横隔

某一水平断面的结构部件。

《钢结构设计规范》第8.4.3条规定：格构式柱或大型实腹式柱，在受有较大水平力处和运送单元的端部应设置横隔，横隔的间距不得大于柱截面长边尺寸的9倍和8m。在格构式柱或大型实腹柱中设置横隔是为了增加抗扭刚度。

中文名称：横隔；英文名称：planbracing；2100433B

（1）《公路钢桥规》疲劳验算损伤效应系数取值或许偏大，将过多地增加不必要的材料耗费，其取值值得商榷。当然，来自欧洲规范（Eurocode3）规定的合理性尚有待更多实际桥梁正交异性桥面板横隔板疲劳统计结果的验证。

（2）横隔板弧形切口处母材的轮载应力主要为膜压应力；“轮载压应力幅耗费压_－压循环的横隔板母材疲劳寿命，面外反复变形最终导致其疲劳开裂”的推论与“横隔板与U肋焊接或者其热加工在弧形切口远离 U肋的起弧点附近引起了较大的残余拉应力，从而使得轮载应力的压_－压循环，变为实际的拉_－压循环而引起疲劳破坏”推论，哪种更符合实际有待进一步研究。

（3）弧形切口形状对横隔板与U肋连接处及横隔板母材轮载应力及其峰值影响较大；服役背景工程横隔板弧形切口半径10mm太小，需适度增大（如35mm），且其与U肋交点的切线与U肋腹板的夹角宜尽可能小。

（4）在服役背景工程中，横隔板母材裂纹较短者（优化后，裂纹自然切除）可采用“弧形切口优化”的处治方案；较长者可采用“止裂孔 弧形切口优化 双面补强钢板”的处治方案。

（5）补强钢板对补强以外稍远部位（如板厚2～3倍以上）的应力影响可忽略。补强钢板尺寸可全桥统一：其边缘距顶板可取65mm（应覆盖裂纹全长），距 U肋宜取30mm（原板厚的3倍，若太近，会导致横隔板与 U肋连接焊缝处应力增大）；厚度宜取为4mm（原板厚1/2．5～1/2，若过厚，将在补强钢板边缘处母材上形成新的疲劳敏感点）。 2100433B

正交异性桥面板钢箱梁在国内外应用广泛，但疲劳问题突出。其常见病害有6种顶板与纵肋焊缝位置开裂； 纵肋接头位置焊缝开裂；肋间桥面板与横隔板焊缝开裂； 腹板垂直加劲肋与面板连接焊缝开裂； U 肋与横隔板连接焊缝处开裂； 远离 U 肋焊缝下端的弧形切口起弧点附近区域横隔板母材开裂。随着疲劳研究的不断深入、制造技术的不断进步，疲劳细节的设计与规范规定得到了不断改进。如：闭口纵肋与面板的焊接由 “贴面焊接”逐渐改进为熔透深度达到纵肋壁厚的75%或80%的焊接；取消纵肋与面板连接焊缝通过横肋时的过焊孔；改进闭口纵肋连接嵌补段的钢衬垫板的平整契合度；取消主梁腹板竖向加劲肋与顶板的连接等；顶板厚由（如虎门大桥 ）增加到 14mm （如西堠门大桥），甚至16mm（如嘉绍大桥）或18mm（港珠澳大桥） 。上述方案使得产生前5种疲劳裂纹的概率大大减小，有的甚至完全消除。第6种疲劳病害位置（即与 U 肋邻近的弧形切口处）横隔板母材轮载应力为压应力界传统认知认为：压－压循环不会引起疲劳，也无需疲劳验算形（或称次应力）所致 。但横隔板厚度薄、面外变形应力幅小，横隔板弧形切口处母材疲劳不考虑膜压应力幅影响，仅为面外反复变形所致的结论难以令人信服。相关规范打折（如6折）计算，而压－压循环时可不验算疲劳 ”也存在逻辑上的不足。与“循环荷载下压应力较大，拉应力接近0与不出现拉应力2种情形的疲劳性能不应存在突变”的常识相悖。疲劳验算压应力幅打折（如6折）考虑应可拓展应用到压－压循环。

事实上，机械工程领域已对金属材料进行了压－压循环的疲劳试验，发现了压－压疲劳现象和压－压对疲劳寿命的影响规律，并认为，压缩塑性区（微小）的形成是产生压－压疲劳的必要条件 [9]。这或许从另一角度说明，压－压循环疲劳验算，压应力幅打折具有合理性。新颁布的《公路钢结构桥梁设计规范》（JTGD64—2015）（以下简称 《公路钢桥规》）的正交异性桥面板疲劳验算采用损伤效应系数、交通流量系数、设计寿命影响系数等，其取值未见严格论证，是否合理或在合理区间值得检验。前5种病害处治相对简单和成熟，一般采用开坡口补焊或者打磨重熔或者切除连接，严重者再进行局部补强或改进铺装层。第6种病害即横隔板弧形缺口疲劳裂纹，则可采用“弧形切口优化”（裂纹较短者）或者“止裂孔 弧形切口优化 补强钢板”的加固方式（裂纹较长者）补强。“弧形切口优化”或者弧形切口形状对疲劳的影响研究较多，本文不再详述，将直接给出优化后的弧形切口形式，并在此基础上进行分析。提出了在正交异性钢桥桥面上添加第2块钢板的加固技术，以提高其抗疲劳性能。然而，补强钢板平面尺寸与厚度的变化对加固效果及附近区域应力影响未见相关报道。

本文拟结合 2 个背景工程（包括服役近 10 年的某桥），通过轮载应力分析和不同规范验算比较，研究新颁布的《公路钢桥规》正交异性桥面板疲劳验算相关系数取值的合理性；通过服役背景工程的疲劳细节、交通载荷、病害特征、轮载应力结果等信息汇集，揭示横隔板弧形切口处母材疲劳开裂机理；通过分析补强钢板厚度、其边缘距顶板和 U 肋的距离等对加固附近区域应力的影响规律，以及2种弧形切口形状轮载应力结果的对比，确定合理的补强细节尺寸。

该桥经过9年左右的运行，发现了4类疲劳病害：横隔板弧形切口处母材开裂，左幅箱梁（南行方向）82处，右幅箱梁（北行方向）39处，主要集中于重车道，位于车道轮迹线下方；纵隔板竖向加劲肋与桥面板的水平焊缝处开裂，全桥共12处。该病害由构造不合理造成，较合理的构造是将纵隔板竖向加劲肋上端切除（切除4～8cm长），使竖向加劲肋不与桥面板接触； U肋与横隔板连接焊缝处开裂，全桥共计5处。其中，下端围焊焊趾处4处，竖向裂纹1处（发源于下端围焊焊趾）；U肋间桥面板与横隔板焊接处开裂，全桥共计3处。后两类病害数量少，发展慢，且与焊接质量有关，采取开坡口补焊或打磨重熔法处理即可。