一部分发挥作用。特别是桥面钢板，既形成纵肋、横肋的翼缘部分，同时又作为主梁的上翼缘部分共同受力，所以其力学性能十分复杂。在桥梁设计时，一般按三个基本结构体系对钢桥面板加以研究：
第一体系：将正交异性钢桥面板，主要是盖板和纵肋，看成是桥梁主梁的一个组成部分，参与桥梁整体受力。
第二体系：是指纵肋、横肋和盖板组成的结构系，盖板被看成纵肋、横肋上翼缘的一部分。
第三体系：把设置在肋上的盖板看成各项同性的连续板，这个板直接支撑作用于肋间的车轮荷载，同时把车轮荷载传递到肋上。
在荷载作用下，钢桥面板任何一点的内力可由上述三个基本结构系的内力适当叠加而近似求出。在第一体系中的正交异性桥面板，因和主梁腹板为刚性连接，能抵抗水平剪切，所以桥面板成为主梁的一部分而共同受力。这种情况下，钢桥面板的有效宽度一般与主梁跨度、支撑条件及荷载图示有关，而与板厚无关。均匀布载时的有效宽度约为主梁跨度的1/3，不论连续梁的跨中或简支梁的支点，有效宽度取值大致相同。当把有效宽度内的板看作主梁截面中的一部分时，钢桥面板的内力计算即与一般桥梁的内力计算相同，可以利用影响线求出。因此第一体系中要解决的仅仅是钢桥面板有效宽度如何确定的问题。
假如撤除钢桥面板和主梁间的水平剪切的连接，就得到了第二体系。这时钢桥面板只是支撑于主梁上的桥面系结构，它不承受由于主梁作用引起的纵向力，只有桥面板以上的外力才对它发生影响。
以文献2的计算结果为例，说明正交异性钢桥面板在第一，第二第三体系中的受力情况。青岛海湾大桥红岛航道桥是正交异性钢桥面板斜拉桥，4跨连续半漂浮体系独塔双索面竖琴体系，斜拉桥全长360m，桥跨布置为60m+120m+120m+60m。主梁高3.3m，宽18.5m，采用流线型扁平闭口钢箱梁，箱梁全宽20m，桥面板厚16mm，铺装层60mm，顶板U肋间距600mm，高280mm，板厚8mm，横隔板厚10mm，间距3.6m。钢箱梁的标准断面如图4.1-5。
第一体系受力，建立全桥杆系结构模型，计算荷载考虑结构自重，桥面铺装和车辆荷载，通过空间杆系有限元模型，可以计算出主梁各截面内力。考虑中间截面的剪力滞系数??1.12后，中间截面桥面板压应力最大值为66.4MPa。
个人简历
第二基本结构体系(桥面体系)，由纵肋、横肋和桥面板组成的结构。将整个桥面体系视为弹性体支撑在主梁上,承受桥面车轮荷载,其边界条件为纵梁和横梁。选择箱梁的最不利节段来计算其内力。钢箱梁采用全梁段板壳单元进行模拟,且在箱梁节段两端设置横桥向与竖桥向约束。计算荷载包括箱梁自重、桥面铺装和车道荷载,不考虑斜拉桥整体受力中主梁的轴力、剪力和弯矩的影响。
图4.1-5 青岛海湾大桥红岛航道桥 钢箱梁断面 （单位mm）
图4.1-6 第二体系桥面板正应力 （单位MPa）
从图4.1-6可以看出，第二基本结构体系在荷载作用下，顶板的正应力在中间截面普遍较大,最大为20MPa，为拉应力；横隔板对顶板正应力的纵向分布影响不明显；在横隔板与纵隔板或腹板的相交处顶板正应力会增大。且从图4.1-6 中还可以看出，正应力在横向的分布不均匀也比较明显,在任意一截面处，腹板处及纵隔板处顶板的正应力比远离腹板和纵隔板的顶板上的正应力要大。
作为第三基本结构体系的桥面顶板被视为弹性体支撑在纵肋和横隔板上的各向同性连续板,直接承受车轮局部荷载。计算模型纵向取两横隔板之间为2.6m，横桥向取3个纵向加劲肋，宽度为1.8m。顶板支撑在纵向加劲肋上,纵向加劲肋在其两端简
