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摘要：結合鋼箱梁橋面板施工技術工程實例，介紹了鋼橋面板的構造與正交異性鋼橋面板構造的改進內容，分析了公路鋼箱梁橋面板施工新技術，并進行了試件的設計、制造及試驗概況的研究，提出了試驗結果的分析，為之后的公路鋼箱梁橋面板施工新技術探討提供參考。
0引言
隨著我國橋梁施工技術的發展，很多大型公路鋼箱梁在連接施工中都采用的是橋面板焊接的方式，U形肋結構應用的是剛強度螺栓進行連接。這種方法不會存在全焊接或者栓接方式的缺陷，技術具備較高的先進性。本文主要對鋼橋面板接頭構造進行深入分析，以期切實提升橋梁的施工效果，滿足交通運行的需要。
1鋼橋面板工地接頭構造
1.1鋼橋面板的構造
大跨度懸索橋與斜拉橋的形式，鋼箱梁結構部分的重量幾乎達到了整體橋梁重量的1/5。正交異性鋼板結構橋面板主要來自于混凝土結構面板或者是預制板部分。因此在大跨度橋梁中受到了較大自重的影響，采用正交異性板鋼箱梁是非常重要的結構形式。一般來說，鋼橋面板表層的部分應用的是瀝青混凝土表面鋪裝層，這樣就能夠提升橋梁的通行性。隨著橋梁技術的發展，當前的正交異性鋼橋面板的主要組成結構即為縱肋與橫肋，并且二者之間保持垂直布置[1]。在橋梁結構生產制作的過程中，全橋被分成若干節段在工廠內進行生產制作，完成之后再運輸到施工現場進行拼接施工。
1.2正交異性鋼橋面板構造的改進
鋼橋面板是主梁上翼緣，其主要的作用是承載車輛載荷。從上文中可以了解到，鋼橋面板主要的組成部分是面板、縱肋與橫肋等組成部分，所有部件主要是通過焊接的方式連接起來，焊縫交叉部分設置為弧形缺口的形式，內部的組成十分復雜。在車輛經過該區域之后，車輛載荷會產生較大的應力，從而在較差的位置上產生一定的局部應力，所以鋼橋面板出現疲勞問題是主要考慮的方面。疲勞裂紋存在于縱肋與面板之間的肋角焊縫，U型肋鋼襯墊采用對接焊縫方式來連接，此時的鋼面板對接部分也是抗疲勞性能最弱的區域。經過深入分析細節設計方案，同時進行焊接技術的改進和提升，從而可以有效的降低鋼面板出現裂縫的概率。經過改進之后，面板對接焊接采用的是陶瓷沉淀的方式，其可以實現單面焊雙面成型的效果，同時再應用U型肋進行高強度螺栓連接，整體結構強度得到了很大提升。經過改進處理之后，提升了焊接性能，具備較高的抗疲勞特性[2]。
2試件設計和制造
通過計算正交異性鋼橋面板剛度與恒載所造成的彎曲載荷的情況，將縱肋共同作用到鋼橋面板中的寬度設定為縱肋間距尺寸。鋼箱梁工地接頭位置上應用的是單面焊雙面成型的方式來進行，并且在焊縫的內側位置上設置陶瓷襯墊部件，所以需要在焊縫下方的U型肋側壁開口以保證襯墊能夠順利地放置到焊接位置上。
3試驗概況
3.1加載方案
當前我國的國家規定中，對于超20級荷載內的550kN車輛后軸部分的重力應該設定為2×140kN，后輪與地面的接觸面積應該達到寬×長=600mm×200mm。在本次試驗過程中，在進行加載點的確定是按照該標準中規定來確定的，所以本次的加載寬度確定為400mm，也就是在單輪與雙輪寬度尺寸之間，可以滿足本次實驗的需要。根據試驗方案的規定要求，在橋梁的試驗區域中選擇尺寸為寬×長×厚=420mm×200mm×12mm，在表面鋪裝層結構部分中開始進行試驗，然后放置尺寸為400mm×300mm×50mm橡膠薄板來實施加載實驗。
3.2測點布置
為了可以確定缺口位置中所存在的應力狀況，應該在該位置上布置較為密集的測試點進行性能測試，其中面板焊縫周邊區域中總共需要布置12個測點，從而可以測定其縱、橫方向上的應力參數。此外，還需要在跨中與焊接接頭對稱處來進行性能的測試，從而保證其測試性能具備普遍性。
3.3疲勞試驗
根據試驗方案的要求，首先選擇編號為Ⅰ的試件來進行試驗，此時應該將試驗載荷設置在焊栓接頭位置，參數設定為40～90kN，同時應該將循環次數設定為200萬次。利用有限元分析方法來進行參數計算，在試件中施加跨中40kN載荷時，此時的U形肋下面最大應力與橋梁在正常使用中的荷載基本相同；在增加到90kN荷載之后，最大應力與恒載、活載之間所產生的應力相差不大，所以應該選擇使用上述疲勞加載數據。
