正交异性钢桥面板的贯穿型疲劳裂纹扩展特性分析_刘扬.pdf

第 卷，第 期 年 月公路工程，：收稿日期 基金项目 国家自然科学基金项目（）；国家自然科学基金项目（）；湖南省自然科学基金项目（）；湖南省教育厅创新平台开放基金项目（）作者简介 刘 扬（），男，湖南华容人，教授，博士，主要从事桥梁可靠性方面研究工作。引文格式 刘 扬，王梓桐，鲁乃唯，等 正交异性钢桥面板的贯穿型疲劳裂纹扩展特性分析 公路工程，（）：，（）：正交异性钢桥面板的贯穿型疲劳裂纹扩展特性分析刘 扬，王梓桐，鲁乃唯，王鸿浩（.长沙理工大学，湖南 长沙；.湖南工业大学，湖南 株洲）摘 要 为了研究钢桥面顶板与 肋焊缝处贯穿型裂纹的应力强度因子和扩展行为，结合线弹性断裂力学理论与 交互技术，建立了钢桥面顶板焊缝处贯穿型裂纹的数值分析模型，开展了不同初始长度贯穿裂纹应力强度因子的分析和单一长贯穿型裂纹扩展模拟的研究。对比分析了顶板与 肋焊缝细节处不同长度贯穿型裂纹的裂尖应力强度因子，揭示了初始裂纹尺寸与基础裂纹的应力强度因子之间的变化规律，考虑、对单一长贯穿型裂纹扩展的影响。数值分析结果表明：在规定荷载作用下，基础裂纹尺寸与初始应力强度因子成正比；随着贯穿型裂纹的桥纵向开裂，扩展趋势稳定；对比只考虑 型开裂贯穿型裂纹，引入、贯穿型裂纹扩展速率明显减缓：贯穿裂纹初始长度相同的情况下，仅考虑 的裂纹平均扩展速率为.，考虑、的裂纹平均扩展速率为.，扩展速率抑制效果明显。关键词 正交异性钢桥面板；顶板 肋焊缝；贯穿型裂纹；裂纹扩展中图分类号.文献标志码 文章编号 （），（.，；.，），.、，.，、：公路工程 卷 ，.，、.，；引言正交异性钢桥面板具备重量轻、质量好、应用场景广泛、制作工序系统化等亮点，是超大、大跨度钢构桥梁的首选形式。然而，结构构造复杂作为正交异性钢桥面板的一大特点，会直接导致焊接部位极易造成残余应力的应力集中现象。在桥面板受力不利、施工工序很难保证每一个焊缝细节质量与承受随机车流荷载的反复作用等多种因素的耦合影响下，正交异性钢桥面板易出现疲劳损伤比较多，且随机车流荷载反复作用在顶板的各个位置，其结构应力影响线的范围都较短。根据裂纹扩展程度可划分为贯穿型裂纹和未贯穿型裂纹，由于普遍认为焊缝裂纹扩展至顶板 厚度即视为断裂，因此学者多聚焦于焊根萌生向顶板扩展的未贯穿型裂纹扩展寿命研究。鉴于钢桥面顶板与 型纵肋焊缝疲劳裂纹的空间多发性与维护重要性，国内和国外的学者在其疲劳裂纹萌发、扩展至断裂的历程开展了大量研究。基于理论，公式计算裂尖应力强度因子（）和对裂纹扩展速率描述的应用较为普遍。轮载下顶板焊缝的横向应力是引发裂纹扩展的主要因素，学者普遍采用长短轴固定比例的二维半椭圆形张开型（型）裂纹研究扩展寿命。、等 各自进行的疲劳模型试验中，均在纵肋与顶板焊缝焊根部位观察到了非常扁长的半椭圆形裂纹。的试验中，桥面顶板厚度为，裂纹扩展的深度停在了 ，贯穿了桥面板 的厚度。纵肋与顶板焊缝处的裂纹扩展的停滞现象，在其他学者的试验中也得到了证实：等研究了板厚为 的桥面板，得出结果为焊根处半椭圆裂纹贯穿的过程耗时较长；等研究了板厚为 的桥面板，得出结果为焊根处半椭圆裂纹最后未贯穿断裂；等研究了 的钢桥面板，当裂纹扩展到 时就受到了明显的抑制。