正交异性板
06 构造正交异性桥面板分析
y
b
/
2
0
w( x,
y)
m1
Am
ch
my
l
Bm
my sh my
l
l
Cm
s
h
my
l
Dm
my
l
ch
my
l
fm ( y)sin
mx
l
正交材料异性板理论
取与各向同性板相同的坐标系，坐标轴x y、 平行于弹性主
方向，材料各方向的物理常数用带坐标下标表示，则其弯曲平衡微
E b
2w x 2
h0
(z
zx0 )2 b0dz
Dx
2w x 2
Dx1
2w y 2
Dx
2 i 1
D0i
E1ti
z
2 xi
E b
Ib0
Ab0
z
2 x0
2
2
D
x1
E1
i 1
I0i ti zxi z yi
各向同性板理论
(1)基本理论
同
性
薄
板
D Et3
12(1 2 )
众所周知的各向同 性薄板弯曲平衡微分方
4w 2
4w
4w q(x, y) / D
程为[1]（图）
x4 x2y 2 x4
M x
D
2w x 2
2w y 2
弯矩、剪力
t2 (z z x2 ) (z z y2 ) (z z y2 )dz
正交异性板钢桥面沥青混凝土铺装施工工法
正交异性板钢桥面沥青混凝土铺装施工工法正交异性板钢桥面沥青混凝土铺装施工工法一、前言钢桥面沥青混凝土铺装是一种常用的桥面铺装方式，其通过使用预制钢板作为桥面覆盖物，将沥青混凝土铺设在钢板上，以提高桥面的承载能力和使用寿命。
在桥梁工程中，正交异性板钢桥面沥青混凝土铺装施工工法是一种行之有效的施工方法，本文将对该工法进行详细介绍。
二、工法特点正交异性板钢桥面沥青混凝土铺装施工工法的特点如下：1. 高强度：采用预制钢板作为基础材料，具有较高的强度和承载能力。
2. 耐久性强：沥青混凝土铺装对气候变化、酸雨等恶劣环境具有良好的抗腐蚀性能。
3. 防滑性好：通过预制钢板的异性设计，提高了桥面的防滑性能，有利于行车安全。
4. 施工质量可控：采用标准化的预制钢板和沥青混凝土，在工厂环境下进行生产，确保施工质量一致性和稳定性。
5. 施工周期短：预制钢板的工厂化生产可以提前准备好，现场施工时间短、效率高。
三、适应范围正交异性板钢桥面沥青混凝土铺装工法适用于各类桥梁工程，特别是对于高速公路、城市快速路等要求承载能力和使用寿命高的桥梁更为适用。
四、工艺原理正交异性板钢桥面沥青混凝土铺装工法的原理是将预制钢板铺设在桥面上，然后在钢板上铺设沥青混凝土层。
在施工工法与实际工程之间的联系上，需要注意以下几个方面：1. 钢板制造：钢板的制造要符合设计要求，包括板材的材质和厚度、板面的异性设计。
2. 钢板预埋：钢板预埋时需要注意预埋位置的准确性和固定牢固性，以确保后续施工的顺利进行。
3. 沥青混凝土浇筑：沥青混凝土的铺设需要注意施工的温度和湿度控制，以确保混凝土的均匀密实和粘结性。
五、施工工艺正交异性板钢桥面沥青混凝土铺装的施工工艺主要包括以下几个施工阶段：1. 钢板制造和预埋。
2. 桥梁表面清理与处理。
3. 沥青混凝土的制备和配比。
4. 沥青混凝土的铺设与压实。
5. 桥面上涂刷防水层。
6. 桥面结构的收尾工作。
这些施工阶段需要严格按照规范要求进行，保证施工质量和工期的同时，还需要注意安全措施的落实。
四边转角约束正交异性板的临界载荷
四边转角约束正交异性板的临界载荷新型的正交异性板是在复杂的受力条件下使用的结构，考虑到四边转角约束的复杂性，本文旨在研究四边转角约束正交异性板的临界载荷及其分析方法。
一、研究背景随着结构安全及机械性能的要求越来越高，复合结构的使用越来越频繁。
正交异性板是复杂受力条件下使用的结构，由于其断面等受力性能较差，导致其极限载荷和极限受力均有一定的偏差。
此外，复杂的挠度变形也使其在简支复杂荷载下的受力分析变得复杂。
四边转角约束在结构受力分析方面有很大的优势，可以有效地改善正交异性板的受力性能。
然而，四边转角约束下正交异性板的受力分析变得更加复杂，有很多因素需要考虑，比如约束系数、载荷位置、材料特性等。
本文旨在研究四边转角约束正交异性板的临界载荷，以及求解其受力分析的有效方法。
二、正交异性板理论分析正交异性板的受力分析分为四个部分：静态受力计算、形变与挠度计算、稳定验证和临界载荷计算。
首先，根据静力学原理和材料弹性理论，进行结构受力分析，计算正交异性板的各种受力分布；其次，根据板材材料特性，以及约束系数和荷载位置等信息，计算形变与挠度；再次，根据形变和挠度，计算结构的局部稳定性；最后，计算正交异性板的临界载荷。
三、四边转角约束正交异性板的临界载荷计算四边转角约束正交异性板的力学性能仅受四边转角约束的影响，可根据偏置方程进行有限元分析。
