大跨径钢箱梁桥正交异性板疲劳裂纹发展规律及处置措施

为掌握在用大跨径钢箱梁桥正交异性板疲劳裂纹的发展规律,探寻延长正交异性板使用寿命的加固措施,针对当前正交异性钢桥面板普遍存在的疲劳开裂现状,以国内某大型悬索桥钢箱梁正交异性板为研究对象,采用目视检查与磁粉探伤相结合的方法,检查统计了该桥正交异性板的可见裂纹和疑似隐性裂纹数量。根据疲劳裂纹检查结果,分析了其疲劳裂纹发展与近7 a的日均交通量的关联关系。从力学性能、构造措施与焊接工艺3方面进行了疲劳裂纹开裂机理分析,明晰了5类疲劳裂纹萌生和发展的机理。在此基础上,针对每一类疲劳裂纹给出了修复方法。为改善正交异性钢桥面板的整体受力性能,提出了增加空腹式横隔板的正交异性板钢箱梁加固措施,以该桥钢箱梁标准段为实际案例,设计了空腹式横隔板加固方案,并对增加空腹式横隔板后的钢箱梁标准段进行了有限元分析。结果表明:除Ⅳ类疲劳裂纹与交通量不存在明显相关性以外,其余疲劳裂纹(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅴ,Ⅵ类)的形成原因均与交通量增长有较密切的相关性。提出的方法可以显著降低正交异性板疲劳细节处的应力水平,改善正交异性钢桥面板的受力性能,提高正交异性板的疲劳寿命。根据研究结果,建议将常规疲劳裂纹修复,并增加空腹式横隔板作为在用钢箱梁正交异性板的有效加固措施。