可见，纵肋与顶板焊缝焊根处疲劳裂纹在板厚方向上的扩展趋于停滞的现象较为普遍，数值模拟结果较好地解释了上述现象。贯穿型裂纹的几何形状和扩展力学行为与未贯穿型裂纹完全不同。等考虑裂纹贯穿顶板后的扩展行为，提出了同时考虑贯穿型和未贯穿型裂纹的扩展寿命分析方法；鞠晓臣等研究了钢桥工字型横梁的贯穿型疲劳裂纹的扩展行为，发现等效 随裂纹扩展呈先增大后减小趋势；唐亮等研究了钢桥面顶板 与 焊缝细节处贯穿型裂纹的应力状态，但尚未研究其扩展行为。正交异性钢桥面板的特点是复杂的焊接结构、繁多的焊接细节、随机多变的车流荷载和裂纹扩展区域的裂尖的精细变形。故贯通型裂纹在工程桥面板整体协同受力变形一般为两种；一种为裂纹张开面内均匀受拉的循环作用；另一种为贯穿型裂纹受到面外的循环弯矩作用。这两种受力情况相比较而言，面外弯曲受力情况的扩展行为会更为复杂。在贯穿型裂纹受到面外复杂弯矩作用的扩展过程中，裂尖区域为多轴应力的复杂状态，除了 型张开型开裂外，裂纹整体也会发生型、型的剪切型开裂和撕开型开裂，裂尖发生明显偏转。故钢桥面顶板焊根裂纹贯穿顶板后几何形状与扩展方向相较于未贯穿型裂纹的 型开裂假定发生改变，裂纹扩展行为非单调的 型主导，加之实际工程中轮载等级、位置等随机因素的影响，使得顶板贯穿型裂纹的随机扩展研究较为困难。在裂纹贯穿顶板后持续扩展且难以发现的情况下，有待探究贯穿型裂纹的扩展行为，由于贯穿裂纹是由初始裂纹经历多次循环荷载后扩展而来，且形状普遍都比较扁长，在应力强度因子、的作用下不仅会发生纵向扩展，还会发生一定程度的偏转和扭转，但裂纹贯穿钢桥面顶板后，桥面板并无明显征兆，存在贯穿型疲劳裂纹继续扩展现象，直至桥面铺装层开裂才会被检修人员发现。为了研究钢桥面顶板与 肋焊缝处贯穿型裂纹的应力强度因子和扩展行为，本文结合线弹性断裂力学理论与 交互技术，建立了钢桥面顶板焊缝处贯穿型裂纹的数值分析模型，开展了不同初始长度贯穿裂纹应力强度因子的分析和单一长贯穿型裂纹扩展模拟的研究。对比分析了顶板与 肋焊缝细节处不同长度贯穿型裂纹第 期刘 扬，等：正交异性钢桥面板的贯穿型疲劳裂纹扩展特性分析 的初始裂尖应力强度因子，揭示了初始裂纹长短对基础应力强度因子的影响规律；考虑、对单一长贯穿型裂纹扩展的影响，探究贯穿型裂纹扩展过程的开裂主导类型。联合 与 的疲劳裂纹扩展分析方法 是一款在裂纹计算和分析方面非常实用的三维分析的软件。文献 文献通过对 与规范公式的计算结果进行比较，验得出的结果是 计算应力强度因子与规范公式的验算结果误差较小，又由于电算的方 法 相 比 较 规 范 公 式 效 率 高、精 度 准。故 为复杂工程结构中的裂纹计算提供了快速计算能力。基于 的裂纹扩展分析流程如图 所示。图 分析流程示意图 使用 进行整体建模和基于断裂力学的应力参数分析，然后联合 进行二次网格划分、裂纹扩展模拟，软件间的联合工作可适当减少单一软件工作量，削减各部分工作的软件运算时间，同时提高计算的精度。本文提出的基于 与 的联合分析框架如图 所示。