正交异性钢桥面板典型细节疲劳强度研究

王春生，翟慕赛,2，HouankpoT O N

(1. 长安大学公路学院桥梁工程研究所，陕西，西安 710064；2. 苏州科技大学土木工程学院，江苏，苏州 215009)

正交异性钢桥面板构造复杂，连接焊缝较多，在疲劳荷载、制造缺陷及环境因素作用下容易出现疲劳问题。自1971 年Severn 桥检测出大量疲劳裂纹以来，美国、日本、荷兰等国家先后出现钢桥面板疲劳开裂现象，在中国甚至有开通运营不到十年的钢桥面板检测出疲劳裂纹[1]。国内外学者对钢桥面板疲劳性能开展了大量的试验研究，取得了一定的研究成果，大大提升了钢桥面板的疲劳性能，也推动了钢桥面板在实际工程中的应用。然而，实际工程中钢桥面板开裂现象仍然广泛存在，如何解决正交异性钢桥面板的疲劳开裂问题、确保结构使用安全，已成为世界性的技术难题[2−4]。

目前，正交异性钢桥面板抗疲劳设计和疲劳评估主要采用基于应力-寿命曲线(S-N 曲线)的疲劳累计损伤理论，前提是根据细节构造和受力特性确定疲劳强度及对应的S-N 曲线。BS 5400[5]指出，在进行正交异性钢桥面板抗疲劳设计时，需通过疲劳试验确定各细节的疲劳强度。20 世纪七十年代，英国运输与道路研究试验室(Transport and road research laboratory，TRRL)根据Severn桥钢桥面板的构造型式进行了足尺模型疲劳试验，给出了多个典型细节的疲劳强度。Fisher[6]和Cuninghame[7]以实际工程中的正交异性钢桥面板为背景，开展了足尺模型试验研究，为早期正交异性钢桥面板抗疲劳设计提供了技术依据，也为相关规范的制定提供了数据支撑。欧洲EUROCODE规范[8]、美国AASHTO 规范[9]将正交异性钢桥面板疲劳敏感细节进行详细分类，并确定了相应的疲劳细节等级及S-N 曲线型式。中国自改革开放以来，正交异性钢桥面板在公路、铁路桥梁中的应用比例逐步增加，尤其是随着钢铁产能的提高和钢桥建设的大力推进，钢桥面板在中国交通基础设施中的应用将进一步扩大。为提升钢桥疲劳性能、保障实桥运营安全、促进钢桥面板的工程应用，中国学者先后开展了一系列的疲劳试验研究。2015 年颁布实施的《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64−2015，简称“JTG D64”)[10]中给出了正交异性钢桥面板典型细节的疲劳强度等级和对应的S-N 曲线。

正交异性钢桥面板疲劳强度与设计参数、细节构造及制造质量等因素密切相关，在进行抗疲劳设计或疲劳安全评估时，疲劳强度等级及S-N曲线的选取决定了设计或评估结果的可靠性。现行规范中给出的疲劳强度等级，主要是基于20 世纪70 年代至21 世纪初的小尺度模型试验结果，其能否代表细节的实际疲劳强度尚需要依据近20 年国内外具有代表性的研究成果进行校核、改进。当前钢结构制造企业的生产水平参差不齐，焊接缺陷、制造偏差等客观存在，加之强迫组装引入的制造应力，严重影响结构的疲劳性能，导致典型细节疲劳强度很难达到设计要求，这也是正交异性钢桥面板容易过早出现疲劳开裂、实际使用寿命较短的主要原因之一。针对当前的抗疲劳设计与钢桥建造水平，如何合理的选取正交异性钢桥面板疲劳强度等级，已经成为一个迫切需要回答和解决的工程焦点问题。

为合理确定钢桥面板典型细节疲劳强度，本文首先对国内外主要疲劳试验成果进行系统总结，确定有效的钢桥面板疲劳试验数据，结合典型细节疲劳开裂机理，提出适应于中国抗疲劳设计与建造水平的正交异性钢桥面板疲劳强度等级。