本文采用有限元分析方法，结合实验结果，研究四边转角约束正交异性板的临界载荷，计算出不同约束系数和载荷位置的载荷-变形特性曲线，比较其受力性能的差异。
四、结论本文研究了四边转角约束正交异性板的临界载荷，并给出了临界载荷的有限元分析方法。
实验结果表明，随着约束系数的增加，正交异性板的载荷承载能力明显增强。
此外，当载荷位置在支撑末端时，质量集中，正交异性板的受力性能较差，其临界载荷也较低。
本文结果可为今后类似建筑结构的设计提供有效依据。
第3章正交各向异性单向板的强度准则
蔡-希尔理论
• 不一定对所有的材料都适合 • 不能用一个表达式同时表达拉、压应力两 种情况
单向板的Tsai－Hill强度准则的优越性
(1)和最大应力、最大应变强度准则不同，曲线连续、光滑、没有
尖点。 (2)对于拉伸，σx随θ角的增加而连续减少，没有像最大应力、最 大应变强度准则那样，随θ角的增加反而增大。 (3)考虑了基本强度X、Y、S之间相互作用。 (4)理论曲线与试验数据很吻合。 (5)该准则也适用于各向同性材料。
1 Y
t
1 Y 1 t Y
c
22
Y
c
F F
1
1 X
t
1 X 1 t X
c
1 1
X
(FF)(FF2F)1
2 1 2 112212
c
1 F6 0 F66 2 S
F X FX 1 1 c
2 11 c
材料主方向上的剪切强度和剪应力的符号无关，则有：
蔡-胡张量理论（Tsai-Wu)
关的应力、应变极值，故主应力与主应变的概念在各向异性材料 中是没有意义的。 (2) 在材料主方向坐标系下，若正交各向异性单向板处于简单应 力状态，则其极限应力很容易通过试验测定，通常把这些极限应 力称为单向板的基本强度(Basic Strength)。 (3)对于正交各向异性材料，尽管在材料主方向上的抗拉强度与抗
对于四阶强度张量Fij，基本上不能用材料主方向的任何单 向试验来确定，必须采用双向试验，因为它是1和2的系 数。我们采用双向拉伸试验：
1 1 2 1 1 1 11 F 2 1 12 2 X X Y Y X X Y Y t c t c t c t c
正交异性桥面板
正交异性桥面板的制造和安装过程相对简单，能 够减少施工周期和成本，提高工程效益。
局限性分析
材料要求高
正交异性桥面板对材料的要求 较高，需要采用高强度、高质 量的材料，增加了制造成本。
设计难度大
正交异性桥面板的结构设计较 为复杂，需要精确的计算和分 析，对设计人员的专业能力要 求较高。
维护保养要求高
80%
环保节能
正交异性桥面板的设计应采用环 保节能材料和工艺，减少对环境 的负面影响。
制造工艺
钢材选择
正交异性桥面板的制造需要选 择高质量的钢材，确保材料的 机械性能和焊接性能。
焊接工艺
正交异性桥面板的制造过程中 需要采用先进的焊接工艺，保 证焊接质量和结构的整体性。
防腐处理
为了提高正交异性桥面板的使 用寿命，需要进行防腐处理， 如涂装防锈漆等措施。
应用场景
异性桥面板适用于高速公 路桥梁的建设，能够满足车辆 高速行驶的要求。
大跨度桥梁
对于大跨度桥梁，正交异性桥 面板能够提供足够的承载能力 和稳定性，保证桥梁的安全性 和耐久性。
城市高架桥
在城市高架桥建设中，正交异 性桥面板可以减少占地面积， 提高桥下空间的利用率。
绿色环保政策
在绿色环保政策的推动下，正交异性桥面板将更加注重环保性能， 如采用环保材料和节能技术，以降低对环境的影响。
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03
正交异性桥面板的优势与局限性
优势分析
高承载能力
正交异性桥面板采用特殊的结构设计，能够承受 较大的载荷，确保桥梁的安全性和稳定性。
耐久性好
正交异性桥面板的材料选择和工艺制造过程能够 保证其具有良好的耐久性和抗腐蚀性，延长桥梁 的使用寿命。
正交异性桥面板
目录第4 章虎门大桥正交异性钢桥面板疲劳问题研究 (2)4.1 绪论 (2)4.1.1 正交异性钢桥面板的发展概况 (2)4.1.2 正交异性钢桥面板的疲劳细节 (9)4.2 虎门大桥疲劳裂纹现状及成因 (18)4.2.1 虎门大桥疲劳裂纹现状 (18)4.2.2 虎门大桥疲劳裂纹的成因分析 (22)4.3 正交异性钢桥面板局部应力分析 (28)4.3.1 有限元分析模型 (28)4.3.2 单轮荷载作用下桥面板应力分布 (30)4.3.3 跨中加载时横隔板处应力分析 (33)4.3.4 轮压荷载接触面积的影响分析 (33)4.3.5 双轴作用下桥面板应力分布 (34)4.3.6 结论 (35)4.4 正交异性钢桥面疲劳裂纹加固方法研究 (36)4.4.1 