新型正交異性鋼橋面板關鍵部位疲勞性能研究.pdf

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1、20世界橋梁2015，43(5)新型正交異性鋼橋面板關鍵部位疲勞性能研究卜一之。王一瑩。，崔聞(1．西南交通大學，四川成都610031；2．中鐵上海設計院集團有限公司橋隧處，上海200070)摘要：為給正交異性鋼橋面板結構型式設計提供參考，以鄧文中和KazuyukiMizuguchi給出的新型大縱肋型式為基礎，對3種縱肋型式的正交異性板結構模型分別施加橫縱向荷載，考察3處疲勞易損細節(jié)的應力幅值，以此為主要指標分析各關鍵易損部位的疲勞性能。研究結果表明：在縱肋一頂板焊縫附近，新型大縱肋結構產生的應力幅偏高，加人內置小隔板可以使此部位的疲勞性能得到改善；而在縱肋～橫隔板相交

2、部位，新型大縱肋模型中各考察位置的應力幅值比傳統(tǒng)縱肋模型中的要小。新型大縱肋結構可以明顯減少焊縫數(shù)量，這對降低加工成本，控制疲勞病害是有益的。關鍵詞：正交異性鋼橋面板；縱肋；疲勞特性；橫隔板；應力幅；疲勞性能中圖分類號：U443．32；U441．4文獻標志碼：A文章編號：1671—7767(2015)05—0020—051引言亮等。以正交異性鋼橋面板易損疲勞部位作為應力正交異性鋼橋面板由頂板、縱肋、橫隔板以兩兩考察點，將傳統(tǒng)縱肋型式與鄧文中提出的縱肋型式正交的方式焊接而成，具有自重輕、承載能力大、施進行對比。但上述文獻只是對比考察了一種大縱肋工周期短等優(yōu)點，被廣泛應用于

3、大跨度橋梁中E1-4]。型式，且考察的疲勞易損部位有限，因此有必要對其然而，由于正交異性板構造、受力較復雜，焊縫數(shù)量進行更詳細的分析。多，在車輛輪載的反復作用下極易出現(xiàn)疲勞病害，嚴本文結合港珠澳大橋正交異性板鋼橋所用的重影響了正交異性板鋼橋的正常使用壽命口]。300mm縱肋型式，對比分析鄧文中和Kazuyuki基于正交異性鋼橋面板的受力特點和疲勞破壞Mizuguchi提出的方案，考察各關注部位的名義應機理，近些年國外有學者提出新型大縱肋的結構型力幅，為正交異性鋼橋面板結構型式研究提供參考。式。RomanWolchukr5建議將縱肋尺寸增大到450mm×370mm×8mm

4、，頂板厚度不低于18mm，橫2工程概況隔板間距可以增大到8m，這樣可以較大幅度地減港珠澳大橋是連接香港、珠海和澳門的大型跨少焊縫數(shù)量。鄧文中L6]以此為基礎，給出了相似的海通道，其中的非通航孔橋為連續(xù)梁橋，采用傳統(tǒng)形建議：在傳統(tǒng)縱肋型式的基礎上，把橋面頂板加厚，式的正交異性鋼橋面板。鋼橋面板頂板厚18mm，把縱肋的橫向跨度加大、高度加高，進而加大橫隔板橫隔板厚16mm，縱肋腹板厚8mm，橫隔板間距為的間距，其結果是縱肋和橫隔板的數(shù)目都有所減少。2．5m，縱肋橫向跨度為300mm。日本的KazuyukiMizuguchi等_7較詳細地描述了已應用于日本木曾川橋(Kisog

5、awaBridge)、揖斐川3傳統(tǒng)縱肋型式正交異性板模型試驗及有限元分析橋(IbigawaBridge)的新型正交異性鋼橋面板，并進3．1疲勞試驗模型行了相應的理論計算和疲勞試驗。以往的研究表明]，正交異性鋼橋面板在輪載近幾年，國內有學者對新型大縱肋型式正交異作用下，其荷載效應是局部的，關鍵部位的應力影響性鋼橋面板進行了有益的探索。陳華婷等I8]分別建線較短，因此可以適當控制足尺模型的規(guī)模，且可采立傳統(tǒng)和新型縱肋型式的正交異性板有限元模型，用單輪加載來模擬車輪荷載。制作的試驗模型長8對比分析縱肋一頂板連接焊縫處的疲勞應力，并討m，寬2．38m，高1．40m，包含5塊橫隔

6、板和4個縱論了縱肋內置小隔板對此處疲勞細節(jié)的影響。陶永肋，縱肋橫向跨度為300mm，中間橫隔板問距為收稿日期：2015—03—16基金項目：國家科技支撐計劃(2011BAG07B03)作者簡介：h一之(1961一)，男，教授，1982年畢業(yè)于重慶交通大學道橋專業(yè)，工學學士，1985年畢業(yè)于西南交通大學橋梁專業(yè)，工學碩士，1998年畢業(yè)于西南交通大學橋梁專業(yè)，工學博士(E—mail：yizhibu@163．com)。新型正交異性鋼橋面板關鍵部位疲勞性能研究h一之，王一瑩，崔闖23跨度的增大，D1、D2、D3處的應力幅明顯變大，模型尺寸的增大是有利的，且模型二更優(yōu)。三的應力

7、幅最大。這表明對于縱肋一頂板焊縫的疲(3)在縱向各工況下，隨著作用位置逐漸遠離勞性能，新型大縱肋型式不占優(yōu)勢。主要原因是隨橫隔板，3種模型中D4、D5、D6的應力幅值均呈現(xiàn)著縱肋橫向跨度的增大，頂板產生更大的豎向彎曲出先增大后減小的趨勢，當荷載距離橫隔板約L／5變形，且頂板和縱肋在相交部位出現(xiàn)較大的扭轉變處應力幅出現(xiàn)最大值。而在同一工況下，新型大縱形，這種面外變形產生的次應力使此部位更易產生肋模型中各考察位置的應力幅值比傳統(tǒng)縱肋模型中疲勞裂紋。的要小。(3)在縱向工況下，因橫隔板跨度增加，大縱肋5．4改進措施模型中縱向影響線更長，荷載作用