摘要：结合钢箱梁桥面板施工技术工程实例，介绍了钢桥面板的构造与正交异性钢桥面板构造的改进内容，分析了公路钢箱梁桥面板施工新技术，并进行了试件的设计、制造及试验概况的研究，提出了试验结果的分析，为之后的公路钢箱梁桥面板施工新技术探讨提供参考。
关键词：公路工程；钢箱梁；桥面板；施工新技术
0引言
随着我国桥梁施工技术的发展，很多大型公路钢箱梁在连接施工中都采用的是桥面板焊接的方式，U形肋结构应用的是刚强度螺栓进行连接。这种方法不会存在全焊接或者栓接方式的缺陷，技术具备较高的先进性。本文主要对钢桥面板接头构造进行深入分析，以期切实提升桥梁的施工效果，满足交通运行的需要。
1钢桥面板工地接头构造
1.1钢桥面板的构造
大跨度悬索桥与斜拉桥的形式，钢箱梁结构部分的重量几乎达到了整体桥梁重量的1/5。正交异性钢板结构桥面板主要来自于混凝土结构面板或者是预制板部分。因此在大跨度桥梁中受到了较大自重的影响，采用正交异性板钢箱梁是非常重要的结构形式。一般来说，钢桥面板表层的部分应用的是沥青混凝土表面铺装层，这样就能够提升桥梁的通行性。随着桥梁技术的发展，当前的正交异性钢桥面板的主要组成结构即为纵肋与横肋，并且二者之间保持垂直布置[1]。在桥梁结构生产制作的过程中，全桥被分成若干节段在工厂内进行生产制作，完成之后再运输到施工现场进行拼接施工。
1.2正交异性钢桥面板构造的改进
钢桥面板是主梁上翼缘，其主要的作用是承载车辆载荷。从上文中可以了解到，钢桥面板主要的组成部分是面板、纵肋与横肋等组成部分，所有部件主要是通过焊接的方式连接起来，焊缝交叉部分设置为弧形缺口的形式，内部的组成十分复杂。在车辆经过该区域之后，车辆载荷会产生较大的应力，从而在较差的位置上产生一定的局部应力，所以钢桥面板出现疲劳问题是主要考虑的方面。疲劳裂纹存在于纵肋与面板之间的肋角焊缝，U型肋钢衬垫采用对接焊缝方式来连接，此时的钢面板对接部分也是抗疲劳性能最弱的区域。经过深入分析细节设计方案，同时进行焊接技术的改进和提升，从而可以有效的降低钢面板出现裂缝的概率。经过改进之后，面板对接焊接采用的是陶瓷沉淀的方式，其可以实现单面焊双面成型的效果，同时再应用U型肋进行高强度螺栓连接，整体结构强度得到了很大提升。经过改进处理之后，提升了焊接性能，具备较高的抗疲劳特性[2]。
2试件设计和制造
通过计算正交异性钢桥面板刚度与恒载所造成的弯曲载荷的情况，将纵肋共同作用到钢桥面板中的宽度设定为纵肋间距尺寸。钢箱梁工地接头位置上应用的是单面焊双面成型的方式来进行，并且在焊缝的内侧位置上设置陶瓷衬垫部件，所以需要在焊缝下方的U型肋侧壁开口以保证衬垫能够顺利地放置到焊接位置上。
3试验概况
3.1加载方案
当前我国的国家规定中，对于超20级荷载内的550kN车辆后轴部分的重力应该设定为2×140kN，后轮与地面的接触面积应该达到宽×长=600mm×200mm。在本次试验过程中，在进行加载点的确定是按照该标准中规定来确定的，所以本次的加载宽度确定为400mm，也就是在单轮与双轮宽度尺寸之间，可以满足本次实验的需要。根据试验方案的规定要求，在桥梁的试验区域中选择尺寸为宽×长×厚=420mm×200mm×12mm，在表面铺装层结构部分中开始进行试验，然后放置尺寸为400mm×300mm×50mm橡胶薄板来实施加载实验。
3.2测点布置
为了可以确定缺口位置中所存在的应力状况，应该在该位置上布置较为密集的测试点进行性能测试，其中面板焊缝周边区域中总共需要布置12个测点，从而可以测定其纵、横方向上的应力参数。此外，还需要在跨中与焊接接头对称处来进行性能的测试，从而保证其测试性能具备普遍性。
3.3疲劳试验
根据试验方案的要求，首先选择编号为Ⅰ的试件来进行试验，此时应该将试验载荷设置在焊栓接头位置，参数设定为40～90kN，同时应该将循环次数设定为200万次。利用有限元分析方法来进行参数计算，在试件中施加跨中40kN载荷时，此时的U形肋下面最大应力与桥梁在正常使用中的荷载基本相同；在增加到90kN荷载之后，最大应力与恒载、活载之间所产生的应力相差不大，所以应该选择使用上述疲劳加载数据。
3.4静载试验