桥面疲劳裂缝的位置和形式 (36)4.4.2桥面疲劳裂纹加固的方法 (37)4.4.3实际加固案例 (39)4.4.4结论 (43)4.5 正交异性钢桥面板构造细节疲劳强度的研究 (44)4.5.1 概述 (44)4.5.2 焊接连接的疲劳评估 (45)5.5.3 欧洲规范3有关疲劳强度规定 (47)4.5.4 肋板与桥面板的焊接连接的疲劳试验研究 (52)4.5.5 肋板与桥面板的焊接连接的试验数据统计分析 (61)4.5.6 结论 (65)4.6 小结 (65)参考文献 (66)第 4 章虎门大桥正交异性钢桥面板疲劳问题研究4.1 绪论4.1.1 正交异性钢桥面板的发展概况由于二战以后，德国钢材短缺，为节省材料，德国工程师建桥时采用了正交异性钢桥面板。
早在1934年，Leonhardt教授就对此类桥面板进行了试验，并开发了相关的计算分析方法。
正交异性钢桥面板采用钢板下设纵横肋，上设铺装层作为桥面，纵肋有开口和闭口两种形式，如图4.1-1所示。
正交异性钢桥面板在现代钢桥中被广泛应用。
图4.1-1 正交异性钢桥面板示意1) 正交异性钢桥面板的优点：正交异性钢桥面板具有：(1) 自重轻，（2）可作为主梁的一部分参与共同受力；(3) 极限承载力大；（3）适用范围广等优点。
钢箱梁正交异性板单元焊接变形控制施工工法
钢箱梁正交异性板单元焊接变形控制施工工法钢箱梁正交异性板单元焊接变形控制施工工法一、前言钢箱梁是一种常见的桥梁结构形式，由于其强度高、刚度大等特点，被广泛应用于公路、铁路等交通工程中。
然而，在梁体的制作和安装过程中，会出现焊接变形问题，严重影响梁体的质量和整体效果。
为解决这一问题，钢箱梁正交异性板单元焊接变形控制施工工法应运而生。
二、工法特点钢箱梁正交异性板单元焊接变形控制施工工法具有以下几个特点：1. 通过对焊接变形的控制，提高了梁体的整体质量和性能。
2. 工法灵活，适用于各种形状和规格的钢箱梁。
3. 能够在施工过程中减少材料浪费，降低了成本。
4. 工法简单易懂，易于施工操作，可以提高工作效率。
三、适应范围钢箱梁正交异性板单元焊接变形控制施工工法适用于各种形式的钢箱梁，包括直线梁、曲线梁以及特殊形状的梁体。
无论梁体的长度、宽度和高度如何变化，该工法都能提供有效的变形控制解决方案。
四、工艺原理钢箱梁正交异性板单元焊接变形控制施工工法的工艺原理是在施工过程中通过控制焊接温度、焊接速度和焊接顺序等参数，减小焊接热影响区域的温度梯度，从而达到减少焊接变形的目的。
具体措施包括：1. 加大焊接电流密度，提高焊接速度。
2. 采用适当的焊接顺序，避免焊接热引起的不均匀收缩。
3. 采用适当的工艺参数，控制焊接温度梯度，减小热变形。
五、施工工艺钢箱梁正交异性板单元焊接变形控制施工工法的施工过程包括以下几个阶段：1. 梁体制作：包括钢板切割、钢板弯曲成型、板件预加工等。
2. 预翻焊接：将单元板预焊成单元梁。
3. 焊接变形控制：根据设计要求和实际情况，控制焊接温度和焊接顺序，减小焊接变形。
4. 梁体组装：将各个单元梁按照设计要求进行组装。
5. 整体焊接：对梁体进行整体焊接，确保梁体的稳定性和安全性。
6. 后续处理：包括除锈、喷涂等工序，提高梁体的防腐能力和美观度。
六、劳动组织钢箱梁正交异性板单元焊接变形控制施工工法需要合理组织施工人员，确保施工过程的顺利进行。
正交异性钢桥面板刚度验算案例及公式
正交异性钢桥面板刚度验算一、要求根据规范《公路钢桥面铺装设计与施工技术规范》(JTG／T3364-02-2019)规定，正交异性钢桥面板的刚度采用钢桥面板顶面最不利荷载位置处的最小曲率半径R、纵向加劲肋间相对挠度Δ两项指标进行评价。
两项指标与正交异性钢桥面板结构之间的关系如图1所示，应符合表1-1规定。
表1-1 正交异性钢桥面板刚度要求刚度指标单位技术要求最小曲率半径R m ≥20肋间相对挠度Δmm ≤0.4图1 两项指标与正交异性钢桥面板结构之间的关系二、计算1、根据规范《公路钢桥面铺装设计与施工技术规范》(JTG／T3364-02-2019)，将双向受力板简化成单向受力板，选择两端固结梁作为力学模型进行验算；引入动载系数Kμ、荷载折减系数K t进行修正。
其验算部位分为非纵腹板位置和纵腹板位置两种。
对于非纵腹板位置，双轮荷载以纵向加劲肋为中心对称布置为最不利荷位，考虑到荷载满布加载理论推导公式与验算荷载分布之间的差异，通过有限元分析和公式拟合，引入了布载差异曲率半径修正系数K R、布载差异挠度修正系数KΔ。
对于纵腹板位置，双轮荷载在纵腹板同一侧时为最不利荷载布置，由于纵向加劲肋与纵腹板间距较小，可忽略两轮之间的轮隙并将荷载视为满布。
