基于断裂力学的UHPC加固钢桥面板性能分析

正交异性钢桥面板的板-肋焊接处是车辆荷载下极易开裂的位置，通过UHPC加固可以有效减小钢桥面板的疲劳风险。为了研究UHPC加固钢桥面板的效果，基于线弹性断裂力学展开有限元分析。通过正交异性钢桥面板试验案例作为参考对焊趾处的疲劳性能进行计算，验证了有限元模型的可靠性，通过在焊接细节处插入初始裂纹进行应力强度因子计算分析，考虑不同加载位置以及UHPC层厚度对裂纹尖端的应力强度因子值的影响。研究结果表明：顶板处焊缝位置的热点应力要高于U肋处的焊缝，热点应力受荷载位置影响较为明显；增加UHPC层可有效增加正交异性钢桥面板的刚度，从而减少裂纹尖端的应力集中，增设50 mm厚的UHPC铺装层时，初始裂纹尖端的应力强度因子减小约89%，研究内容可为UHPC加固钢桥面板设计提供参考。