摘 要：对中等跨径钢桥桥面系标准部件的组合进行优化分析，使其既满足安全性和耐久性，又满足经济性的要求。将桥面系整体造价及竖向挠度作为优化的目标函数，以挠跨比限值和裸板的横向拉应力、铺装板的横向拉应变限值作为约束条件，主要考虑顶板厚度、U肋高度和铺装层厚度等主要设计参数，对标准化设计中的桥面系标准部件组合进行优化分析。结果表明顶板厚度取16mm、U肋取为U300×260×8-40、铺装层为EA（40mm）+GA（30mm）的正交异性钢桥面铺装体系受力和经济性能最优。在设计时，建议优先采用该组合方式。此外，轮载作用在U肋中心位置和满布在U肋中间位置时对裸板和铺装板的受力和变形最为不利；顶板厚度和铺装层厚度对裸板和铺装板的受力与变形影响较大，在设计时应予以关注。
关键词：中等跨径钢桥；标准部件；正交异性桥面板；优化分析；钢桥面系
0 前言
随着钢铁产能的提高和钢结构桥梁建设技术的进步，已经具备推广钢结构桥梁的物质基础和技术条件，但在标准化设计方面尚未形成系统的研究成果。正交异性钢桥面作为钢桥的桥面系结构，由横向的横隔梁、纵向加劲肋及其共同支撑的桥面板组成，桥面结构纵横2个方向的刚度不同，同一方向不同位置桥面板刚度也存在差异，这些因素形成了正交异性钢桥面板的刚度及变形的不均匀性，这种桥面板刚度及变形特点致使桥面铺装层的耐久性受到不同程度的考验：正交异性桥面板过大的局部变形易使沥青混凝土铺装层开裂破损，在车辆荷载的反复作用下，铺装层高应力区域容易过早出现疲劳裂缝；造成铺装层出现各种病害[1,2]，因此，需要对铺装层提出更高要求[3,4],。另外，正交异性桥面板的用钢量在整座钢桥中所占的比例较大，是降低建造成本的关键所在。故在标准化设计过程中，需针对不同标准部件组成（设计参数）的正交异性桥面铺装体系（构件）进行优化选择，以实现钢桥经济性和安全性的良好结合。针对适用于中等跨径桥梁的钢板梁和钢箱梁的桥面系，在作者前期研究提出的标准部件的基础上[5]，对其进行优化分析，并给出设计建议，为钢桥的标准化设计及制作提供技术支持。
作者：徐秀丽