图 中关键分析步骤如下：在 中首先建立正交异性钢桥面板有限元整体模型和局部模型，解决后续因整体模型网格划分过密导致计算图 疲劳裂纹扩展模拟工作流程 时间长的问题；在 中对局部模型进行二次局部提取，引入初始贯穿型裂纹后进行网格自适应精细化；随后调用 执行裂纹尖端参量计算生成新的裂纹前端；裂纹扩展终止后获得新裂纹前端，将更新的节段子模型合并到整体模型中进行有限元计算，得到更新裂纹的应力强度因子和疲劳寿命预测结果，由于本文主要关注对象为贯穿型疲劳裂纹，已不在钢桥面板疲劳寿命考虑范围，故主要研究参量为裂尖因子与扩展步长。.有限元整体模型以正交异性钢桥面板试件作为研究对象，使用软件 建立三维精细模型，顶板厚度为，肋厚度为，肋的上、下口宽分别为、，肋横间距为 ，横隔板厚 ，纵向间距为 。钢桥面板节段整体模型包含 个横隔板、个 肋（见图）。该模型的尺寸取值代表正交异性钢桥面板的常见尺寸。图 桥面板模型构造尺寸（单位：）（：）有限元模型的边界条件如下：为对桥面板下钢箱梁的竖向支撑作用进行模拟，限制横隔板底部截面的竖向移动；约束顶板纵截面、肋的纵向移动，模拟钢箱梁的行车向约束；约束顶板横向截面的平动，模拟钢箱梁的横向相互作用。公路工程 卷在有限元模拟计算时，由于实际受力较为复杂难以在软件中实现模拟，为了研究方便，在本研究中简化了变形工况，仅考虑顶板的变形。对 肋端部底部进行固接约束，在顶板施加荷载使之产生相应变形。模拟受力情况为 肋正上方顶板下沉且 肋间顶板外扩，为焊根裂纹扩展最不利变形。有限元模型的材料为 钢材，泊松比为.，节段整体模型采用实体单元 模拟，与横隔梁采用耦合约束。正交异性钢桥面板在网格划分时为了减轻软件计算的负担，只对关注的焊缝位置设置精细网格，不关注的区域则设置粗大网格。模型设置粗略网格尺寸为 ，过渡网格尺寸为 ，精细网格尺寸为 ，采用二阶六面体单元。由于只考虑 焊缝处萌生的裂纹故不将横隔板做细化划分。肋与顶板间的焊缝被简称为 焊缝。由于 肋长度较长且焊接难度较大，因此很容易出现焊接质量问题。同时桥面板在车载的作用下容易产生弯曲变形，肋腹板厚度小，也容易产生弯曲应力，从而导致两者连接处发生相对转角，极易出现疲劳裂纹。其中焊根焊趾处的裂纹会沿着桥面板厚度方向向上延伸，并且会向两侧扩展，当 裂缝扩展至桥面板表面后，会加速钢材的锈蚀和桥面板破坏。建模时将对 连接处焊缝进行精细化建模，一般情况桥面板和 肋均采用的是单面熔透焊接，本文熔透率采用 ，焊缝处的间隙 为。钢桥面顶板与 肋焊接处构造细节如图 所示。图 桥面板整体模型构造 .局部有限元模型钢桥面板复杂的焊接制作流程、各部分形状不规则、焊接面细长等一系列现实原因导致了构件在不同的车流荷载作用下产生的变形与二次应力都各不相同。结合实际情况而言，顶板的应力情况复杂但应力影响线较短，故同轴的双轮荷载作用于顶板时因相隔较远故不会产生应力叠加。一般情况双轮胎影响线在轮侧 范围内；单轮胎影响线在轮两侧 区间内。横隔板截面处是类固端受力，且存在薄膜效应，导致应力影响线相较跨中更短。根据设计规范车辆荷载的同轴轮距为.，邻车横向轮距最少.，所以在钢桥面板上的受力分析可以忽略汽车荷载同轴作用和多车效应。