1 钢桥面板疲劳强度试验方法

1.1 典型疲劳细节分类

图1 正交异性钢桥面板典型疲劳细节Fig.1 Typical fatigue details of orthotropic steel bridge deck

正交异性钢桥面板疲劳敏感细节包括顶板与纵肋连接细节、纵肋与横隔板连接细节、横隔板挖孔细节和纵肋拼接细节等(图1)。顶板与纵肋连接细节主要有4 种类型的疲劳裂纹，分别为：1)萌生于顶板焊趾、向顶板扩展的裂纹A；2)萌生于顶板焊根、向顶板扩展的裂纹B；3)萌生于纵肋腹板焊趾、向腹板扩展的裂纹C；4)萌生于顶板焊根、沿焊喉方向扩展的裂纹D。纵肋与横隔板连接细节主要有两种类型的疲劳裂纹：1)萌生于纵肋焊趾处、向纵肋腹板扩展的裂纹E；2)萌生于横隔板焊趾侧、向横隔板扩展的裂纹F。横隔板挖孔细节裂纹(裂纹G)一般萌生于工艺孔最不利截面边缘，纵肋拼接细节裂纹(裂纹H)一般萌生于底板中心或底板弧形过渡段。此外，受制造缺陷、拼装误差等因素的影响，疲劳裂纹也可能萌生于顶板与横隔板连接焊缝，顶板与纵隔板连接焊缝、横隔板与纵隔板连接焊缝等位置。

1.2 疲劳强度试验方法

正交异性钢桥面板疲劳强度的影响因素较多，且具有一定的随机性，这使得钢桥面板疲劳问题研究具有较高的挑战性。针对正交异性钢桥面板典型细节疲劳强度，研究方法主要包括疲劳试验和以疲劳试验为基础的理论分析法等。疲劳试验是迄今为止研究正交异性钢桥面板疲劳强度最为重要的方法，主要分为局部模型疲劳试验和足尺节段模型疲劳试验。

早期受限于加载系统的能力，一般采用局部试件模型进行疲劳试验，对于边界效应、尺寸效应和焊接热效应不太敏感的疲劳细节，能够得到具有一定保证率的疲劳强度等级。Ya 等[11]和袁周致远等[12]学者采用弯曲振动型疲劳试验机进行了大量的钢桥面板典型细节局部模型疲劳试验(图2(a))，荣振环等[13]和赵欣欣等[14]分别采用局部模型疲劳试验对钢桥面板纵肋拼接细节、顶板与纵肋连接细节进行疲劳试验研究。足尺节段模型较局部试件模型尺寸大，模型加工和制造质量更符合实际情况，能够更好的代表实际工程中典型细节的受力行为。Tsakopoulos 和Fisher[15]采用大型足尺节段模型，对Williamsburg、Bronx-Whitestone 等桥梁采用的正交异性钢桥面板进行疲劳试验(图2(b))，王春生等[16]和张清华等[17]也分别基于实际工程开展了钢桥面板足尺节段模型疲劳试验研究，获得了多个细节的疲劳强度。

图2 钢桥面板疲劳试验方法Fig.2 Fatigue test methods for steel bridge decks

国内外开展的疲劳试验研究成果中，受模型尺度、板件尺寸、试验方法、加载方式等因素影响，试验结果离散型较大。局部模型疲劳试验具有较强的针对性，能够灵活开展特定细节的疲劳强度试验，且对试验加载系统的能力要求较低，试验规模小、成本低，试验效率较高。对于局部构造复杂，受边界效应、尺寸效应和焊接热效应影响较大的构造细节，局部试件模型一般无法满足试验要求。足尺节段模型尺寸较大，试验时对疲劳加载系统的能力要求较高，相比于局部试件模型试验效率低、试验成本较高，但试验结果更具代表性。因此，在开展钢桥面板疲劳强度试验研究时，应根据各细节构造受力特性选取合理的试验方案。

