日本公路钢桥钢桥面板疲劳裂纹ppt课件.ppt

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1、史永吉中国铁道科学研究院2013年11月日本公路钢桥钢桥面板疲劳裂纹钢桥面板疲劳裂纹系列讲座之二前言日本钢桥面板应用概况纵向板式肋钢桥面板的疲劳裂纹及原因纵向U型肋钢桥面板的疲劳裂纹及原因目录日本钢桥面板的应用吸收了德国的经验和教训，少走了很多弯路。另外，日本发达的钢铁工业和地震频发的特点，决定了日本钢桥和钢桥面板在桥梁建设中的地位和比重。这里概要介绍了：①日本钢桥面板应用历程；②1960年代~1980年代中期建成的钢桥面板桥梁中，服役15~20年后陆续发现了许多疲劳裂纹，以及这些裂纹发生部位、形貌和走向，及其产生的原

2、因。希望能对我国钢桥面板的设计、制造提供借鉴。正是由于上世纪60~80年代初建成的钢桥面板桥产生了许多裂纹，经过不断的研究、改进、实桥应用检验，使钢桥面板的裂纹数量有了大幅下降，其成果纳入了日本2002年版的设计规范和公路钢桥疲劳设计指针。该项研究、改进仍在继续。这种促进钢桥面板发展的思路也值得我们吸收。1.前言2.日本钢桥面板应用概况2.1钢桥面板特长（1）自重轻可延伸跨长有利于提高桥梁抗震性能有利于在软基上建桥用于更换既有桥损坏的RC桥面板（2）钢桥面板与主梁组成一体结构既作为承受交通荷载的桥面板又作为主梁上翼缘一

3、部分参与共同工作，经济性优便于采用顶推法和大段架设法施工，可缩短工期适合于需快速施工的城市高架桥（3）适应复杂线形桥梁建设，例如：曲率较大的曲线桥宽度急速变化的桥梁城市线形变化的桥梁互通立交、匝道桥等2.日本钢桥面板应用概况2.2日本应用历程（1）应用历程1954年建成第一座钢桥面板简支板梁桥，跨长17.2m。1959年建成第一座五跨连续钢箱梁桥。此后，跨长50m~120m范围内，连续钢箱梁是日本采用最多的桥式之一。1970年代以后，钢桥面开始用于钢桁梁、钢拱桥。1980年代以后，钢桥面板又用于大跨度悬索桥和斜拉桥的钢

4、主梁。依据架设单元的运输条件和对抗风稳定性的理解，索支撑桥的主梁分为钢桁梁和扁平钢箱梁。对于钢桁梁，依据对主梁的受力性能、施工性和维护性的理解，分为板—桁刚性接合（高强度螺栓连接或焊接）和非接合（钢桥面板纵梁连续支撑在主桁横梁上）。2.日本钢桥面板应用概况（2）日本钢桥面板结构的变化①日本钢桥面板自欧洲引入，并吸取了欧洲特别是德国在初始阶段的经验教训。例如在纵肋上没有花费更多时间进行断面形式比选，1950年代中期至1970年代初直接采用板式肋，70年代中期以后均采用U型肋，在面板厚度、U肋刚度、横肋间距三者的匹配性，三

5、者之间连接的构造设计（包括横肋过焊孔尺寸、弧形切口形状和尺寸）、制造时的焊接和加工等进行了不断的改进。②日本“面板厚度、纵向U肋断面、横肋间距”匹配性设计的演变：面板厚度（mm）1214、1618、19U肋断面（宽X厚X高-R-m）（mm）320X6X240-40-1:4.5320X6X260-40-1:4.5320X8X240-40-1:4.5320X8X260-40-1:4.5440X8X343-40-1:4.5450X9X330-45-1:4.5横肋间距（m）2.0~2.53.0~3.754.0~5.0设计规范1

6、983版2002年版尚未纳入设计规范2.2日本应用历程2.日本钢桥面板应用概况日本为了改善公路钢桥面板的疲劳性能和减少制造时的纵向U数量和焊接工作量，在保持钢桥面轻板型化的基础上，对大断面U肋钢桥面板（U肋断面、面板厚度、横肋处弧形切口形状和尺寸）进行了许多研究，并已在多座桥梁上应用，以期获得实桥长期运营的检验。为慎重起见，至今仍未纳入设计规范。以下列举了大断面U肋在连续钢箱梁、桁梁桥和拱桥上的应用实例（1）大断面U肋应用实例2.3大断面U肋的探索2.日本钢桥面板应用概况实例1、连续钢箱梁中的钢桥面板2.3大断面U肋的

7、探索2.日本钢桥面板应用概况连续钢箱梁桥面板厚，U肋断面，横肋间距三者的匹配性与横肋腹板弧形切口形状如下表所示2.3大断面U肋的探索面板厚度U肋断面横肋间距弧形切口形状18mm440X330X8-40(mm)5.0m18mm454X332X9-45(mm)4.0m19mm450X330X8-40(mm)5.0m2.日本钢桥面板应用概况实例2、东京湾临海大桥2.3大断面U肋的探索2.日本钢桥面板应用概况2.3大断面U肋的探索实例3、新名神高速公路朝明川拱桥横肋间距4m3.纵向板式肋钢桥面板代表性疲劳裂纹3.1纵向板式肋的

8、构造板式肋是指板肋和球扁钢肋，作为纵肋与面板、横肋的构造和横肋的形状如图3.1所示。在日本纵向板式肋钢桥面板于1960年~1970年代被应用于钢桥，70年代后期很快改用抗弯抗扭刚度更大的倒梯型肋（U肋），在曲梁上仍采用板式肋，但横肋间距控制在2.0m~2.5m。3.纵向板式肋钢桥面板代表性疲劳裂纹及原因日本上世纪60~70年代建成