3.4靜載試驗
對于兩個試件都實施靜載荷試驗，將該試驗分成兩個方式來進行加載，其一是在焊栓接位置上來進行加載試驗，其二是在跨中位置上進行加載試驗。通過有限元方法來進行參數的計算，在跨中位置上施加140kN載荷時，此時最大應力參數值達到了200MPa，在試驗中綜合考慮到受力最不合理的狀態，在靜載增加到175kN，此時即為實際軸重量的2.5倍，從而可以保證其最大應力極限值為75%[4]。
4試驗結果分析
4.1豎向撓度
經過實際測量之后，各個測點位置上施加了不同載荷參數之后所產生的豎向撓度數據，可以總結出如下結論：（1）實測參數與計算參數相差不大，表示實際測量值即為合理值。（2）跨中載荷布置的過程中，利用有限元分析方法來進行數據的計算，焊栓接頭位置的撓度較之對稱位置的撓度參數要小，此時由于焊接接頭位置上的U形肋板兩側使用高強螺栓在高強螺栓位置上設置拼接板部件，相當于在該位置的腹板厚度尺寸的2倍，且可以與面板焊接接頭進行連接施工，此時可以提高焊接接頭位置的剛度，同時還應該在該位置上設置手孔，但是要確保不會給局部強度造成負面影響。（3）在對焊栓接頭位置進行加載的過程中，試件Ⅰ接頭位置上與跨中位置的撓度較之Ⅱ來說其撓度適當增大，這與該位置的螺栓擰緊程度存在直接的聯系。但是經過有限元的數據分析可以發現，上述兩個試件的撓度參數相同，這也就表示其缺口部分與剛度并不存在直接的關系。（4）各個測試位置的測量參數表示其撓度與載荷參數存在有線性關系[5]。
4.2疲勞強度
在試驗的過程中，設定下限40kN、上限90kN進行荷載試驗，反復試驗了200萬次之后，經過性能的檢測之后可以確定Ⅰ試件位置上的撓度與試驗之前并不存在明顯的變化，這也就表示疲勞載荷的作用對于試件的剛度并未造成直接的影響。在使用20倍放大鏡來進行試件的觀察之后可以確定，所有的試驗位置上并不存在明顯的裂紋，然后再次進行試驗，發現各個部分的應力大小與載荷參數依然呈現出線性變化的關系。
4.3局部應力
經過實際測量之后可以總結出如下結論：（1）在施加外部載荷之后，兩個試件中的多數測點都能夠滿足應力的需要。（2）在焊栓接頭位置上進行外部載荷施加的過程中，此時應該對于兩個試件來實施應力比較分析，此時得到如下結論：①試件Ⅰ中的U形缺口位置上較之試件Ⅱ來說其橫向壓力會比較大，而針對于其他測點位置來說，所得出的最終數據相差不大，但是也沒有超出設計要求的參數值；②試件Ⅱ中的焊栓接頭位置上的縱向壓力會略大，但是在其他位置上，其實際測量值相差不大；③試件Ⅰ中的U形缺口缺口位置較之試件Ⅱ來說會稍大。從這些數據可以得出，在缺口位置上施加不同的荷載僅會給試件應力造成一定的影響，而其他的位置上則能夠滿足實際需要。（3）在施加跨中載荷的過程中，經過檢測所有的測點之后，發現其應力參數相差不大，且數值也非常小，與焊栓接頭對稱位置上縱向、橫向應力基本相同，可以滿足橋梁日常使用的需要。（4）通過實際的試驗分析可以發現，伴隨著施加載荷的逐漸上升，其與計算參數值完全一致。
5結語
正交異性鋼橋面板在進行對接的過程中應用的是全熔透的方式，同時還需要在兩側施加了高強度螺栓來進行連接，然后再進行疲勞試驗以及有限元計算分析，經過試驗參數的比對分析，在設置U型缺口位置上的細節位置上其整體的性能可以滿足工程的需要，同時還測量確定其要小于設計容許壓力，整體強度都達到了使用的需要，具備較強的運行穩定性。但是在實際操作中，還需要盡量的縮小U形缺口的尺寸，一般都控制在70mm左右為最佳。
參考文獻：
[1]曾勇，渠昱，顧安邦，等.鋼箱梁懸索橋大節段正交異性鋼橋面板疲勞性能試驗[J].哈爾濱工業大學學報，2016（9）：95-100.
[2]鄭中岳，唐冕，呂韶全.橋面鋪裝對城市鋼箱梁橋面板疲勞性能的影響[J].鐵道科學與工程學報，2016（9）：1749-1755.
[3]魏民，謝玉萌.一種新型合成橋面板在中小跨徑鋼箱梁橋中的應用[J].工程與建設，2015（6）：790-792.
[4]傅中秋，吉伯海，王滿滿，等.鋼箱梁橋面板構造對焊縫疲勞熱點應力的影響[J].交通科學與工程，2015（2）：34-38.
作者:李晉勇 單位:山西省公路局忻州分局