整体模型进行模拟计算较为复杂，故对工况、模型都要进行简化，仅考虑局部模型的变形（见图），以减少计算时间，精确计算结果。图 钢桥面板节段局部模型 贯穿裂纹形状和插入位置的拟定.初始贯穿裂纹形状拟定国际焊接协会（）建议钢结构 肋在进行疲劳寿命评估时，初始裂纹深度 与裂纹半长，是直接影响裂纹扩展过程与疲劳寿命评估的重要参数，一般 （）.。根据文献 文献可知，初始裂纹承受循环荷载发生扩展时，裂纹的长短轴比 （）一直在发生变化，裂纹在扩展历程中并不保持平面，发生轻微偏转，但大致维持半椭圆形状。在有限元模拟中，裂纹应力强度因子的变化幅度 与裂纹扩展深度之间存在着普遍的规律：同一扩展深度情况下，越扁长的裂纹其尖端点的越小，裂深点的 越大。此规律可以形象地理解为：在经过一定次数的循环作用后，裂纹从半椭圆形逐渐向扁长形变化，裂纹的长度和宽度都维持着动态的形状稳定。在 中插入 为 、为 的初始半椭圆型裂纹，经过 个分析步，万次荷载循环，新的裂纹前缘第 期刘 扬，等：正交异性钢桥面板的贯穿型疲劳裂纹扩展特性分析 依旧保持半椭圆型（见图），最终尺寸为 .、.。图 循环 万次后裂纹形状 .实际工程中，裂纹沿钢桥面板纵向张开比沿钢桥面板竖向张开扩展速率更快，裂纹变得扁平，裂纹前沿达到板厚上的最深点，然后维持半椭圆形状的单裂纹形状继续扩展，裂纹在深度方向上扩展速率逐渐缓慢下降，扩展角基本不变且与面板顶部大致垂直，最终穿透板顶，桥面板被破坏。故本文将初始贯穿型裂纹设定为具有直裂纹前缘的无偏转扭转裂纹，忽略未贯穿前裂纹的偏转。直的前端裂纹长度等于半椭圆形表面断裂裂纹的宽度（见图），这是一个保守的近似假定。裂纹可能随后在长度方向上生长，其中控制参数 现在是半裂纹长度。图 裂纹的贯穿扩展过程 .引入初始裂纹位置拟定纵肋与顶板连接处疲劳问题主要萌生于面板焊趾、焊根处，故节段模型的 连接处为疲劳细节重点关注部位。通过 建立整体节段模型，对焊趾焊根处提交应力分析，得到了最不利荷载工况：荷载在纵肋正上方时焊趾、焊根处产生的拉应力的情况为最不利荷载工况，此时该细节的裂纹最具开裂可能性。从计算结果（见图）可以得到：在 焊缝处的应力集中现象明显于其他部位，符合钢桥面板疲劳裂纹多发的特性。且由于焊根处一般未完全熔透，熔透率一般为 ，构造细节更为复杂且更容易产生应力集中，故本文考虑引入贯穿型裂纹的位置为 焊缝处的焊根。图 纵肋与顶板连接处受拉状态下第一主应力云图（单位：）（：）贯穿型裂纹应力强度因子计算和扩展分析 通过 软件在 建立的桥面板模型中的焊根处引入纵向贯穿型裂纹，裂纹形状根据、刘嘉等，的文章拟定为具有直裂纹前缘的贯穿型裂纹，裂纹长度分别为、；的重新划分网格，其网格尺寸根据扩展拟合效果选取.。因裂纹纵向两侧的扩展规律几乎相同，故只讨论裂纹单侧的扩展规律。.应力强度因子计算根据断裂力学，把常见的裂尖的变形分成了 种：型（张开型）、型（剪切型）、型（撕开型），在工程中出现的比较多的初始短裂纹属于 型。初始裂纹在荷载的作用下在长度和深度的方向增长，在桥面结构、裂纹形状、外界作用的耦合作用下，裂尖的应力应变形态相较初始裂纹复杂很多，由 型开裂变成 型复合开裂。