本文为保证试验数据的有效性、可靠性，选取的数据均为国内外具有代表性的疲劳试验，尤其是近20 年来开展的足尺疲劳试验结果，结合中国实桥正交异性钢桥面板使用状况，对典型细节疲劳强度进行系统研究。

2 钢桥面板疲劳强度试验研究

2.1 纵肋与顶板连接细节

顶板与纵肋主要通过角焊缝或部分熔透焊缝连接，早期多采用角焊缝连接，将纵肋腹板边缘切边后与顶板密贴，采用手工焊接或半自动焊接。随着焊接技术的进步，部分熔透焊缝被应用于顶板与纵肋细节的连接，焊接多采用半自动或全自动控制，焊缝质量易于保证，大大提高了该细节的疲劳强度。然而，正交异性钢桥面板为薄壁结构，顶板与纵肋细节在车辆轮载直接作用下局部变形较大，且焊接过程中存在着焊接残余应力，该细节的疲劳开裂现象仍然不断出现。英国Severn 桥、荷兰Van Brienenoord 桥、中国虎门大桥等钢桥面板中均出现了此类疲劳开裂现象。顶板与纵肋连接细节疲劳裂纹多萌生于焊根或焊趾等隐秘位置，穿透顶板后会沿着纵向继续扩展，发现时一般已扩展至一定长度。桥面铺装在顶板开裂位置会出现不同程度的破损，导致雨水下渗，进一步影响正交异性钢桥面板疲劳耐久性能，因此该细节疲劳裂纹危害极大，在实际工程中必须引起足够的重视。

顶板与纵肋连接细节疲劳裂纹共有4 类，疲劳试验和实桥检测中4 种裂纹形式都有存在，因此本文在总结国内外疲劳试验成果时仅对焊缝形式(角焊缝、部分熔透焊缝)进行区分，任意一种裂纹出现时即认为细节疲劳失效。已开展的疲劳试验中，包括局部试件模型和足尺节段模型，局部试件模型主要考虑顶板的弯曲效应，而单肋足尺模型、多肋足尺模型则可以更真实模拟实际正交异性钢桥面板的受力行为。早期正交异性钢桥面板顶板与纵肋连接细节采用角焊缝连接，JTG D64、EUROCODE 规定该角焊缝细节疲劳强度为50 级(即200 万次循环荷载作用下疲劳强度为50 MPa)，AASHTO 中并未给出该细节的疲劳强度等级。Maddox[18]采用局部构造板件模型和单肋足尺模型对该细节进行疲劳试验，赵欣欣等[14]、Janss[19]和田洋等[20]采用单肋足尺模型对顶板与纵肋角焊缝连接细节疲劳强度进行试验研究，试验结果如图3 所示。Maddox[18]和Janss[19]的疲劳试验获得的有效数据比较集中，角焊缝细节疲劳强度高于JTG D64规范的50 级(EUROCODE 规范的50 级、AASHTO规范的E 级)。赵欣欣等[14]和田洋等[20]采用的单肋足尺模型疲劳试验获得的疲劳强度较高，甚至达到JTG D64 规范的100级(EUROCODE 规范的100 级、AASHTO 规范的C 级)。

图3 顶板与纵肋角焊缝连接细节疲劳试验结果F ig. 3 Fatigue test results for deck-to-rib detail with fillet weld

现代正交异性钢桥面板顶板与纵肋细节大多采用部分熔透焊缝连接，一般要求名义熔透率80%，最小熔透率70%，JTG D64 规范中该细节疲劳强度为70 级、EUROCODE 规范中为71 级、AASHTO 规范中为C 级。Ya 等[11]采用局部构造板件模型对不同板件厚度、不同熔透率的顶板与纵肋连接细节进行疲劳试验，陈一馨[21]同样采用局部构造板件模型对该细节熔透焊缝疲劳强度进行试验研究。田洋等[20]、Bignonnet 等[22]、Mori等[23]、陶晓燕[24]、赵欣欣[25]和Li 等[26]分别采用单肋足尺模型对顶板与纵肋部分熔透焊缝细节进行疲劳试验。文献[16]采用多肋足尺节段模型对顶板与纵肋部分熔透焊缝连接细节进行疲劳试验研究，如图4 所示，试验结束时在多个典型细节出现了疲劳裂纹，得到了顶板与纵肋连接细节的疲劳强度等级。