2、桥面铺装顶面最不利荷载位置处的最小曲率半径R（m）、纵向加劲肋间相对挠度Δ（mm)两项指标通过式1-2、2-2计算。
R=K R b232Δ0×103（1-2）均布荷载p 均布荷载p ΔΔ=K ΔΔ0式中：K R ——曲率半径布载差异修正系数，验算纵腹板位置时，取K R=1；非纵腹板位置按式(2-3)计算：K R =[1−13(b −d b )3]bdb ——纵向加劲肋板间距（mm ）（当加劲肋为U 型时，加劲肋与顶板的任意一个联结位置视为独立的加劲肋板位置)；Δ0——两端固结梁在均布荷载作用下跨中产生的挠度理论值（mm ）,按下式(2-4)计算：Δ0=k t K μ38412pb 4∑E i ℎi 3i=1,2,3K Δ——挠度布载差异修正系数，验算纵腹板位置时，取 K Δ=1；非纵腹板位置按式（2-5）计算：K Δ=(1.390+p ——验算荷载的接地压力值，标准验算荷载取0.81 MPa ；E i ——钢顶板或铺装材料的弹性模量，i =1、i =2、 i =3 依次对应钢桥面顶板、保护层、磨耗层的弹性模量（MPa ）；ℎi ——钢顶板或铺装材料的弹性模量，i =1、i =2、 i =3 依次对应钢桥面顶板、保护层、磨耗层的厚度（mm ）；k t ——理论计算的荷载折减系数，验算部位紧邻纵腹板时，取 k t =0.7；其他部位取0.5；k μ——动载系数，取1.3；d ——验算荷载单轮横向接地宽度，取200 mm 。
钢箱梁正交异性桥面板疲劳机理
优化结构设计
优化桥面板布局
通过合理设计桥面板的布局， 降低应力集中和变形，提高疲
劳性能。
加强结构细节设计
优化肋板、横隔板等细节设计，提 高结构整体性和稳定性。
考虑材料特性
根据材料特性进行结构设计，利用 材料的力学性能，提高结构的抗疲 劳性能。
提高制造质量
严格控制制造工艺
采用先进的制造工艺，确保构件 的几何尺寸和形状精度，避免制
轻质结构
钢箱梁和正交异性桥面板 的轻质结构使得桥梁具有 较好的抗震性能和施工性 能。
疲劳性能要求高
由于桥梁在使用过程中会 承受反复的荷载作用，因 此对钢箱梁正交异性桥面 板的疲劳性能要求较高。
钢箱梁正交异性桥面板制造工艺
钢箱梁制造
采用焊接工艺，将钢板按照设计要求进行切割、拼装、焊接而成 。
正交异性桥面板制造
损伤容限法
通过评估钢箱梁在承受重复应力作用下的损伤容限，评估其疲劳性能。
基于寿命的疲劳性能评估方法
疲劳寿命预测法
通过建立钢箱梁的疲劳寿命预测模型，基于材料的疲劳寿命曲线和应力水平，预测钢箱梁的疲劳寿命 。
剩余寿命预测法
通过监测钢箱梁在承受重复应力作用下的剩余寿命，评估其疲劳性能。
05
钢箱梁正交异性桥面板疲劳性 能评估应用
高性能材料
将研发和应用高性能材料，提高 钢箱梁正交异性桥面板的抗疲劳 性能和使用寿命。
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工程实例二：某跨海大桥
总结词：有效预测
详细描述：钢箱梁正交异性桥面板疲劳性能 评估在某跨海大桥工程中得到了有效预测。 该桥梁所处的海洋环境复杂，疲劳性能受到 多种因素影响。通过应用钢箱梁正交异性桥 面板疲劳性能评估方法，成功预测了该桥梁 的疲劳性能，为工程安全提供了可靠依据。
正交异性桥面板设计参数和构造
正交异性桥面板设计参数和构造细节的疲劳研究进展1 背景第二次世界大战后，一方面大量被战争毁坏的桥梁急需修复，另一方面建筑材料非常短缺。
在此情况下，欧洲的工程师们开始尝试采用一种新型的桥面结构形式――正交异性钢桥面板。
它由面板、纵肋和横肋组成，三者互相垂直，通过焊缝连接成一体共同工作。
它以自重轻、极限承载力大、施工周期短等优点，成为世界上大、中跨度现代钢桥通常采用的桥面结构形式。
从20世纪50年代德国最先使用这种桥面板至今，欧洲已有1000多座各种形式的正交异性钢桥面板桥梁，日本有将近250座正交异性钢桥面板桥梁，北美有100余座正交异性钢桥面板桥梁[1]。
我国正交异性钢桥面板我国正交异性钢桥面板的研究和应用起步较晚，直到20世纪70年代初，才建成第一座钢桥面板桥――潼关黄河铁路桥。
改革开放以来，国内正交异性钢桥面板桥呈现出迅猛发展势头。
迄今为止，我国已建造的采用正交异性钢桥面板的桥梁有30余座。
正在建造的采用正交异性钢桥面板的铁路钢桥有郑州黄河公铁两用桥和京沪高速铁路南京大胜关长江大桥等。
正交异性钢桥面板有其独特的优点，但同时钢桥面板疲劳开裂的事例也在许多国家的钢桥中出现。
最早报道的是英国Seven桥，该桥1966年建成通车后，分别于1971年和1977年发现了3种焊接细节的疲劳裂纹。