应力强度因子是衡量裂纹断裂类型的参数，一般情况用位移外推法可计算出复杂结构的应力强度因子，具体公式见式（）：|（）式中：、分别为、型裂纹的应力强度因子；、分别为裂纹沿、方向相对位移；为弹性模量；为到裂纹前端的距离。位移外推法在不同情况下计算裂尖应力强度因子后需对结果进行拟合回归，根据拟合的线性 公路工程 卷效果得出裂尖.范围内结果较为准确。虚拟开裂闭合法也可进行应力强度因子的计算，且结果与位移外推法得到的结果相差较小，佐证了位移外推法的准确性。用上述两种方法对不同长度裂纹进行计算得出的结果也有较高的准确性。贯穿型与未贯穿型裂纹的裂纹前缘存在区别，当裂纹贯穿桥面顶板后，裂纹前缘从一条变成了两条，由于未贯穿裂纹的形状大多对称，故贯穿后两侧的裂纹尖端形状大致相同，两侧应力强度因子水平一致，在后续的计算中可以只考虑右侧裂纹的变化规律。为方便对裂尖的应力强度因子和扩展步长进行线性说明，可将贯穿型裂纹的裂纹前沿归一化：为开裂侧，为挤压侧。数值模拟分析、存在应力强度因子为 的中性点（见图），且、绝对值大小基本一致（见表），由此可知位于 肋正上方的桥面板下沉且 肋横向间隔桥面板外扩受力情况下存在中性轴，一侧开裂，一侧挤压。图 贯穿型裂纹右侧、（）、（）表 初始贯穿裂纹应力强度因子 取值应力强度因子（）.随着初始贯穿裂纹长度的增长，复合型裂纹的、绝对值增大（见表）。故长贯穿型裂纹相较短贯穿裂纹应力强度因子变化幅值更大（见图 图），裂纹扩展路径更复杂。表 各长度初始贯穿裂纹应力强度因子 初始长度取值应力强度因子（）.图 不同初始长度贯穿裂纹右侧 图 不同初始长度贯穿裂纹右侧 .裂纹扩展预测断裂力学中定义裂纹临界长度，建立了宏观裂纹扩展模型，提供了疲劳研究和寿命评估的分析方第 期刘 扬，等：正交异性钢桥面板的贯穿型疲劳裂纹扩展特性分析 图 不同初始长度贯穿裂纹右侧 法：最大主应力法、最小应变能密度法、最大能量释放率法等。公式是一个估算裂纹寿命的有效方法，基于断裂力学把应力强度因子 作为裂纹扩展的衡量标准，同时还通过裂纹的大小、扩展速率给疲劳寿命研究提供了依据。指出裂尖强度因子变化幅值在同一荷载循环作用下表现为影响裂纹扩展速率的根本参量，故揭示扩展速率与裂尖应力强度因子的关系：()（）式中：为裂纹尺寸；为荷载循环次数；和 为材料常数；为应力强度因子幅值。根据 公式，通过试验或有限元模拟的出的裂纹初始尺寸 和临界尺寸，再通过对式积分计算求出构件疲劳扩展寿命。由于讨论的情况多样，还可以根据属性的区别提出新的修正公式，公式与其修正形式在航海、土木等学科里疲劳性能研究、疲劳寿命预测等方面得到了广泛的应用。钢材的 公式参数取值可参考 的建议：.，应力比 均为.。根据钢桥面板裂纹扩展实际情况贯穿裂纹由扁长椭圆裂纹贯穿顶板发育而成，裂纹以扁长形状为主。本篇文章选择 长贯穿裂纹作为扩展模拟对象。焊接细节在拉应力反复作用下，其裂纹的主要开裂形式是垂直裂纹面的张开型裂纹，位于 焊接位置的裂纹，贯穿型裂纹和未贯穿半椭圆型裂纹一样由 型开裂主导，但贯穿型裂纹的、的幅值水平远大于未贯穿型裂纹，故可视为 复合型开裂。