维 修 加 固ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－９９６３．２０１３．０４．００５ＲＥＰＡＩＲ ＡＮＤ ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＭＥＮＴ ＭＥＴＨＯＤＳＯＦＦＡＴＩＧＵＥＣＲＡＣＫＳＩＮＯＲＴＨＯＴＲＯＰＩＣＳＴＥＥＬＢＲＩＤＧＥＤＥＣＫＺｅｎｇＺｈｉｂｉｎ（ＲａｉｌｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＲａｉｌｗａｙＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ）ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｅｒｅｐａｉｒａｎｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｏｆｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｓｉｎｏｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃｓｔｅｅｌｄｅｃｋ，ｗｈｉｃｈａｒｅｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙｄｉｓｅａｓｅｓ，ｉｓｍｏｒｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｈａｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆａｎｅｗｓｔｅｅｌｂｒｉｄｇｅ，ａｎｄｍｕｓｔｃｏｍｐｌｙｗｉｔｈｓｏｍｅｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｓｕｃｈａｓｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅｒｅｐａｉｒａｎｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓｃａｎｂｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓ：ｔｈｅｆｉｒｓｔｋｉｎｄｏｆｍｅｔｈｏｄｉｓ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｐａｖｅｍｅｎｔｌａｙｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｓｔｒｅｓｓｏｆａｌｌｐａｒｔｓｏｆｔｈｅｅｎｔｉｒｅｓｔｅｅｌｂｒｉｄｇｅｄｅｃｋｓ；ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄｏｎｅｉｓｔｏｄｏｐａｒｔｉａｌｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｏｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｒｉｂｓ；ｔｈｅｔｈｉｒｄｏｎｅｉｓｔｏ ｄｉｒｅｃｔｌｙｒｅｐａｉｒｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｓ．Ｉｆｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｉｓ ｍｏｒｅｓｅｒｉｏｕｓ，ｓｕｃｈ ａｓｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｒｉｂｓａｎｄｔｈｅｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｓｔｉｆｆｅｎｅｒｓｆａｉｌｅｄ，ｏｒｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｗｅｌｄｃｒａｃｋｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｒｉｂａｎｄ ｔｈｅｄｅｃｋｇｏｎｅｕｐｔｈｒｏｕｇｈｏｕｔｔｈｅｄｅｃｋ，ｔｈｅｆｉｒｓｔｋｉｎｄａｎｄｔｈｅｔｈｉｒｄｋｉｎｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓｍｕｓｔｂｅｕｓｅａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ．ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ：ｏｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃｓｔｅｅｌｂｒｉｄｇｅｄｅｃｋ；ｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｓ；ｒｅｐａｉｒａｎｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ正交异性钢桥面板自２０世纪５０年代诞生之日起，就一直倍受疲劳问题的困扰，尽管如此，由于其 具有减轻结构自重等无可比拟的优越性，能够使桥 梁具有更大跨越障碍的能力，因此还是得到了大量应用［１］。限于桥梁建设时期的科技水平，对 钢 桥 面 板的研究不够透彻，主要体现在以下两个方面：１）受计算理论和方法的限制，设计计算时借鉴 钢板梁或钢桁梁等其他形式桥梁的计算方法，将钢桥面板简化分为３个受力体系分别计算，然后叠加，求得纵肋或横肋跨中等部位的应力，但无法对钢桥 面板进行空间整体受力分析，更谈不上对不同板件 之间连接部位的应力集中进行计算；２）受疲劳理论、试验手段和方法、研究经费等的 限制，对于钢桥面板细部构造细节的疲劳性能掌握不够。由于以上两方面的原因，致使设计规范或指南 滞后于桥梁建设（我国自２０世纪９０年代起，已经建设了超过１００座采用正交异性钢桥面板的桥梁，但是至今 没 有 设 计 规 范 或 指 南，只能借鉴国外的经 验），在此背景下建造了大量采用正交异性钢桥面板的钢桥，这些桥梁使用一段时间后，陆续出现疲劳裂纹，甚至极少量桥梁通车不久就出现疲劳裂纹。 当 疲劳裂纹扩展迅速，如桥面板裂透时，就会造成铺装 层破坏，从而影响行车平稳性和安全性，也会影响桥 梁自身的安全。 一旦钢桥面板出现裂纹，就必须进 行维修加固。鉴于钢桥面板疲劳问题的复杂性，少 数桥梁在采 取 维 修 加 固