德国的Haseltal和Sinntal桥投入使用后不久，钢桥面板也都出现了疲劳裂纹。
此外，法国、日本、美国、荷兰等国也都发现了钢桥面板疲劳开裂事例。
钢桥面板在我国使用的时间虽然不长，但是已经在某些桥中发现了钢桥面板疲劳开裂的现象。
这些疲劳裂纹严重影响了桥梁的使用寿命，因此，对正交异性桥面板疲劳问题的研究是目前桥梁建设中的关键和热点，各国学者在此领域取得了一系列研究成果。
国内在20世纪80年代初，铁道科学研究院等相关单位以西江大桥为研究背景，对公路正交异性钢桥面板参与主桁共同工作时的结构特性进行了较为全面的分析及试验研究[2]。
正交异性钢桥面板计算课件
l 1-2节间影响面：
3.2 P.E 法计算的主要思路与步骤
(5)求各截面得内力值
式中: 代表桥面板影响面值纵距
(6)横肋挠曲的影响 按弹性支承的连续梁计算：
式中： 的
－荷载作用下刚性支承连续梁在支点m处的反力；
－弹性支承连续梁上考虑点i的弯矩影响线在支点m处 纵 矩，可根据纵肋、横肋抗弯刚度比，查表求得。
不同的加载方式，级数表达形式不同
(4)求闭口截面纵肋支点，跨中弯矩影响面和 支点反力影响面 基本思路：求微分方程解
传递系数概念
利用边界条件求内力影响面
齐次微分方程解
设
代入求得
闭口截面
传递系数概念和求法
传递系数概念：对平板没有荷载作用的节间来说，其内力是按照一定的 传递系数k衰 减的。
根据变形连续条件可推得：
正交异性钢桥面板计算
2008.11.3
1.桥面系和桥面板
l 桥面系— 由桥面板和桥道梁组成的直接承受交通荷载的 行车系统,还包括桥面铺装，人行道板;
l 桥面板—钢桥面板、钢筋混凝土桥面板、木桥面板; l 桥道梁—纵、横梁组成的连接系，纵横梁体系; l 公路桥上的桥面板—钢筋混凝土桥面， 钢桥面板； l 铁路桥上的桥面板—过去很少采用钢桥面板，常用明桥
面或混凝土板的道碴桥面，现在高速大跨度桥 梁较多采用。
2.钢桥面板构造与特性
构造： 盖板、纵肋、横肋。 纵肋种类： 闭口纵肋、开口纵肋。 优点： 重量轻，极限承载能力高，适用范围广，但是桥
面铺装层要求很高。 结构特性:
(1)构造性的正交异性板； (2 )荷载纵向传递，符合刚度分配原则； (3 )既作为主梁一部分发挥作用，又做为桥面系
比拟正交异性板法(G—M法) 共32页
知道λ值后，就可按翼板宽度为(2 λ十δ)的 T形截面
纵向和横向单宽惯矩JTX和JTY可分成梁肋和翼板两
部分来计算。
对于翼板部分．我们应分清图5—68所示的两种情况。
由此可见，连续桥面板的单宽抗扭惯矩只有独 立宽扁板者的一半。这一点可以这样来解释：独立 板沿短边的剪力 也参与抗扭作用，而连续板的单 宽部分则不出现此种剪应力(因5—68)。
如果需求的主梁位置不是正好在这九个点上，
例如欲求图5—69中①号梁(梁位f＝ζB)处的K值时
则要根据相邻两点的KBI和
（由图表查得）进
行内插，最后求得的
如图虚线所示。
对于钢筋混凝土或预应力混凝土肋梁式结 构，为了简化理论分析，可近似地忽略混凝土泊松 比ν的影响。这样使得到一块在x和y两个正交方向 截面单宽刚度为EJx、GJTx和EJy☆GJTY的比拟正交异 性板。比拟正交(构造)异性板的挠曲微分方程：
α称为扭弯参数，它表示比拟板两个方向的单
宽抗拉刚度代数平均值与单宽抗弯刚度几何平均值
Ө参数表示桥的纵横方向抗弯刚度的比例。式 是Y(y)的四阶微分方程，利用板区①和②的边界条 件就可以确定板在跨中央沿板宽的挠曲线Y(y)。
从以上方程及其求解可见，Y(y)是利两个结构 参数α、Ө及荷载位置y，相关的。Y(y)已知后， 挠度ω(x，y)就可以得到，于是荷载横向分布问题 就可以迎刃而解。
2．用“G—M法”曲线图表计算荷载横向分布系数 在具体设计中如果直接利用弹性挠曲面方程求
解简支梁的各点内力值，将是繁复而费时的。居易 翁(Guyon)和麦桑纳特(Massonnet)已根据理论分析 编制了“G—M法“曲线图表。下面介绍应用“G——
M法” 计算图表的计算步骤。 ①求主梁、横隔梁的抗弯惯矩Ix、lTy及比拟单宽抗
“正交异性钢桥面板”资料汇编
“正交异性钢桥面板”资料汇编目录一、正交异性钢桥面板疲劳设计参数和构造细节研究二、正交异性钢桥面板的疲劳研究综述三、正交异性钢桥面板弧形切口及其CFRP补强的疲劳性能四、正交异性钢桥面板疲劳性能研究五、港珠澳大桥正交异性钢桥面板疲劳特性研究六、正交异性钢桥面板疲劳问题的研究进展正交异性钢桥面板疲劳设计参数和构造细节研究随着交通事业的快速发展，桥梁作为重要的交通基础设施，其安全性和耐久性备受。
