基于实测车流的钢箱梁横隔板疲劳特性

作者：李传习; 李游^*; 陈卓异; 贺君; 刘一鸣

来源：长安大学学报(自然科学版), 2019, 39(05): 48-58.

DOI：10.19721/j.cnki.1671-8879.2019.05.006

• 桥梁工程
• 车辆荷载谱
• 模型试验
• 横隔板弧形切口
• 疲劳寿命
• 裂纹扩展

为研究车流荷载作用下钢箱梁横隔板弧形切口处母材的疲劳特性,以佛山平胜大桥为背景工程,基于动态称重系统(WIM)监测数据,得到了该桥9种车型的疲劳荷载谱,运用ABAQUS建立了钢箱梁节段模型,计算了横隔板弧形切口处疲劳应力时程曲线。通过模型试验验证,得到了设计弧形切口的疲劳寿命和裂纹扩展规律。研究结果表明:该悬索桥疲劳车型可简化为V2～V10共9类,不同车道的同一车型轴重差异较大,3#、4#车道轴重普遍高于1#、2#、5#车道,最大轴重为3#车道的V10车型的Z3轴,重达151 kN;重车道(3#、4#车道)V2～V10车型的比例明显高于其他车道;轮轴作用下弧形切口处沿纵桥向的应力影响线较短,约3个横隔板间距,动力响应始终为压应力,且仅能识别轴组,不能分辨轴组中的单根轴重,当V10车型后轴组通过时,弧形切口的压应力幅达最大,为-169 MPa;考虑车辆超载时,弧形切口处的最小和最大疲劳应力幅分别为不考虑车辆超载时的1.17倍、1.75倍;模型试件在膜压应力幅作用下弧形切口处母材出现疲劳裂纹,开裂位置与实桥一致,均萌生于横隔板弧形切口处起弧点附近,裂纹长度达53 mm;裂纹扩展前期速率较快,后期逐渐减慢;轮载横向作用位置对弧形切口处应力幅影响很大,轮载作用于弧形切口正上方时,该位置应力幅最大。

• 单位
  土木工程学院; 长沙理工大学