摘要:为研究双层桁梁桥钢桥面板畸变疲劳裂纹扩展机理,提出了一种含百微米级初始缺陷的钢桥面板数字畸变疲劳试验方法;建立了分级精细化双层钢桁梁桥数字孪生模型,针对微裂纹尺寸选择合适的网格划分;模拟了U肋-横隔板连接焊缝的焊接过程,通过三维线性插值算法将焊接残余应力场映射到数字孪生模型。将钢桥面板足尺模型和原位结构几何、材料、焊接、荷载、微初始裂纹、边界条件等数据映射于数字孪生模型,实现数据原生与孪生模型验证。利用数字孪生模型开展数字畸变疲劳试验,实现模型与实桥尺度的钢桥面板畸变疲劳裂纹演化模拟和数据相生。通过物理结构疲劳试验与数字孪生模型疲劳试验的信息互馈,实现数据相生。疲劳车辆加载下的应力强度因子响应分析结果显示:二重畸变是海巴赫孔细节群U肋焊趾处畸变疲劳裂纹扩展的主要驱动力,二重和三重畸变共同诱发疲劳裂纹扩展路径发生转向;U肋焊趾处疲劳裂纹的最大等效应力强度因子幅值超过疲劳裂纹扩展门槛值,在疲劳卡车加载下将发生扩展。在多场耦合作用下进行最不利车道加载发现,U肋焊趾处畸变疲劳裂纹在扩展初期沿纵桥向扩展且速率较慢,是以Ⅰ型裂纹为主导的Ⅰ-Ⅱ型复合型裂纹;表面裂纹长度扩展超过20 mm后,疲劳裂纹扩展速率显著提高并发生明显偏转;1200万次加载后,疲劳裂纹深度方向贯穿板厚,表面裂纹长度达到141.0 mm,其中∑GⅡ/∑GⅠ和∑GⅢ/∑GⅠ分别是9.8%和11.4%,呈现Ⅰ型裂纹为主导的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型复合型裂纹。本文提出的钢桥面板数字畸变疲劳试验与分析方法,可为构建桥梁疲劳损伤元宇宙提供技术支撑。