正交异性钢桥面板作为一种常见的桥梁结构形式，具有重量轻、承载力强、疲劳性能优良等优点，被广泛应用于各类桥梁工程中。
然而，在车辆载荷、环境因素等作用下，正交异性钢桥面板易出现疲劳损伤，严重影响桥梁的安全性和使用寿命。
因此，对正交异性钢桥面板疲劳设计参数和构造细节进行研究，具有十分重要的意义和实际应用价值。
本文采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，对正交异性钢桥面板疲劳设计参数和构造细节进行深入研究。
通过文献综述和市场调查，了解正交异性钢桥面板的疲劳性能及影响因素；运用有限元分析软件，建立正交异性钢桥面板的精细化模型，并对不同构造细节进行模拟分析；基于实验研究，对不同疲劳设计参数和构造细节的正交异性钢桥面板进行疲劳性能测试，以验证理论分析和数值模拟的正确性。
通过对正交异性钢桥面板疲劳设计参数和构造细节的深入研究，我们得出以下主要结果：疲劳设计参数分析：疲劳设计参数对正交异性钢桥面板的疲劳性能具有重要影响。
研究表明，采用适当的疲劳设计参数能够有效提高正交异性钢桥面板的疲劳寿命和抗疲劳性能。
例如，适当增加面板厚度、优化焊缝尺寸及分布等措施可显著改善钢桥面板的疲劳性能。
构造细节优化：构造细节对正交异性钢桥面板的疲劳性能具有重要影响。
研究表明，通过对构造细节进行优化设计，如采用双边肋板、优化主梁连接构造等措施，可以有效提高正交异性钢桥面板的疲劳寿命和抗疲劳性能。
为验证理论分析和数值模拟的正确性，我们对不同疲劳设计参数和构造细节的正交异性钢桥面板进行了疲劳性能测试。
铁路钢桁架桥正交异性桥面板局部应力分析
铁路钢桁架桥正交异性桥面板局部应力分析铁路钢桁架桥正交异性桥面板局部应力分析随着我国铁路交通的快速发展，铁路钢桁架桥作为常见的桥梁结构之一，在铁路桥梁建设中扮演着重要的角色。
其中，桥面板是铁路桥梁的重要组成部分，它承载着铁路列车的运行荷载。
然而，由于桥面板的正交异性，其局部应力分析成为了研究的焦点之一。
本文将对铁路钢桁架桥正交异性桥面板的局部应力进行详细分析。
首先，介绍铁路桥梁的结构形式。
铁路钢桁架桥一般由上承式钢桁架和下承式墩台构成，桥面板作为上承构件，位于钢桁架上方。
桥面板通常采用钢筋混凝土或预应力混凝土材料，具有较高的强度和刚性，能够承受列车荷载的作用。
桥面板的正交异性主要体现在材料的各向异性和结构的各向异性两个方面。
材料的各向异性是指材料在不同方向上具有不同的力学性能，例如纵向和横向的弹性模量、抗拉强度等。
结构的各向异性是指桥面板在不同位置上承受不同的荷载，从而产生不同的应力分布。
对于桥面板的正交异性，需要进行局部应力分析以保证桥梁的安全性能。
首先，通过数学模型建立桥面板的力学模型。
根据材料的各向异性特点，考虑桥面板在纵向和横向的受力情况，建立适当的数学方程。
然后，引入适当的边界条件和荷载条件，求解得到桥面板的应力分布。
在进行局部应力分析时，需要考虑以下因素。
首先是桥面板的形状和尺寸。
桥面板的形状一般为矩形，但也存在其他形状，如T形板、箱型板等。
桥面板的尺寸包括长度、宽度和厚度等。
其次是材料的力学性能。
桥面板的材料通常是钢筋混凝土或预应力混凝土，需要考虑材料的弹性模量、抗拉强度等参数。
再次是荷载的作用。
铁路桥梁承受列车的动荷载，需要对动荷载进行合理的模拟和计算。
通过对桥面板局部应力分析的研究，可以获得桥梁结构的应力分布情况，并进行合理的设计和优化。
例如，当发现桥面板某一局部区域的应力过大时，可以采取增大截面尺寸、增加受力钢筋等措施以提高结构的强度。
同时，还可以对桥面板的材料和结构进行优化，以提高材料的各向异性性能，减小局部应力集中。
正交异性板钢桥面(3.14)2
正交异性板钢桥面结构应用技术工艺的探讨The structural characteristics and manufacturing craft of steelbox girder with an orthotropic steel bridge deck叶翔叶觉明（ Ye Xiang Ye Jue-ming ）中铁大桥局武汉桥梁科学研究院武汉 430034（ Bridge Science Research Institute, Major Bridge Engineering Bureau of China Railways,Wuhan 430034）摘要：正交异性钢桥面板是钢结构桥梁的重要结构件，正交异性钢桥面板由钢板、U肋和横隔板组成。
以钢箱梁正交异性钢桥面板为例，介绍正交异性钢桥面板结构特点和组拼、焊接和工地连接工艺特点，探讨在目前焊接和组装工艺条件下，延长正交异性钢桥面板使用寿命的加工技术和工艺。
