延长钢桥面板寿命新手段——疲劳裂纹气动冲击(3) - 农业工程技术杂志社投稿

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延长钢桥面板寿命新手段——疲劳裂纹气动冲击(3)

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气动冲击应用

2017年-2020年间，在某大桥钢桥面板中选取部分疲劳裂纹，采用气动冲击技术进行了维修处治，见图14。

图14 气动冲击实桥维修

气动冲击维修后裂纹开口形成闭合面，裂纹部位在一定程度上恢复受力，势必会对裂纹尖端应力产生一定程度的影响。为对比评估实桥维修前后裂纹尖端应力，选取部分裂纹进行测试，记录维修前后不同轴数车辆经过裂纹时的应力数据。从图15中可以看出，气动冲击维修后，裂尖最大张拉应力均大幅降低，平均降幅为85%。维修后的最大张拉应力均小于5MPa，说明气动冲击作用下，引入的残余压应力可有效降低引起裂纹扩展的张拉应力场，使得裂尖应力以压应力为主，从而起到延缓开裂作用。

图15 实桥维修前后拉应力对比

实践效果总结

为评估实桥维修效果，对某大桥钢桥面板采用气动冲击的裂纹进行维修后跟踪，情况见图16。某大桥钢桥面板采用气动冲击技术维修的裂纹共374条，跟踪发现，二次扩展18条，95.2%的裂纹保持了良好的维修效果。由图16可知，2017年裂纹扩展数量较多，根据实桥跟踪监测分析，主要原因包括：冲击区域未全覆盖、冲击路径偏离、冲击质量不佳等。后续维修中对技术工艺及设备参数进行优化后，维修后裂纹二次扩展数量大大减少，维修效果显著提升。通过疲劳维修试验和某大桥的维修实践，初步形成了气动冲击技术维修标准工艺，相关成果已纳入江苏省地方标准《公路桥梁钢箱梁疲劳裂纹检测、评定与维护规范》（DB32/T 3644-2019）。

图16 气动冲击维修跟踪情况

通过顶板-U肋、横隔板等典型构造细节处的裂纹维修疲劳试验表明，气动冲击修复后，裂纹扩展速率和裂尖应力得到了显著的降低，产生扩展迟滞效应，疲劳剩余寿命得到了延长。实桥维修应用及持续跟踪，也验证了气动冲击技术对钢桥面板顶板-U肋、横隔板弧形缺口等构造细节处，较短的疲劳裂纹具有显著维修效果。

目前，针对气动冲击维修技术的研究已取得了阶段性成果，形成了初步成熟的工艺流程体系，具备了推广应用的条件。后续不断的工程实践总结，将为气动冲击技术的扩大应用提供基础。

本文刊载 / 《大桥养护与运营》杂志?2021年第4期总第16期

作者 /?吉伯海孟城袁周致远

作者单位 / 河海大学

文章来源：《农业工程技术》网址: http://www.gcjszzs.cn/zonghexinwen/2022/0209/2480.html