顶板与纵肋部分熔透焊缝连接细节疲劳试验成果见图5，局部构造板件模型疲劳试验结果均高于JTG D64 规范90 级(EUROCODE 规范90 级、AASHTO 规范C 级)。国外开展的足尺模型试验结果中疲劳强度基本高于JTG D64 规范的90 级(EUROCODE 规范的90 级、AASHTO 规范的C 级)。中国进行的足尺模型疲劳试验中，除田洋得出的疲劳强度较高以外，陶晓燕[24]、赵欣欣[25]和文献[16]试验结果中该细节疲劳强度相当于JTG D64 规范的70 级(EUROCODE 规范的71 级、AASHTO 规范的D 级)。

图4 顶板与纵肋连接细节足尺疲劳试验[16]Fig.4 Full-scale fatigue test for deck-to-rib detail[16]

图5 顶板与纵肋部分熔透焊缝连接细节疲劳试验结果Fig.5 Fatigue test results for deck-to-rib detail with partial penetration weld

顶板与纵肋连接细节疲劳试验研究结果表明，板件模型得出的疲劳强度总体高于足尺模型，由于足尺模型，尤其是大型足尺节段模型中细节疲劳行为与实桥比较接近，因此大型足尺模型试验结果参考价值更高。

2.2 纵肋与横隔板连接细节

纵肋与横隔板连接细节早期采用纵肋在横隔板处断开、纵肋两端与横隔板分别焊接的形式，后发展为横隔板开孔、纵肋连续穿过横隔板与之焊接相连，包括两种构造形式：1)横隔板仅开槽型孔，采用纵肋与横隔板绕焊连接；2)在槽型孔基础上，扩大下部开孔面积，纵肋腹板与横隔板焊接、释放纵肋腹板下部及纵肋底板，现代正交异性钢桥面板中一般均采用此构造型式，本文中纵肋与横隔板连接细节若无特殊说明时均指此构造型式。纵肋与横隔板连接细节在横隔板面外变形、纵肋扭转变形及焊接残余应力共同作用下，容易出现疲劳裂纹[27]。JTG D64、EUROCODE 规范中规定横隔板厚度不大于12 mm 时纵肋与横隔板连接细节疲劳强度为80 级，横隔板厚度大于12 mm 时疲劳强度分别为70 级、71 级，AASHTO规范中为C 级。

纵肋与横隔板连接细节的疲劳试验基本都是以足尺模型开展的，Kolstein 等[28−29]和Lehrke[30]分别采用多肋足尺模型面外加载和面外、面内组合加载形式进行疲劳试验，结果表明采用面外、面内组合加载形式更接近于实桥受力状态，疲劳裂纹多萌生于纵肋焊趾处并在纵肋腹板内沿纵向扩展。陈一馨[21]采用局部足尺模型和张清华等[17,31]以港珠澳大桥为背景分别对纵肋与横隔板连接细节开展疲劳试验研究。文献[16]开展的疲劳试验中，在多个位置纵肋腹板焊趾处出现了疲劳裂纹，根据测点应力突变时的循环次数，确定了该细节的疲劳强度等级。对萌生于横隔板焊趾处、向横隔板扩展的疲劳裂纹，Beales[32]采用单肋V 型肋、Kolstein[33]采用多肋足尺模型(U 型肋)分别开展纵肋与横隔板连接细节进行疲劳试验研究。