abstract:The orthotropic steel bridge deck is important structural of the steel structure bridge, the orthotropic steel bridge deck made is composed by the steel plate、 the U-shaped stiffener and the cross spacer . Taking the steel box girder deck plate as research object, the orthotropic steel bridge deck unique feature and craft characteristic for assembling、welding and site connection of the plate elements was deal with。
正交异性桥面板-课件PPT
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疲劳 疲劳细节与设计变量分析
学者通过大量的研究和观察发现，一般考虑以下疲劳细节：
U肋与顶板焊缝
细
U肋与横隔板竖向焊缝端
节
部
横隔板开槽部位
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疲劳 疲劳细节与设计变量分析
以顶板厚度、U肋厚度、横隔板厚度和横隔板间距等4个主要参数为设 计变量，以上述3个疲劳细节作为研究对象，对比分析主要构造参数变化 对疲劳应力幅的影响。基本规律为：在一定范围内，各板件越厚，应力幅 越小；横隔板间距越大，应力幅越大。适当提高顶板厚度、横隔板厚度， 并缩小横隔板间距，可以使疲劳易损细节的应力幅减小。
诸位学者不仅仅从构造参数合理匹配这一角度来改善正交异性板的抗疲 劳性能。近年来，国外学者提出几种改善正交异性钢桥面板抗疲劳性能的优 化措施：
（1）美国规范AASHTO提出在U 肋和横隔板相交处的纵肋内部设置小横肋，以改善 此处肋壁的刚度
（2）Mizuguchi、Kazuyuki等和Roman Wolchuk提出新型大纵肋正交异性钢桥面板构 造，通过增大U 肋的尺寸和横向间距，进而减少焊缝数量，希望对正交异性板的抗 疲劳性能有所改善
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疲劳 设计变量参数分析
（3）横隔板参数不是孤立确定的，需要综合考虑纵肋截面尺寸和顶 板厚度等。Eurocode 3规定，横隔板间距一般取2.5-3.5m，其厚度不小于 10mm。有学者通过有限元分析表明，这样做不仅会降低面内应力，而且 不会显著增大因横隔板扭转而产生的面外应力。
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（3）III类裂缝成因分析：横隔板的开裂除了由于车辆活载的作用引 起U肋的偏转使过焊孔处横隔板受拉外，还有实桥本身的一些构造上的缺 陷。III类裂缝表现为过焊孔处横隔板母材开裂，在检查中发现许多横隔板 裂纹在打了止裂孔之后仍然继续向前发展，最终在2个U肋之间的横隔板 形成贯穿。
正交异性钢桥面板超高性能混凝土组合桥面铺
正交异性钢桥面板超高性能混凝土组合桥面铺正交异性钢桥面板超高性能混凝土组合桥面铺是一种创新的桥梁结构材料，它结合了正交异性钢桥面板和超高性能混凝土的优点。
该组合桥面铺具有高强度、高耐久性、抗裂性和耐磨性等优势，可以有效延长桥梁的使用寿命并提高桥梁的承载能力。
正交异性钢桥面板是一种由横向和纵向异性钢条网组成的钢筋混凝土板。
它的横向钢筋主要用于承载横向荷载，纵向钢筋主要用于控制和限制纵向裂缝的发展。
相比传统的钢桥面板，正交异性钢桥面板在强度和耐久性方面有着显著的提高。
它可以有效地抵抗疲劳、冲击和氯盐侵蚀等不良环境因素的影响，减少桥梁维修和加固的频率，降低维护成本。
超高性能混凝土是一种具有卓越性能的新型建筑材料。
它以石英粉、细砂、硅灰、硅酸盐颗粒等为主要原材料，经过特殊配比和热处理制备而成。
超高性能混凝土具有高强度、高韧性、高抗渗性和高抗震性等特点。
它的抗压强度可以达到100MPa以上，远远高于传统混凝土的强度。
同时，超高性能混凝土还具有极佳的耐化学腐蚀性能，能够有效地抵抗氯离子侵蚀。
将正交异性钢桥面板与超高性能混凝土相结合，可以充分发挥两者的优势，进一步提高桥梁结构的性能。
在组合桥面铺的制作过程中，首先将正交异性钢桥面板作为桥面的骨架结构，然后再在其上方浇注超高性能混凝土。
