超大跨径斜拉桥钢桥面板疲劳损伤监测与断裂力学研究

作者：徐炳

来源：城市道桥与防洪, 2023, (12): 211-29.

DOI：10.16799/j.cnki.csdqyfh.2023.12.052

• 超大跨径斜拉桥
• 钢桥面板
• 疲劳监测
• 断裂力学
• 三维裂纹扩展模型

为研究超大跨径斜拉桥钢桥面板的疲劳损伤问题，以某斜拉桥为工程背景，对实桥进行了现场疲劳损伤监测与分析，并基于断裂力学的三维裂纹扩展模型，对钢箱梁顶板-U肋和横隔板-U肋等焊接细节进行了数值仿真与研究。结果表明：实桥顶板-U肋焊缝细节高应力幅（大于10 MPa）循环次数与疲劳损伤度明显低于横隔板-U肋细节，横隔板-U肋焊缝最大应力幅达到75～90 MPa，顶板-U肋焊缝最大应力幅为15～30 MPa，横隔板-U肋焊缝细节处裂纹数量远大于顶板-U肋焊缝细节处裂纹数量；顶板-U肋焊缝裂纹在扩展过程中基本保持平面，裂纹扩展有先沿焊缝方向纵向扩展，再向深度方向扩展的趋势；横隔板-U肋焊缝焊趾处裂纹先沿初始裂纹深度方向在横隔板扩展，再向横隔板厚度方向扩展，焊趾处裂纹先向U肋厚度方向扩展，后沿初始裂纹长度方向顺桥向扩展；在初始裂纹尺寸与荷载条件相同的情况下，顶板-U肋焊缝焊趾处裂纹扩展速度大于焊跟处裂纹扩展速度，横隔板-U肋焊缝焊趾处裂纹扩展速率大于横隔板焊趾处裂纹扩展速率。