钢板梁桥面外变形疲劳效应的数值模拟

作者：王雨竹; 舒畅; 王鹏; 周星光; 王春生

来源：钢结构(中英文), 2021, 36(10): 7-15.

DOI：10.13206/j.gjgS21091001

• 钢板梁桥
• 面外变形
• 疲劳
• 斜交角
• 平曲线半径

针对钢板梁桥两类腹板间隙面外变形疲劳细节(竖向加劲肋腹板间隙细节和水平节点板腹板间隙细节),建立了三跨连续钢板梁直桥、斜桥和弯桥的有限元模型,通过数值模拟对不同跨径、不同斜交角、平曲线半径钢板梁桥腹板间隙疲劳细节的面外变形及疲劳应力进行研究,并针对斜桥和弯桥进行了面外变形疲劳效应参数分析。模拟结果表明:疲劳车辆荷载作用下腹板间隙细节会产生相对面外变形和疲劳应力;直桥中竖向加劲肋腹板间隙细节的面外变形、疲劳应力峰值分别为0.079 mm、105.6 MPa,水平节点板腹板间隙细节的面外变形、疲劳应力峰值为0.006 mm、10.9 MPa;斜桥、弯桥中两类腹板间隙细节的面外变形疲劳效应显著大于直桥,相对面外变形量更大,斜桥、弯桥中竖向加劲肋腹板间隙细节的疲劳应力峰值分别为直桥的2.4倍和1.7倍,水平节点板腹板间隙细节的疲劳应力峰值分别为直桥的2倍和2.9倍;疲劳细节处的相对面外变形与疲劳应力水平具有较强的相关性,且很小的相对面外变形就可以引起较高的拉应力。在斜桥中,水平节点板腹板间隙细节的腹板间隙处仅0.15 mm的相对面外变形就能引起约250 MPa的竖向弯曲拉应力。参数分析结果表明,斜桥中疲劳细节处的应力随斜交角的增大而增大,弯桥中细节处的疲劳应力随平曲线半径的减小而增大。跨径布置为(45+70+45) m的直桥中,竖向加劲肋腹板间隙细节和水平节点板腹板间隙细节处的最大拉应力105.6 MPa和10.9 MPa。相同跨径斜桥、弯桥中对应细节处的最大拉应力分别为250.5 MPa和21.8 MPa、176.5 MPa和31.9 MPa,显著大于相同跨径直桥中对应细节处的最大拉应力。

• 单位
  长安大学; 公路学院