基于只发生型开裂的假定和复合型开裂对贯穿型疲劳裂纹进行扩展模拟，探究贯穿型裂纹扩展历程中的裂尖形状变化规律（见图）和 型开裂时 的变化（见图）。图 基于 型开裂前沿位置 图 基于 型开裂应力强度因子 基于发生 复合型开裂，贯穿型疲劳裂纹扩展过程中的形状变化规律（见图）和 复合型开裂应力强度因子变化（见图 图）图 基于 型开裂前沿位置 公路工程 卷图 基于 型开裂应力强度因子 图 基于 型开裂应力强度因子 图 基于 型开裂应力强度因子 随着贯穿裂纹扩展模拟次数增多，型裂纹应力强度因子、幅值变化逐渐减小，区别于半椭圆形未贯穿型裂纹，随着贯穿型裂纹的纵向扩展，偏转角度逐渐增大，故扁长型贯穿裂纹不可只基于 型开裂假定进行模拟。最大周向正应力理论是计算简单、应用较广的计算方式，理论内容为构件开裂方向与最大周向正应力方向一致。确定裂纹空间形态最重要的 个参量是扩展角度 与扩展步长。扩展角度 的定义为扩展开始与结束时裂纹法平面之间的角度，可表示为：|()()|（）扩展步长 的定义为裂尖离散拟合点在构建内部的三维扩张间距，通过指定中裂纹的扩展步长，所预测的裂纹前缘上各点的扩展步长可通过式（）确定，即：|（）式中：为裂尖 号节点的扩展步长；为 号节点应力强度因子幅值；与 分别为中裂纹的扩展步长与应力强度因子幅值；为裂纹尺寸放大因子，本文取值为。通过 对长度为 的初始长贯穿裂纹进行 万次的扩展模拟，对裂纹扩展长度和扩展速率变化进行可视化处理（见图、图）。基于 型开裂中裂纹长度.，表面裂纹长度.，；基于 型复合开裂中裂纹长度.，表面裂纹长度.。图 基于型开裂裂纹长度 图 基于 型开裂裂纹长度 第 期刘 扬，等：正交异性钢桥面板的贯穿型疲劳裂纹扩展特性分析 参考裂纹扩展步长在疲劳裂纹扩展过程中的变化规律，本文所拟定的裂纹扩展步长为：前 步中裂纹的扩展步长为.，步为.，步为.（由于扩展角度过大，软件拟合受到限制），步扩展步长为.，步指定为.，当裂纹扩展至第 步时，裂纹将沿板厚扩展速率明显下降，左、右两侧表面裂纹的扩展步长可由中裂纹的扩展步长代入式（）求得。公式表示应力强度因子的变化影响裂纹扩展速率。应力强度因子减小是由于表面裂纹与沿板纵向扩展的中裂纹发生偏转，开裂的位置非应力集中区域，另一原因是由于裂纹开口处 肋对裂纹的约束减小，使得开裂区域发生应力重分布。扩展速率整体可分做 个阶段：为快速扩展阶段，为中速扩展阶段，为低速扩展阶段（见表）。表 扩展三阶段速率 扩展步数平均扩展速率（）.中裂纹扩展速率由于软件限制和网格划分精度原因出现速率振荡现象。基于 型开裂中裂纹扩展速率（见图），振荡明显且整体呈上升趋势；基于 型复合开裂中裂纹纵向扩展速率、偏转扩展速率整体变化趋势一致（见图、图），存在明显拐点，裂纹扩展速率先增后随长度的增加递减，拐点后以较低的裂纹扩展速率继续扩展。图 基于 型开裂裂纹扩展速率 表面裂纹与中裂纹经过 万次循环后计算的应力强度因子与裂纹尺寸的变化规律不一致：对于表面裂纹，当裂纹沿焊根扩展时，应力强图 基于 型开裂纵向扩展速率 图 基于 型开裂偏转扩展速率 度因子、随裂纹的扩展逐渐减小；逐渐增大（趋于）。