正交异性钢桥面板可以有效地承受车辆荷载的作用，并将其传递到桥梁主梁上。
超高性能混凝土则可以增加桥面的整体强度，并提供良好的耐磨性和耐久性。
正交异性钢桥面板超高性能混凝土组合桥面铺具有如下特点：1. 高强度：正交异性钢桥面板和超高性能混凝土的组合可以产生较高的强度，提高桥面的承载能力。
2. 高耐久性：正交异性钢桥面板可以有效地抵抗氯盐侵蚀和疲劳破坏，超高性能混凝土可以提供良好的抗渗性和耐久性。
3. 抗裂性：正交异性钢桥面板的纵向钢筋可以有效地控制和限制裂缝的发展，减少维护工作的需求。
4. 耐磨性：超高性能混凝土具有优良的耐磨性能，减少桥面的磨损和维护成本。
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正交异性板
正交异性版即正交异性钢桥面板，是用纵横向互相垂直的加劲肋(纵肋和横肋)连同桥面盖板所组成的共同承受车轮荷载的结构。
这种结构由于其刚度在互相垂直的二个方向上有所不同，造成构造上的各向异性。
细部构造
对于大跨度悬索桥和斜拉桥，钢箱梁自重约为PC箱梁自重的1/5,1/6.5。
正交异性钢板结构桥面板的自重约为钢筋混凝土桥面板或预制预应力混凝土桥面板自重的1/2,1/3。
所以，受自重影响很大的大跨度桥梁，正交异性板铜箱梁是非常有利的结构形式。
通常在钢桥面板上铺装沥青混凝土铺装层，其主要作用是保护钢桥面板和有利于车辆的行走性。
近代正交异性钢桥面板的构造细节如图回所示，由钢面板纵助和横肋组成，且互相垂直。
钢面板厚度一般为12mm，纵肋通常为U形肋或球扁钢肋
或板式助，U形肋板厚一般为6mm或8mm，横梁间距一般为3.4,4.5m，两横梁之间设一横肋。
制造时，全桥分成若干节段在工厂组拼，吊装后在桥上进行节段间的工地连接。
通常所有纵向角焊缝(纵向肋和纵隔板等)贯通，横隔板与纵向焊缝、纵肋下翼缘相交处切割成弧形缺口与其避开。
分析方法
正交异性板除作为桥面外，还是主梁截面的组成部份，它既是纵横梁的上翼缘，又是主梁的上翼缘。
传统的分析方法是把它分成三个结构体系加以研究，即:
(1)主梁体系:由盖板和纵肋组成主梁的上翼缘，是主梁的一部份。
(2)桥面体系:由纵肋、横梁和盖板组成，盖板成为纵肋和横梁的共同上翼缘。
(3)盖板体系:仅指盖板，它被视为支承在纵肋和横梁上的各向同性连续板。
计算方法
解析法是将正交异性钢桥面板结构作为弹性支承连续正交异性板分析的较为成熟的经典计算方法。
根据所取的计算模型不同，解析法计算又可分为以下几种:
(1)把板从肋的中间分开，并归并到纵横肋上去，构成格子梁体系。
它的缺点是未能考虑板的剪切刚度。
(2)把纵横梁分摊到板上，也就是将板化成一种理想的正交异性板。
当荷载作用在横肋上时，这种方法是较好的，但当荷载作用在两横肋中间时，此法的精度就差了。
(3)对法2的改进，即将作用有荷载的那个节间单独处理，令节间的横向抗弯刚度等于盖板的抗弯刚度，其余节间解同法2
(4)Pelikan-Esslinger法。
此法是将纵肋均分摊到盖板上，而将横肋作为刚性支承，求解后再将横肋的弹性支承计入。
随着计算机技术的发展，正交异性板的求解又有了很多新的数值法。
目前较有成效的是有限差分法、有限条法和有限单元法。
疲劳问题
钢桥面板作为主梁的上翼缘，同时又直接承受车辆的轮载作用。
如上所述，钢桥面板是由面板、纵肋和横助三种薄板件焊接而成，在焊缝交叉处设弧形缺口，其构造细节很复杂。
当车辆通过时，轮载在各部件上产生的应力，以及在各部件交叉处产生的局部应力和变形也非常复杂，所以钢桥面板的疲劳问题是设计考虑的重点之一。
自1966年英国Severn桥(悬索桥)采用扁平钢箱梁以来，钢桥面板陆续出现许多疲劳裂纹，主要产生的部位有纵助与面板之间的肋角焊缝、纵横肋交叉的弧形缺口处，U形肋钢衬垫板对接焊缝处等，其中梁段之间钢桥面板工地接头是抗疲劳最薄弱的部位。
由于钢桥面板不可能更换，产生裂纹后修补又比较困难，50年来(通过一系列的试验研究和有限元分析，以及实
钢桥面板工地接头构造改进措施
践经验总结，对钢桥面板构造细节的设计和焊接不断进行了改进，使得钢桥面板产生裂纹的概率大大减少。
如钢桥面板工地接头构造，过去采用的纵向肋焊接对接和高强度螺栓对接，改进后面板对接采用陶瓷衬垫单面焊双面成型工艺，U形肋采用高强度螺栓对接拼接。
改进后的构造细节既克服了工地接头纵向U形肋嵌补段的仰焊对接，从而改善了疲劳性能，又避免了面板栓接拼接对桥面铺装层的不利影响。
这种构造细节在1999年建成的日本来岛大桥、明石海峡大桥(悬索桥)和多多罗大桥(斜拉桥)中得到应用。