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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
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全。
裂缝产生的机理：槽形肋的腹板（web of the trough）支撑着桥面板，桥面板实际上就是一个多支撑的梁，一般支撑间距300mm，在局部车轮作用下引起车轮位置肋间桥面板变形，临近桥面板反方向变形，这些变形使得U肋的腹板发生弯曲。
由于纵肋截面的刚度有限，因此纵肋是弹性支撑而不是刚性支撑桥面板，支撑的弹簧刚度取决于横梁的间距，这一弹性特性导致轮载下桥面产生较大的变形，腹板的弯曲使得桥面与纵肋间的焊缝产生应力，这一应力是桥面板产生裂纹的根源。
焊缝的裂纹除了受铺装层的影响外，最主要的因素受桥面与纵肋间焊缝形式的影响，裂缝的起源在纵肋腹板内侧与桥面板间的间隙（Kolstein，1996），另外全熔透焊缝要比单面角焊缝的疲劳性能要好。 2) 纵肋拼接接点的疲劳裂缝
图4.1-11为纵肋拼接接点的疲劳裂缝，这类裂缝通常发生在桥面下纵肋的的横向拼接焊缝中，或衬垫的焊缝位置。裂缝一般起源于焊根，不会对桥面板的安全构成直接威胁，这类裂缝在正交异性钢桥面板中比较常见，多为焊接质量不好引起的。
衬垫裂缝肋壁裂缝
图4.1-11 纵肋的对接焊接裂缝
裂缝产生的机理：此类裂缝产生的原因主要是车轮荷载下，拼接处焊缝由于纵肋的弯曲产生较大的应力，加衬垫焊接时，不完全焊透易引起裂缝初始缺陷，使得焊缝处应力集中程度严重，裂源便产生在这些应力集中的地方。裂缝增长的速度主要依赖于纵肋对接焊缝的质量。
图4.1-12为纵肋拼接连接的可见裂缝，在裂缝的初始阶段，肉眼是很难看见的，图中白线标示的一面为重车道车轮荷载正下方。
图4.1-12 纵肋的拼接连接的可见裂缝
3) 肋与横梁连接处的疲劳裂缝
肋与横梁连接处有几种不同的连接形式，早期纵肋不通过横梁，或连续通过横梁，二者均为与横梁连接一起，横梁没有切孔（cut-off），这是疲劳裂缝发生在U肋拐角处的焊接连接处，如图4.1-13（a）。目前常用的连接形式为纵肋连续通过横梁，在横梁上开通过孔(cope holes)，减少应力集中，但是疲劳裂缝多出现在横梁切孔的边缘，和纵肋与横梁焊接连接处，如图4.1-13(b)。
（a）U肋连续通过横梁并与横梁全焊
（b）U肋连续通过横梁，横梁上有切孔 图4.1-13 纵肋与横梁连接疲劳裂缝
裂缝产生的机理：在早期带有闭合加劲肋设计的桥面板中，肋与横梁是采用角焊缝对接焊接，裂缝常常出现在焊缝处，后来研究表明，角焊缝的疲劳强度低，在车轮
