0 引言

钢-混凝土组合梁桥融合钢材与混凝土的材料优势，兼具受力高效、承载能力强及经济性佳等特点，已成为公路、铁路桥梁工程中的重要结构形式。然而，在长期服役过程中，桥梁持续承受车辆循环荷载的反复作用，叠加温度变化、环境侵蚀等因素影响，钢混界面、钢梁关键部位易萌生疲劳裂纹，随着损伤不断累积，可能导致结构性能劣化，甚至威胁通行安全，因此对其疲劳损伤机理的研究及延寿加固技术的探索尤为关键。当前，组合梁桥疲劳损伤管控仍面临损伤演化规律不明确、加固技术适配性不足等问题。开展相关研究，可厘清损伤形成机制，优化加固方案，为提升桥梁结构耐久性、延长服役寿命提供有力支撑，保障交通基础设施的安全稳定运行。 

1 钢-混凝土组合梁桥疲劳损伤机理分析

1.1 组合梁桥的结构组成与受力特性

钢-混凝土组合梁桥主要由钢梁、混凝土翼板、剪力连接件及支座等部分组成，各构件协同工作实现受力传递。钢梁通常采用工字形、箱形等截面，承担主要受拉应力；混凝土翼板发挥受压优势，通过剪力连接件与钢梁紧密连接，避免二者相对滑移。剪力连接件作为核心传力部件，将混凝土翼板的压力与钢梁的拉力有效传递，使组合梁形成整体受力体系。在荷载作用下，组合梁桥的受力呈现明显协同性：车辆荷载等竖向力作用时，混凝土翼板受压、钢梁受拉，剪力连接件传递界面剪力；水平荷载作用时，二者共同抵抗弯矩与扭矩。这种受力特性既发挥了两种材料的性能优势，也使得钢混界面、剪力连接件及钢梁应力集中部位成为疲劳损伤的易发生区域，为后续损伤机理分析奠定结构与受力基础。

1.2 疲劳损伤的萌生与演化规律

钢-混凝土组合梁桥的疲劳损伤萌生与演化是一个渐进式过程，受材料特性、应力状态等多因素影响。损伤萌生阶段，在循环荷载反复作用下，钢梁焊接部位、剪力连接件与钢梁的连接处等应力集中区域，首先出现微观裂纹——这些裂纹多源于材料内部缺陷或应力集中导致的局部塑性变形，初始长度仅微米级，难以直接观测。随着荷载循环次数增加，损伤进入演化阶段：微观裂纹逐渐扩展，钢梁部位的裂纹沿受力方向延伸，剪力连接件处的裂纹可能导致其与钢梁或混凝土翼板的连接失效；同时，钢混界面若存在施工缺陷，会加速界面剥离，进一步加剧损伤发展。当裂纹扩展至一定程度，结构承载力显著下降，最终可能引发宏观破坏，整个过程呈现“微观萌生-缓慢扩展-快速劣化”的演化规律^[1]。

1.3 典型荷载下疲劳损伤的影响机制

典型荷载通过改变结构应力状态与受力环境，对组合梁桥疲劳损伤产生差异化影响机制。车辆循环荷载作为主要动荷载，其反复作用使结构承受交变应力——荷载幅值越大、循环频率越高，钢梁应力集中部位的塑性累积越明显，裂纹萌生速度越快；同时，车辆冲击荷载会加剧剪力连接件的疲劳损伤，缩短其服役寿命。温度荷载的影响则体现在热胀冷缩效应：温度变化使钢梁与混凝土翼板产生不同变形量，因二者线膨胀系数差异，钢混界面产生附加应力，长期作用下易导致界面剥离，为水分、腐蚀性介质侵入提供通道，加速钢材锈蚀与混凝土劣化，间接促进疲劳损伤发展。此外，长期环境侵蚀会降低材料力学性能，使结构抗疲劳能力下降，进一步放大荷载对损伤的影响程度^[2]。