支。计算荷载有恒载和活载，恒载包括箱梁自重和桥面铺装，活载为车辆荷载。根据模型尺寸,横桥向能布置一列车轮,纵桥向也仅能布置一列车轮，以0.6m×0.2m 的车轮作用面积用面力施加于桥面板上。车辆荷载分两种工况：一种是对称作用于纵向加劲肋上，另一种是作用于两个加劲肋之间。
(a) 车轮横向布置在中间加劲肋上的正应力 (b) 车轮横向布置在两加劲肋之间的正应力
图4.1-7 第三基本体系顶板的正应力 单位:MPa
第三基本体系车轮作用在附近顶板上的正应力如图4.1-7所示。从图4.1-7可以看出，车轮荷载在顶板上横向布置对顶板纵桥向应力的最大值影响较小。当对称布置时，最大压应力值为30.5MPa；当布置在两加劲肋之间时，最大压应力值为30.1MPa。
第一、二、三基本体系应力叠加，对3 个体系的结果进行叠加时，一定要考虑叠加的适用范围。一般而言,在应力不超过材料的屈服极限时叠加可以进行，因而结构在线弹性范围内，采用3个基本结构体系分析正交异性板时，可采用叠加法。根据以上原理，将第二、第三体系求出的正应力与第一基本体系的正应力值相叠加，叠加后中间截面顶板正应力横桥向分布情况如图4.1-8所示。
个人简历
图4.1-8 叠加后顶板正应力沿横桥向的分布 单位:MPa
3个基本受力体系中，第一基本体系主要解决的问题是正交异性板的有效分布宽度问题，即剪力滞问题,求解出剪力滞系数后，即可按照一般梁桥的内力计算方法对桥面板的内力进行计算；对于第二基本体系，当荷载相当于设计荷载的情况下，弯曲对应力的影响可忽略不计，根据一次理论按纯弯构件处理；对于第三基本结构体系，顶板直接承受轮重，当轮重增大时，弯曲应力进入薄膜应力状态，顶板的承载能力比按一次弯曲理论求出的计算值大，因此钢桥面板的计算中第三体系应力也可以不计入。应力叠加法是计算钢桥面板的一种近似的计算方法，将各个体系计算得出的应力叠加后结果一般偏于保守。
4.1.2 正交异性钢桥面板的疲劳细节
a－沥青层； b－钢桥面板； c－纵肋； d－横梁； e－主梁； f－横向加劲肋
图4.1-9 正交异性钢桥面板的结构
常见的正交异性钢桥面板的基本结构见图4.1-9，此类钢桥面板桥梁在全世界范围广泛修建，过去的几十年中，随交通流量和车辆轴重的增加，已在桥面板的不同连接部位发现了疲劳裂纹。虽然正交异性钢桥面板的加工方式和构造不同，会形成不同形式的疲劳细节，但是归纳起来，主要有以下几种疲劳细节裂缝：
(1) 纵肋与桥面板焊接连接 (2) 纵肋拼接连接 (3) 纵肋与横隔板连接
(4) 纵肋与横隔板和桥面板的连接 (5) 横梁或纵梁腹板与桥面板的连接 (6) 桥面板的对接连接
以上几种疲劳细节中，1、4、5、6均可能使桥面板开裂，从而使桥面沥青铺装层龟裂，危及行车安全；2、3疲劳细节会使纵肋和横隔板开裂，降低桥面板刚度。下面对以上几种疲劳细节的裂缝成因进行简要的介绍。 1) 肋与桥面板间纵向焊缝的疲劳裂缝
桥面板肋与桥面板纵向焊缝的疲劳裂缝横梁桥面板横梁肋腹板
图4.1-10 肋与桥面板纵向焊接裂缝
图4.1-10显示肋与桥面间纵向焊缝的疲劳裂缝。裂缝的起源在纵向焊缝的焊根，裂源点可能在纵向焊缝的任意点，在纵肋与横梁的交点除外。在裂缝经过初始阶段后，裂缝沿焊缝的纵向和横向扩展，如果裂缝穿过U肋腹板，不会造成桥面板整体性和安全性构成威胁，因为桥面荷载会因桥面刚度变化而产生荷载重分配。如果裂缝扩展不是沿肋的腹板方向，而是击穿桥面板，会使桥面板因裂缝而产生不平顺，危及行车安