正交異性鋼橋面板U肋弧形切口疲勞受力特性研究.pdf

1、目前，懸索橋和斜拉橋是大跨徑橋梁的主要橋型，鋼箱梁是大跨徑橋梁最主要的橋面結(jié)構(gòu)體系。現(xiàn)在鋼箱梁大部分都采用的是正交異性鋼橋面板結(jié)構(gòu)，正交異性鋼橋面板是由縱、橫向相互之間垂直的加勁肋，并連同橋面板組成的共同承受車輪荷載的整體結(jié)構(gòu)。它擁有一系列的優(yōu)點，例如自重輕、用料省、極限承載力大、施工周期短，因此，如今該結(jié)構(gòu)形式的的橋面板結(jié)構(gòu)常常作為鋼箱梁的一部分被廣泛用于大跨徑橋梁的建造中。隨著我國高速公路和鐵路的高速發(fā)展，正交異性鋼橋面板憑借其優(yōu)越

2、的結(jié)構(gòu)形式在公路橋梁和鐵路橋梁中得到廣泛的運用。但是由于正交異性鋼橋面板受力比較復(fù)雜，而且其構(gòu)造形式不斷改進(jìn)和發(fā)展，同時隨著應(yīng)力集中和焊接缺陷的出現(xiàn)，容易發(fā)生疲勞破壞，如橋面板在各類車輛荷載的反復(fù)作用下會引起累積損傷;鋼橋面板因為直接承受車輛的局部作用，而使得應(yīng)力影響線短，一輛車行駛過后都會引起多次的應(yīng)力循環(huán)，再加上焊接處的應(yīng)力集中以及焊接缺陷，鋼橋面板很容易發(fā)生疲勞開裂。因此正交異性鋼橋面板的疲勞問題長期以來一直是公路和鐵路橋梁中的關(guān)

3、鍵問題。世界上一些較早應(yīng)用鋼橋面板的國家如日本、德國、法國、英國等已經(jīng)在目前運營中的實橋中發(fā)現(xiàn)了疲勞裂紋。世界各國研究者針對鋼橋的疲勞破壞實例進(jìn)行了廣泛深入的研究，結(jié)果表明對鋼橋特別是正交異性鋼橋面板進(jìn)行疲勞驗算是一項很關(guān)鍵的任務(wù)。它包含了正交異性鋼橋面板的應(yīng)力計算、結(jié)構(gòu)分析、疲勞強度、疲勞驗算方法以及車輛荷載譜等核心問題。
　　本文采用ANSYS大型通用有限元軟件對鋼箱梁正交異性鋼橋面板進(jìn)行了數(shù)值模擬，對弧形切口形狀、頂板厚度、

4、橫隔板厚度等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了分析，研究了橫隔板與U肋焊縫交叉處的應(yīng)力狀態(tài)。結(jié)果表明:過焊孔的形狀對應(yīng)力的影響顯著，頂板對焊縫交叉處的應(yīng)力影響較小，橫隔板厚度對疲勞裂紋的產(chǎn)生有較大的影響。通過對過焊孔焊縫端部和焊孔邊緣應(yīng)力分布情況的分析，采用Miner線性累積損傷準(zhǔn)則，計算了各關(guān)注點的等效應(yīng)力幅，通過比較發(fā)現(xiàn)，對于過焊孔焊縫端部，公路標(biāo)準(zhǔn)比鐵路標(biāo)準(zhǔn)的等效應(yīng)力幅大;對于過焊孔焊縫邊緣，則恰恰相反。另外，本文針對過焊孔焊縫端部的應(yīng)力集中現(xiàn)象采取