国内外疲劳试验成果如图6 所示，裂纹由纵肋焊趾处萌生、在纵肋腹板内沿纵向扩展时，纵肋与横隔板连接细节疲劳强度相当于JTG D64 规范的55 级(EUROCODE 规范的56 级、AASHTO规范的E 级)，低于现行相关规范中该细节的疲劳强度等级，见图6(a)。纵肋与横隔板连接细节横隔板焊趾处疲劳强度相当于JTG D64 规范的70 级(EUROCODE 规范的71 级、AASHTO 规范的D级)，与EUROCODE、JTG D64 规范中的规定一致，低于AASHTO 规范中该细节的疲劳强度等级，见图6(b)。

2.3 横隔板挖孔细节

图6 纵肋与横隔板连接细节疲劳试验结果Fig.6 Fatigue test results for rib-to-diaphragm detail

为了使纵肋连续通过横隔板、提高纵肋与横隔板连接细节的疲劳性能，需要在横隔板上开工艺孔，横隔板刚度受到一定程度削弱，在荷载作用下横隔板面外变形增大。由于挖孔边缘在生产制造过程中存在一定的初始缺陷，强迫组装易引入一定的制造应力，在车辆荷载、残余应力等耦合作用下容易发展成疲劳裂纹，因此横隔板挖孔细节是正交异性钢桥面板重要的疲劳敏感细节之一。横隔板挖孔细节疲劳裂纹一般出现在挖孔边缘的最不利截面，由于不同孔型的构造与受力特点差异，裂纹主要萌生于工艺孔的上弧段或下弧段。JTG D64 规范中规定横隔板挖孔细节疲劳强度为70 级，EUROCODE 规范中该细节为71 级，AASHTO 规范中为A 级。

国内外横隔板挖孔细节疲劳试验均采用单肋或多肋足尺模型进行，加载方式主要分为三种，即面内加载、面外加载和面内-面外组合加载。Lehrke[30]采用面内加载方式对多肋足尺模型进行疲劳试验，Kolstein[33]、Caramelli[34]和张敏[35]采用面外加载或面内-面外组合加载进行疲劳试验，试验结果见图7。

面内加载疲劳试验结果中横隔板挖孔细节疲劳强度均达到了JTG D64 规范的125 级(EUROCODE规范的125 级、AASHTO 规范的B 级)，高于JTG D64、EUROCODE 规范中的疲劳强度等级，而低于现行AASHTO 规范中的规定。采用面外加载或面内-面外组合加载形式进行的疲劳试验，横隔板挖孔细节疲劳强度相当于JTG D64 规范的100 级(EUROCODE 规范的100 级、AASHTO 规范的C级)，高于JTG D64、EUROCODE 规范中的疲劳强度等级，而低于现行AASHTO 规范中的疲劳强度等级。中国正交异性钢桥面板横隔板挖孔细节疲劳开裂现象非常严重，根据现场检测结果分析该细节疲劳开裂诱因应包括制造边缘缺陷、安装偏差、残余应力、面外变形等因素，在确定疲劳强度等级时应考虑这些因素对细节疲劳性能的影响。

图7 横隔板挖孔细节疲劳试验结果Fig.7 Fatigue test results for diaphragm cutout detail

2.4 纵肋拼接细节

正交异性钢桥面板在生产加工过程中，为了运输、安装方便，通常将结构划分为一定长度的节段，节段之间的拼接全部在施工现场进行。实际工程中桥面板节段之间的拼接可通过焊接连接，在相邻节段间预留一定长度的纵肋嵌补段，分别与相邻节段纵肋连接实现拼装。为提升节段拼装部位的抗疲劳性能，也有采用纵肋栓接、顶板焊接的栓焊混合连接方式，如图8 所示。对于纵肋拼接焊接细节，JTG D64 规范中规定其疲劳强度为70 级，EUROCODE 规范中为71 级，AASHTO规范中为D 级。纵肋拼接焊接细节疲劳裂纹一般由纵肋底板焊缝萌生、沿着焊缝向纵肋腹板扩展，在工程中较为常见，而高强螺栓拼接细节目前尚未有实桥疲劳开裂的报道。纵肋对接焊缝现场施焊时多采用仰焊，加之受现场施焊条件影响，焊接质量较难保证，在实际工程中纵肋拼接焊缝是抗疲劳设计与评估的重点关注细节之一。

