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正交异性钢桥面板以其自重轻、承载力大、适用范围广、施工周期短且造型美观等特点，在大跨度桥梁中得到了广泛地应用。然而，近年来，随着交通流量的增加，特别是重型车辆和超载车辆的增加，桥面板疲劳问题日益突出，大量调研结果显示正交异性钢桥面板在运营期内均出现了不同程度地疲劳开裂问题。其中影响正交异性钢桥面板疲劳性能的一个关键因素就是顶板与U肋焊缝形式，这其中倍受争议的就是坡口焊熔透度。为了对坡口焊熔透度进行分析，本文以坡口焊熔透度对U肋与顶板连接处对疲劳性能的影响开展试验和有限元研究，主要内容如下：
首先，开展了9个正交异性钢桥面板双肋试件在荷载作用下的静力和疲劳试验，主要参数为双面焊缝外侧坡口熔透度。依托武汉沌口桥试验，以单面焊缝作为基准，对双面焊缝的疲劳性能开展了进一步研究，并借助静态应变采集仪和非接触式全场应变测量系统，测量了应变、位移等数据。试验结果表明：对于双面焊缝连接试件，外侧坡口熔透度变化对试件的疲劳寿命影响较小；应力幅对裂纹扩展速度的影响很大；非接触式全场应变测量系统测量的控制点应变值及位移值与采用传统测量方法测量的控制点应变值及位移值基本相同。
其次，采用有限元软件ANSYS，考虑了模型的材料属性、边界情况和网格精度，建立了静力荷载作用的双肋试件数值分析模型，并通过与静力加载试验的应力状态和竖向位移情况对比验证有限元模型的精确性。基于已验证的有限元模型，开展静载作用下熔透度对U肋与顶板焊接结构应力状态的影响分析，进一步探究其他焊缝设计参数、不同承载位置对双肋试件U肋与顶板焊接结构应力状态的影响，为疲劳寿命评估提供依据。
最后，对比分析主S-N曲线法评估结果和试验结果，验证该评估方法的适用性。采用主S-N曲线法对双肋试件U肋与顶板焊接连接的疲劳寿命开展评估分析，并针对坡口熔透度、外侧坡口焊缝两焊趾比、承载位置三个参数开展疲劳寿命评估分析。评估结果表明：双面焊缝试件总循环加载次数值与统计模式为中值求得的疲劳寿命评估值更为接近，单面焊缝试件与统计模式为-2σ求得的疲劳寿命评估值更为接近；坡口焊熔透度增大，双肋模型的疲劳寿命评估值略有减小；外侧坡口焊缝两焊趾比和承载位置对疲劳寿命评估值的影响较大。
首先，开展了9个正交异性钢桥面板双肋试件在荷载作用下的静力和疲劳试验，主要参数为双面焊缝外侧坡口熔透度。依托武汉沌口桥试验，以单面焊缝作为基准，对双面焊缝的疲劳性能开展了进一步研究，并借助静态应变采集仪和非接触式全场应变测量系统，测量了应变、位移等数据。试验结果表明：对于双面焊缝连接试件，外侧坡口熔透度变化对试件的疲劳寿命影响较小；应力幅对裂纹扩展速度的影响很大；非接触式全场应变测量系统测量的控制点应变值及位移值与采用传统测量方法测量的控制点应变值及位移值基本相同。
其次，采用有限元软件ANSYS，考虑了模型的材料属性、边界情况和网格精度，建立了静力荷载作用的双肋试件数值分析模型，并通过与静力加载试验的应力状态和竖向位移情况对比验证有限元模型的精确性。基于已验证的有限元模型，开展静载作用下熔透度对U肋与顶板焊接结构应力状态的影响分析，进一步探究其他焊缝设计参数、不同承载位置对双肋试件U肋与顶板焊接结构应力状态的影响，为疲劳寿命评估提供依据。
最后，对比分析主S-N曲线法评估结果和试验结果，验证该评估方法的适用性。采用主S-N曲线法对双肋试件U肋与顶板焊接连接的疲劳寿命开展评估分析，并针对坡口熔透度、外侧坡口焊缝两焊趾比、承载位置三个参数开展疲劳寿命评估分析。评估结果表明：双面焊缝试件总循环加载次数值与统计模式为中值求得的疲劳寿命评估值更为接近，单面焊缝试件与统计模式为-2σ求得的疲劳寿命评估值更为接近；坡口焊熔透度增大，双肋模型的疲劳寿命评估值略有减小；外侧坡口焊缝两焊趾比和承载位置对疲劳寿命评估值的影响较大。