对于两个试件都实施静载荷试验，将该试验分成两个方式来进行加载，其一是在焊栓接位置上来进行加载试验，其二是在跨中位置上进行加载试验。通过有限元方法来进行参数的计算，在跨中位置上施加140kN载荷时，此时最大应力参数值达到了200MPa，在试验中综合考虑到受力最不合理的状态，在静载增加到175kN，此时即为实际轴重量的2.5倍，从而可以保证其最大应力极限值为75%[4]。
4试验结果分析
4.1竖向挠度
经过实际测量之后，各个测点位置上施加了不同载荷参数之后所产生的竖向挠度数据，可以总结出如下结论：（1）实测参数与计算参数相差不大，表示实际测量值即为合理值。（2）跨中载荷布置的过程中，利用有限元分析方法来进行数据的计算，焊栓接头位置的挠度较之对称位置的挠度参数要小，此时由于焊接接头位置上的U形肋板两侧使用高强螺栓在高强螺栓位置上设置拼接板部件，相当于在该位置的腹板厚度尺寸的2倍，且可以与面板焊接接头进行连接施工，此时可以提高焊接接头位置的刚度，同时还应该在该位置上设置手孔，但是要确保不会给局部强度造成负面影响。（3）在对焊栓接头位置进行加载的过程中，试件Ⅰ接头位置上与跨中位置的挠度较之Ⅱ来说其挠度适当增大，这与该位置的螺栓拧紧程度存在直接的联系。但是经过有限元的数据分析可以发现，上述两个试件的挠度参数相同，这也就表示其缺口部分与刚度并不存在直接的关系。（4）各个测试位置的测量参数表示其挠度与载荷参数存在有线性关系[5]。
4.2疲劳强度
在试验的过程中，设定下限40kN、上限90kN进行荷载试验，反复试验了200万次之后，经过性能的检测之后可以确定Ⅰ试件位置上的挠度与试验之前并不存在明显的变化，这也就表示疲劳载荷的作用对于试件的刚度并未造成直接的影响。在使用20倍放大镜来进行试件的观察之后可以确定，所有的试验位置上并不存在明显的裂纹，然后再次进行试验，发现各个部分的应力大小与载荷参数依然呈现出线性变化的关系。
4.3局部应力
经过实际测量之后可以总结出如下结论：（1）在施加外部载荷之后，两个试件中的多数测点都能够满足应力的需要。（2）在焊栓接头位置上进行外部载荷施加的过程中，此时应该对于两个试件来实施应力比较分析，此时得到如下结论：①试件Ⅰ中的U形缺口位置上较之试件Ⅱ来说其横向压力会比较大，而针对于其他测点位置来说，所得出的最终数据相差不大，但是也没有超出设计要求的参数值；②试件Ⅱ中的焊栓接头位置上的纵向压力会略大，但是在其他位置上，其实际测量值相差不大；③试件Ⅰ中的U形缺口缺口位置较之试件Ⅱ来说会稍大。从这些数据可以得出，在缺口位置上施加不同的荷载仅会给试件应力造成一定的影响，而其他的位置上则能够满足实际需要。（3）在施加跨中载荷的过程中，经过检测所有的测点之后，发现其应力参数相差不大，且数值也非常小，与焊栓接头对称位置上纵向、横向应力基本相同，可以满足桥梁日常使用的需要。（4）通过实际的试验分析可以发现，伴随着施加载荷的逐渐上升，其与计算参数值完全一致。
5结语
正交异性钢桥面板在进行对接的过程中应用的是全熔透的方式，同时还需要在两侧施加了高强度螺栓来进行连接，然后再进行疲劳试验以及有限元计算分析，经过试验参数的比对分析，在设置U型缺口位置上的细节位置上其整体的性能可以满足工程的需要，同时还测量确定其要小于设计容许压力，整体强度都达到了使用的需要，具备较强的运行稳定性。但是在实际操作中，还需要尽量的缩小U形缺口的尺寸，一般都控制在70mm左右为最佳。
参考文献：
[1]曾勇，渠昱，顾安邦，等.钢箱梁悬索桥大节段正交异性钢桥面板疲劳性能试验[J].哈尔滨工业大学学报，2016（9）：95-100.
[2]郑中岳，唐冕，吕韶全.桥面铺装对城市钢箱梁桥面板疲劳性能的影响[J].铁道科学与工程学报，2016（9）：1749-1755.
[3]魏民，谢玉萌.一种新型合成桥面板在中小跨径钢箱梁桥中的应用[J].工程与建设，2015（6）：790-792.
[4]傅中秋，吉伯海，王满满，等.钢箱梁桥面板构造对焊缝疲劳热点应力的影响[J].交通科学与工程，2015（2）：34-38.
作者:李晋勇 单位:山西省公路局忻州分局