图8 纵肋拼接方式Fig.8 Rib-to-rib splice types

现行规范中对纵肋焊接细节不同焊接方式进行疲劳强度等级分类，焊接方式主要有双面全熔透对接焊缝和带垫板条的单面全熔透对接焊缝。赵欣欣[25]、Kolstein[33]和Yamada 等[36]对3 mm 以下拼装间隙的纵肋拼接细节进行试验研究，童乐为和沈祖炎[37]采用足尺模型对拼装间隙3 mm 的开口肋拼接细节进行疲劳试验，试验结果如图9(a)所示。拼装间隙小于3 mm 时，疲劳试验数据比较离散，总体来说疲劳强度较低，仅相当于JTG D64规范的35 级(EUROCODE 规范的36 级、AASHTO规范E’级)，低于现行相关规范中的疲劳强度等级。

图9 纵肋拼接细节疲劳试验结果Fig.9 Fatigue test results for rib-to-rib detail

荣振环等[13]、Kolstein[33]、Caramelli[34]、Yamada等[36]、Tromp[38]和黄云等[39]对拼装间隙4 mm～6 mm 的纵肋拼接细节进行疲劳试验，文献[40]和文献[41]采用多肋足尺模型对纵肋拼接细节进行疲劳试验(图10)，试验结果见图9(b)。拼装间隙4 mm～6 mm 的纵肋拼接细节疲劳强度高于JTG D64规范的70 级(EUROCODE 规范的71 级、AASHTO规范的D 级)，与现行相关规范中疲劳强度等级划分基本一致。Cuninghame[7]、Kolstein 等[28]对拼装间隙8 mm、12 mm 的纵肋拼接细节进行疲劳试验，表明该细节疲劳强度达到JTG D64 规范的100 级(EUROCODE 规范的100 级、AASHTO 规范的C 级)，高于现行相关规范中的疲劳强度等级，见图9(c)。

图10 纵肋拼接细节足尺模型疲劳试验[40 − 41]Fig.10 Fatigue test for rib-to-rib detail in full scale model[40 − 41]

3 典型细节疲劳强度等级确定

根据国内外正交异性钢桥面板疲劳试验研究成果，结合中国当前抗疲劳设计与建造技术水平，以提出符合实际情况的典型细节疲劳强度等级。顶板与纵肋连接细节受焊缝型式影响较大，采用角焊缝连接时，早期疲劳试验结果中疲劳强度较低，随着焊接技术的进步和焊接水平的提高，该细节疲劳性能总体上优于早期的试验结果。鉴于目前存在着一定比例的在役正交异性钢桥面板修建年代较早，在抗疲劳设计和疲劳评估时建议该细节疲劳强度按早期试验结果取用，建议该细节疲劳强度等级取为JTG D64 规范的50 级(EUROCODE 规范的50 级、AASHTO 规范的E 级)，与现行JTG D64、EUROCODE 规范中的规定一致。采用部分熔透焊缝连接时，研究成果国外学者开展的疲劳试验结果总体高于国内，表明中国正交异性钢桥面板顶板与纵肋连接细节疲劳性能总体低于国外，在确定该细节疲劳强度时应重点参考中国试验研究成果。部分熔透焊缝连接的顶板与纵肋连接细节疲劳强度等级取JTG D64规范的60 级(EUROCODE 规范63 级、AASHTO规范D 级)，低于现行JTG D64、EUROCODE 和AASHTO 规范中的规定。

纵肋与横隔板连接细节纵肋腹板焊趾处疲劳试验成果中部分低于现行JTG D64、EUROCODE和AASHTO 规范中该细节的疲劳强度等级，偏于安全考虑建议该细节按JTG D64 规范的55 级(EUROCODE 规范的56 级、AASHTO 规范的E 级)取用。横隔板焊趾处疲劳强度高于JTG D64 规范、EUROCODE 规范中的疲劳强度等级，而低于现行AASHTO 规范的规定，建议该细节按JTG D64 规范的70 级(EUROCODE 规范的71 级、AASHTO 规范的D 级)进行抗疲劳设计和疲劳评估。

