大跨徑斜拉橋鋼箱梁疲勞破壞的評(píng)估與加固方法研究

(福建工程學(xué)院 土木工程學(xué)院， 福建 福州 350118)

0 前言

斜拉橋的跨越性能較好，而且箱型結(jié)構(gòu)抵抗風(fēng)力的性能又較強(qiáng)，所以二者相互結(jié)合使得斜拉橋鋼箱梁成為了大跨度橋梁的重要選擇方案。當(dāng)前采用鋼箱梁的橋型呈現(xiàn)出跨徑越來(lái)越大、結(jié)構(gòu)越來(lái)越輕的發(fā)展趨勢(shì)，這樣有利于材料的節(jié)省，但斜拉橋鋼箱梁由于不斷承受高頻變幅荷載的沖擊，容易產(chǎn)生頻率裂紋，使得大跨徑斜拉橋鋼箱梁的壽命降低[1]。正交異性橋面板雖然有很多優(yōu)勢(shì)，比如承載力好、本身自重輕等，但因其構(gòu)造較復(fù)雜，需要焊接的部位太多，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，且其受力不順暢，各應(yīng)力的影響線也較短，最終會(huì)出現(xiàn)疲勞開(kāi)裂等問(wèn)題[2]。

國(guó)外較早在大跨徑斜拉橋的主梁上應(yīng)用鋼箱梁，如英國(guó)的賽文橋、日本多多羅橋等；而國(guó)內(nèi)在20世紀(jì)80年代之后才開(kāi)始采用[3]；目前，全球比較有名的十大斜拉橋國(guó)內(nèi)就占了8座，見(jiàn)表1，典型的有江蘇的蘇通大橋、南京的長(zhǎng)江二橋以及三橋等。除了這些已建成的斜拉橋，在建的江蘇滬通長(zhǎng)江大橋主跨也是達(dá)到了1 092 m。此外，全球十大懸索橋中國(guó)占了5座，見(jiàn)表2，其中武漢的楊泗港長(zhǎng)江大橋僅次于日本明石海峽大橋，主跨長(zhǎng)度為1700 m。

中國(guó)經(jīng)濟(jì)日益壯大，基礎(chǔ)設(shè)施的投入也不斷加大，交通量、車(chē)輛總重以及車(chē)輛速度都大幅提高，車(chē)輛的超載超限運(yùn)輸嚴(yán)重?fù)p壞公路基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)橋梁的壽命也產(chǎn)生很大影響，尤其是鋼橋面板的疲勞問(wèn)題突出，有些大跨徑斜拉橋鋼箱梁的使用壽命未達(dá)到1/2就產(chǎn)生嚴(yán)重的裂縫、疲勞損傷，甚至破壞。……