鋼橋常見疲勞裂紋及檢測方法

近年來，由于交通量和交通荷載的增加，陸續出現橋梁破壞的報道。鋼橋在交通荷載和環境因素的耦合作用下，容易出現疲勞、腐蝕等損傷。部分中老齡鋼橋由于原來設計的技術標準和荷載等級較低，在車輛荷載作用下已經出現了疲勞裂紋。甚至一些新建的橋梁，由于設計與施工的缺陷，在密集的交通荷載作用下，開通運營后僅僅幾年便出現疲勞裂紋。為確保鋼橋結構的運營安全，迫切需要對鋼橋構造細節進行定期檢測與維護。因此，對鋼橋疲勞裂紋進行檢測意義重大。

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鋼橋常見的疲勞裂紋有哪些？

1、 鋼板梁橋疲勞裂紋

鋼板梁橋主要由鋼板或型鋼通過焊接、栓接或鉚接而形成的實腹式鋼梁，是中小跨徑橋梁常用的結構型式。早期鋼板梁橋主要應用在鐵路橋梁上，一般采用焊接和鉚接連接，連接構造復雜且連接件較多。在交通荷載作用下，疲勞裂紋容易出現在拼接板或鉚釘孔邊緣。在實際橋梁中，主梁腹板加勁與翼緣間一般留有一定的間隙，在荷載作用下間隙處容易產生面外變形而出現疲勞裂紋。主梁之間通過橫梁連接，一些水平節點板處特容易出現疲勞裂紋。

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2、 鋼桁梁橋疲勞裂紋

早期修建的鋼桁梁橋，主要采用鉚釘連接，現代鋼桁梁一般采用高強螺栓和焊接連接。與鋼板梁橋類似，鋼桁梁橋疲勞裂紋主要出現在關鍵桿件的連接斷面，一般出現在鉚釘孔或螺栓孔邊緣。由于開孔位置降低了桿件截面的剛度，加上施工誤差的影響，疲勞裂紋出現后一般發展比較迅速，對結構安全造成很大影響

3、 鋼箱梁橋疲勞裂紋

鋼箱梁橋是現代鋼橋的主要結構形式，主要通過焊接和栓接連接。由于構造及受力特點，鋼箱梁疲勞裂紋主要出現在四個位置：（1）縱肋與頂板連接細節；（2）縱肋與橫隔板連接細節；（3）橫隔板挖孔細節；（4）縱肋拼接細節。

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縱肋與頂板裂解焊縫處的角焊縫的疲勞開裂模式主要為疲勞裂紋在焊根處萌生，隨后穿透焊喉縱向開展。受橋面鋪裝的影響，該部位的疲勞裂紋不易被發現，當裂紋沿縱向達到一定長度時才可能被發現。

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橫隔板挖孔處的疲勞裂紋主要以垂直于挖孔自由邊緣的形式呈現。

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縱肋拼接處的疲勞裂紋一般主要出現在縱肋底板處的橫向焊縫處。車輛荷載作用下，縱肋拼接段將會形成較大的彎矩，并且移動車輛的每個車軸都將會在該連接細節處引起彎曲應力。內襯板的存在、焊接熔透不足以及對偏差都將會引起較大的應力集中，疲勞裂紋將會在這些應力集中的部位形成。

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鋼橋常見疲勞裂紋檢測方法？

目前鋼橋疲勞裂紋檢測方法主要有采用目視檢測和無損探傷。

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目視檢測要求檢測人員需要具備非常豐富的檢測經驗，借助直尺、放大鏡對鋼橋橋面板細節進行檢測。目視檢測方便、速度快捷、檢測費用低，但只能檢測出達到一定長度的表面裂紋，同時對裂紋尺寸無法定量測量。

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無損探傷包括磁粉探傷、滲透探傷、超聲波探傷和射線探傷。

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磁粉探傷利用表面和近表面缺陷磁導率和鋼板磁導率的差異，形成缺陷處的磁粉堆積——磁痕，在適當的光照條件下，顯現出裂紋缺陷位置和形狀。

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滲透探傷利用毛細現象檢查材料表面缺陷的一種無損檢測方法，只能用來檢測鋼橋的表面裂紋。

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射線探傷需要借助射線發射儀，對焊接部位進行射線探傷，其檢測準確性較高，一般應用在鋼結構制造時候的焊縫檢測，由于鋼橋面板構造復雜，焊縫數量較多，射線檢測難以適應復雜構造的空間位置，且檢測成本較高。

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超聲波探傷利用超聲能透入金屬材料的深處，由一截面進入另一截面時，在界面邊緣發生反射的特點來檢查零件的缺陷，當超聲波束自零件表面由探頭通至金屬內部，遇到缺陷與零件底面時就分別發生反射波來，在熒光屏上形成脈沖波形，根據這些脈沖波形來判斷缺陷的位置和大小。超聲波探傷可以檢測鋼橋的表面裂紋和內部裂紋，對焊縫缺陷非常敏感，且操作簡單，檢測高效，是鋼橋疲勞裂紋檢測的理想手段。

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結語

隨著交通量的不斷增加，超載現象難以杜絕，鋼橋結構的疲勞損傷不應忽視。為保證鋼橋結構安全運營，管理部門需要定期對鋼橋進行養護，選擇專業的檢測機構和合適的檢測方法對鋼橋關鍵位置及時進行檢測并發現疲勞裂紋，并采取行之有效的焊接對策，以進一步延長鋼橋的使用壽命。