横隔板挖孔细节疲劳性能受制造误差、残余应力及面外变形等因素影响，在实际工程中疲劳开裂现象较为严重。国内外开展的疲劳试验研究中，得出的该细节疲劳强度显著高于现行JTG D64、EUROCODE 规范中的规定，而低于现行AASHTO 规范中(B 级)的规定。结合工程实践经验，建议横隔板挖孔细节抗疲劳设计或疲劳评估时采用JTG D64 规范的70 级(EUROCODE 规范的71 级、AASHTO 规范的C 级)，与JTG D64、EUROCODE 规范中的疲劳强度等级一致，低于现行AASHTO 中的疲劳强度等级。在制造过程中，应保证挖孔边缘打磨光滑，安装偏差小于设计允许值，通过提高制造质量以提升该细节的疲劳性能。

纵肋拼接细节疲劳强度与拼装间隙密切相关，纵肋拼接细节拼装间隙小于3 mm 时，疲劳强度较低；拼装间隙为4 mm～6 mm 时，疲劳强度高于JTG D64 规范的70 级(EUROCODE 规范的71级、AASHTO 规范的D 级)，拼装间隙为8 mm～12 mm 时，疲劳强度高于JTG D64 规范的100级(EUROCODE 规范的100 级、AASHTO 规范的C 级)。考虑构造和施工因素，建议该细节设计时拼装间隙取为4 mm～6 mm，在进行抗疲劳设计或疲劳评估时，疲劳强度按JTG D64 规范的70 级(EUROCODE 规范的71 级、AASHTO 规范的D 级)取用，与现行JTG D64、EUROCODE 和AASHTO规范中的规定一致。

4 结论

本文针对钢桥面板典型细节疲劳强度，系统总结了国内外主要疲劳试验成果，确定了有效的疲劳试验数据，结合典型细节疲劳开裂机理，提出了适应于中国抗疲劳设计与建造水平的钢桥面板疲劳强度等级。主要研究结论如下：

(1)顶板与纵肋连接细节采用角焊缝连接时疲劳强度为50 级，采用部分熔透焊缝连接时为60 级；纵肋与横隔板连接细节横隔板焊趾处疲劳强度为70 级，纵肋腹板焊趾处为55 级；横隔板挖孔细节疲劳强度为70 级；纵肋拼接细节疲劳强度与拼装间隙密切相关，拼装间隙小于3 mm 时疲劳强度为40 级，拼装间隙为4 mm～6 mm 时疲劳强度取为70 级，拼装间隙为8 mm～12 mm 时疲劳强度取为100 级。

(2)纵肋与横隔板连接细节横隔板焊趾处、横隔板挖孔细节和纵肋拼接细节疲劳强度与现行JTG D64 规范中的规定一致；顶板与纵肋连接细节、纵肋与横隔板连接细节纵肋腹板焊趾处疲劳强度低于JTG D64 规范中的疲劳强度等级。

(3)目前中国钢桥制造企业的生产水平参差不齐，焊接缺陷、拼装误差等质量控制技术措施不到位，加之在交通量增长快、轮载大、超载现象客观存在等因素影响下，导致钢桥面板使用过程中疲劳开裂问题较突出，在进行钢桥面板抗疲劳设计或疲劳评估时，应综合考虑细节构造、制造质量以及实际使用状况等因素，采用合理的疲劳强度等级。

(4)本文研究的是传统制造工艺下钢桥面板的疲劳强度，随着钢桥制造技术的进步，出现了顶板与纵肋双面焊接或整体成型、镦边U 肋等正交异性板结构，应建立正交异性钢桥面板疲劳强度试验数据库，及时补充更新国内外最新的研究成果，为抗疲劳设计与疲劳评估提供参考。