2 钢-混凝土组合梁桥延寿加固技术设计与优化

2.1 延寿加固的核心目标与技术原则

钢-混凝土组合梁桥延寿加固需围绕“修复损伤、提升性能、保障耐久”设定核心目标，既要针对性治理已产生的疲劳裂纹、界面脱粘等病害，恢复结构原有承载能力，又要通过加固提升结构抗疲劳性能，延缓新损伤萌生，最终实现服役寿命的有效延长。技术原则方面，需遵循“安全优先、适配性强、经济性优”的要求：安全优先即加固方案需满足结构强度、刚度及稳定性规范，确保加固后长期安全可靠；适配性强要求结合桥梁损伤类型、部位及服役环境，选择匹配的加固技术；经济性优则需在保证加固效果的前提下，平衡材料、施工成本与寿命延长效益，同时兼顾加固过程对交通通行的影响，实现技术与经济的协同优化。

2.2 常用加固技术的原理与适用场景

钢-混凝土组合梁桥常用加固技术依据损伤类型与结构特性形成差异化应用体系。粘贴加固技术通过在钢梁损伤部位或钢混界面粘贴高性能复合材料（如碳纤维布、芳纶布），利用材料高强度特性提升局部承载能力，抑制裂纹扩展，适用于钢梁表面裂纹、局部刚度不足及界面脱粘等轻度至中度损伤场景。截面增强技术通过在钢梁受拉区焊接钢板、增设混凝土翼缘或外包钢套，扩大截面受力面积，优化应力分布，增强整体承载能力，适配于钢梁截面削弱、承载能力下降明显的中度至重度损伤情况。界面处理技术则通过清理钢混界面杂物、注入高性能粘结剂或增设剪力钉，恢复界面粘结性能与剪力传递效率，主要用于钢混界面脱粘、协同受力失效的损伤治理，各技术需结合损伤程度与结构需求合理选用^[3]。

2.3 加固技术的优化方向

钢-混凝土组合梁桥加固技术优化需聚焦“性能提升、效率升级、智能赋能”三大方向。新型材料应用上，推广轻质高强、耐疲劳的纳米改性复合材料与自修复粘结材料，替代传统材料以减轻结构附加荷载，提升加固层与原结构的粘结强度、抗老化性及效果耐久性。智能化加固方面，整合传感器技术与加固工艺，开发内置应力应变传感器的智能加固体系，实时采集结构受力与损伤数据，支撑效果评估与维护；同时探索机器人辅助施工，提升复杂部位加固精度与效率。此外，优化加固结构受力设计，强化加固层与原结构协同工作能力，避免应力集中引发的二次损伤，全面提升加固技术综合效能。

3 结语

本研究围绕钢-混凝土组合梁桥的疲劳损伤机理与延寿加固技术展开，明确了组合梁桥的受力特性与典型荷载下的损伤影响机制，揭示了疲劳损伤从萌生、扩展到累积的演化规律；同时确定了延寿加固的核心目标与技术原则，剖析了常用加固技术的原理及适用场景，提出了新型材料应用、智能化升级等优化方向，形成了较为完整的技术研究框架。随着交通荷载升级与服役环境复杂化，未来需进一步深化多因素耦合下的损伤机理研究，推动智能监测与加固技术的深度融合。研究成果可为组合梁桥的疲劳损伤精准治理与高效延寿提供技术支撑，助力提升交通基础设施的耐久性与安全服役水平。

参考文献

[1]于志平.钢—混凝土组合梁桥加固方法及加固质量检验评定方法研究[D].长安大学,2013.

[2]李小珍,谭清泉,肖林.钢-混凝土组合梁疲劳性能试验研究[J].桥梁建设, 2017, 47(6):6.

[3]杨涛,林广泰,赵艳林,等.带疲劳损伤的钢-混凝土组合梁受力性能试验研究[J].华南理工大学学报：自然科学版, 2017, 45(12):7.