4．1 横隔板弧形切口处母材轮载应力与抗疲劳特性
改进补强方案
（1）最不利应力结果
计算表明：横向2、纵向5为最不利加载工况；各加固方案弧形切口处应力值均明显降低，方案E加固效果最佳。按照疲劳寿命与应力幅的立方成反比的关系，方案 A的疲劳寿命延长至原来的4．96倍，方案 E的疲劳寿命延长至原来的17．12倍。在优化弧形切口方案中，随切口圆弧与U肋交点的切线与 U肋腹板的夹角减小，母材轮载膜压应力幅值有所降低，此处限于篇幅，不予赘述。方案B的基于《公路钢桥规》的验算结果。由上可见：背景工程1和背景工程2补强方案B的《公路钢桥规》疲劳验算结论与铁路规范验算结论完全不同；背景工程2的《公路钢桥规》疲劳计算寿命远小于实际寿命，且实际交通载荷远大于规范疲劳荷载；背景工程1的构造细节为目前通用等。据此，笔者初步推断：《公路钢桥规》的损伤效应系数取值或许偏大，这将使设计的材料耗费增加，其取值值得商榷。
（2）横隔板弧形切口处母材的应力改善规律与受力模式
加固方案 B，C分别采用距离顶板65，85mm的补强钢板，弧形切口处最大压应力分别为－80．2MPa和－78．4 MPa仅相差1．8MPa可知采用2种距顶板不同高度的补强钢板对弧形切口处的应力影响很小。
加补强钢板后弧形切口处出现了2个应力集中区（图13中的位置a和位置b），且均为受压区。位置a位于弧形切口与补强钢板边缘交界处，位置b位于弧形切口起弧点附近。图14表明：加固方案B，C中（补强钢板厚10mm）位置a的最大压应力比位置b大40MPa左右；加固方案E（补强钢板厚4mm）中位置a和位置b的应力基本接近；加固方案F（补强钢板厚2mm）中位置a的最大压应力比位置b小18．5MPa。可知随补强钢板厚度减小，位置a的应力逐渐减小，位置b的应力逐渐增大；加固方案E（补强钢板厚4mm）中位置a主压应力为－67．2MPa，位置b主压应力为－63．3MPa，两位置应力基本接近，弧形切口处应力峰值最小，为最优加固方案。
为进一步了解弧形切口处的受力模式，将横隔板近荷载端表面称为近端面，远荷载端表面称为远端面。对各方案，荷载分别作用于纵向位置5（中后轴纵向对称横隔板加载）和纵向位置13（中轴位于两横隔板正中间）时弧形切口处3个面（中面、近端面、远端面）的受力做比较。
计算表明：当中后轴纵向对称横隔板加载时，原设计与方案 A（弧形切口优化后）3个面的应力差值基本为0，方案B～D（加补强钢板后）在弧形切口与补强钢板边缘交界处20mm范围内，由于板厚突变，原横隔板母材的表面与中心面存在一定应力差值，其中方案B原板表面应力比中心面大20MPa左右，方案E表面应力比中心面大10MPa左右；当中轴位于两横隔板正中间时，原设计与方案 A（弧形切口优化后）3个面的应力差值均在5MPa以内，方案B～D（加补强钢板后）在弧形切口与补强钢板边缘交界处30mm范围内原横隔板母材的两表面存在一定应力差值，方案B近端面与远端面应力差值为19．6MPa，为主应力值的53．7%，方案E近端面与远端面应力差值为9．55MPa，为主压应力值的33．3%。
由以上分析可知：方案 A较原设计有较大应力改善，疲劳寿命可由原来的9年延长至80年；补强钢板高度在一定范围变化对弧形切口周边应力影响不大；补强钢板厚度宜取为 4mm，为原板厚的1/2．5～1/2（过厚，可能在补强板边缘处母材上形成新的疲劳敏感点）；原设计与方案 A弧形切口处因面外变形引起的应力均很小；加补强钢板后在弧形切口与补强钢板边缘交界处因面外变形引起的应力相对较大，且随钢板厚度减小而减小；板厚突变处，即使是关于横隔板中面的对称载荷，沿板厚方向也有较大的面内应力差。
4．3 背景工程2各方案横隔板与桥面板连接处轮载应力与抗疲劳特性
4．3．1 横隔板与桥面板连接处的横隔板焊趾位置横向2、纵向1为各方案横隔板与桥面板连接处横隔板焊趾出现最大主拉应力的加载工况；横向3、纵向1则为出现最大主压应力与最大Mises应力的加载工况。采用距焊趾0．4d和1．0d的应力线性外推，即可得出各方案横隔板上焊趾处的热点应力值，见图20。原设计远端面上热点应力为7．2MPa，近端面上为6．9MPa，切口形状不变的方案D远端面上热点应力为8．4MPa，近端面上为7．9MPa，边缘尚有一定距离的双面加补强钢板对该处应力几乎没有影响；方案B与方案C该处应力基本相等、方案E和方案F较方案B相应应力变化很小等也印证了这一结论；仅弧形切口优化（增大半径）的方案 A远端面上焊趾处热点应力为18．0MPa，近端面上为17．6MPa，较原设计增加了1倍以上，弧形切口半径增大，横隔板削弱，显著导致了相应应力增大。原设计和6种加固方案横隔板与桥面板连接处横隔板上热点应力都在20MPa以下，均满足AASHTO：2010中的C级疲劳等级和中国规范要求。
4．3．2 横隔板与桥面板连接处的桥面板焊趾位置横向2、纵向1（既横隔板正上方）为各方案横隔
板与桥面板连接处桥面板受力最不利加载工况。横隔板与桥面板连接处桥面板焊趾位置按上述方法线性外推所得顶面受拉应力（热点应力）、底面受压应力、各方案顶底面最不利应力见图21。由图21可见，各方案横隔板与桥面板连接处桥面板顶面主拉应力基本没变，底面主压应力有一定程度增加，但应力值都很小。均满足 AASHTO：2010中的 C级疲劳等级和中国规范要求。
