当黑科技走进钢桥修复
国内外工程经验表明,大多承受重交通荷载运行的钢桥,其钢桥面板在使用数年或十几年后相继出现了疲劳破坏问题,因此解决钢桥面板疲劳开裂问题势在必行。
在直接承受竖向轮压荷载情况下,纵肋的挠曲变形导致桥面板的面外变形,进而在桥面板与U肋焊缝的焊趾、焊根处产生弯矩。在弯矩作用下,顶板与纵肋焊根、焊趾处产生较大的弯曲应力并形成局部应力集中,因此疲劳裂缝容易产生并进一步扩展。从构造上看,由于纵肋(U肋)腹板倾斜,桥面板与U肋在焊接时会出现缝隙,因此产生初始缺陷。除此之外,焊接时温度很高,焊接完成后会在焊缝周边产生焊接残余拉应力场。
在局部轮载直接作用下,当纵肋内侧的弯矩小于外侧的弯矩时,焊根处产生较大的应力集中,裂纹在此萌生并沿顶板向上发展,最终穿透面板。由于是桥面板的负弯矩导致的损伤,所以桥面板的刚度不足和超载车辆的通行,是导致产生这类裂纹的主要原因。除此之外,残余应力和焊接初始缺陷同样也是产生此类裂纹的原因。
在局部轮载直接作用下,桥面板发生鼓曲状变形。在横隔板与顶板相互连接并相互约束的部位,因几何不连续、刚度突变出现应力集中。反复荷载作用下,疲劳裂纹在上述部位出现并迅速扩展。此外,纵肋过焊孔处横隔板容易出现应力集中,在活载的反复作用下,最终导致疲劳破坏。
纵肋是弹性支承在横隔板上的连续梁,在较大的竖向轮压荷载作用下,会在纵肋上产生纵向弯矩。而纵肋嵌补段的竖向裂纹,主要由于纵桥向弯矩产生的循环主应力引起的。一般纵肋工地对接位置可以采用焊接和栓接两种形式。当采用焊接形式时,通常采用钢衬垫板辅助焊接。由于加工偏差,安装钢衬垫板往往与同样较薄的纵肋壁板不密贴,容易导致定位焊缝里存在焊接缺陷,并且在焊根处产生较大的应力集中。此外,嵌补段的焊接工艺一般为仰焊,焊接质量不容易保证。该对接焊缝位置裂纹形态可能会有两种,如图5。
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