在裂纹沿焊根扩展后期，由于表面裂纹扩展角度的增加，当裂纹由焊根向 肋方向扩展时，裂尖偏转导致应力集中区域发生变化，应力强度因子幅值逐渐减小并随裂纹扩展趋于固定值。对于中裂纹，应力强度因子 随裂纹的扩展变化不大；随裂纹的扩展逐渐减小；随裂纹的扩展逐渐增大。、都趋于。裂纹扩展速率随裂纹扩展的变化规律与应力强度因子随裂纹扩展的变化规律相似，表面裂纹与中裂纹随裂纹的扩展表现出相近的扩展速率。结论老龄化钢桥面桥的贯穿型裂纹较为普遍且隐蔽，裂纹贯穿顶板后导致桥面局部刚度降低、铺装层破坏，进而一系列行车问题，危害程度高、修复成本大且修复效果不佳。本文结合线弹性断裂力学理论与 交互技术，建立了钢桥面顶板焊缝处贯穿型裂纹的数值分析模型，研究 公路工程 卷了钢桥面顶板与 肋焊缝处贯穿型裂纹的应力强度因子和扩展行为。数值模拟结果表明：贯穿型疲劳裂纹与传统椭圆形未贯穿型裂纹的扩展行为有较大区别，随着贯穿裂纹扩展模拟次数增多，、幅值变化逐渐减小，偏转角度逐渐增大。相应工程解释如下，受、幅值的影响，实桥检测出的隐藏型裂纹的形态复杂多变，且贯穿型裂纹多沿焊缝呈一字型分布。随着初始贯穿型裂纹长度的增长，复合型应力强度因子绝对幅值增大，基础裂纹长度与基础应力强度因子成正比，长贯穿型裂纹相较短贯穿裂纹应力强度因子变化幅值更大，裂纹更具开裂持续性，合理解释了军山大桥桥面板裂纹有大量贯穿型长裂纹的原因所在。复合型贯穿裂纹应力强度因子随裂纹增长迅速下降至稳定值，在裂纹扩展速率达到拐点前逐渐增加，达到拐点后而逐渐减小，最后以较小的扩展速度而趋于稳定，扩展前期由 型主导开裂，扩展后期由 型开裂主导，且型开裂主导作用逐渐减弱，贯穿型裂纹型断裂与复合型断裂应力强度因子幅值差异较小。结合军山大桥的检测结果并通过有限元模拟正交异性钢桥面板中出现的大量贯穿型疲劳长裂纹扩展行为，既有钢桥面顶板与纵肋焊缝存在多条贯穿型近源疲劳裂纹耦合扩展问题，在桥梁工程领域缺少对贯穿型多裂纹耦合扩展研究的背景下，有待探讨钢桥面顶板贯穿型多裂纹耦合扩展行为与融合断裂准则；软件限制变形单一，实际情况受力复杂，不同受力变形组合作用于焊缝细节，后续可考虑其他典型变形工况。参考文献 张清华，崔闯，卜一之，等.钢结构桥梁疲劳 年度研究进展.土木与环境工程学报（中英文），（）：张清华，卜一之，李乔.正交异性钢桥面板疲劳问题的研进展.中国公路学报，（）：，.，（）：，.，（）：，.，（）：，.：，：，.，（）：，.，：鞠晓臣，田越，潘永杰，等.钢桥贯通疲劳裂纹扩展行为预测方法研究.桥梁建设，（）：唐亮，黄李骥，刘高，等.正交异性钢桥面板顶板贯穿型疲劳裂纹研究.公路交通科技，（）：秦永元.卡尔曼滤波与组合导航原理.西安：西北工业大学出版社，杨元喜.动态 滤波模型误差的影响.测绘科学，（）：，尹奇志，肖金生，吕运冰，等.孔边应力集中和裂纹尖端应力强度因子的有限元分析.武汉理工大学学报（交通科学与工程版），（）：高怡，高社生.抗差自适应 滤波及其在组合导航中的应用.测控技术，（）：，.，：汪秋婷，胡修林.基于 的新型无源北斗 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