焊接钢桥结构细节疲劳裂纹成因及解决对策
2011-05-08郭春华任伟平
铁道建筑 2011年4期
郭春华,任伟平
(1.绍兴市曹娥江袍江大桥建设工程指挥部,浙江 绍兴 311800;2.西南交通大学,成都 610031)
随着运营车辆总重和交通量的不断增加,桥梁钢结构所面临的疲劳问题正变得日趋严重。特别是20世纪60年代以来,许多钢桥出现了各种形式的疲劳裂纹,因疲劳断裂而酿成的灾难性事故也时有发生。根据美国土木工程学会疲劳与断裂分委会的调查结果,80%~90%的钢结构破坏均和疲劳有关,疲劳已成为桥梁钢结构失效的主要形式之一。对我国来说,近些年来各类形式钢桥数量正不断增加,一方面需要确保大量新建钢桥构件的疲劳设计强度满足要求,另一方面急需对大量正在运营的既有钢桥的剩余疲劳寿命做出正确判断,并对存在疲劳问题的构件采取及时有效的方案进行修复。为更好解决这些问题,就需要对焊接钢桥结构细节疲劳裂纹的产生机理及解决对策进行研究。
1 焊接钢桥易疲劳破坏的典型细节
1.1 工形钢梁盖板端部连接
对局部焊有外层盖板的工形钢梁而言,无论盖板端部有无横向焊缝,还是改变盖板端部的几何形状,盖板端部细节处的疲劳强度均很低[2-4]。大量实例和试验研究表明,在车辆荷载作用下该细节极易产生疲劳开裂破坏,且疲劳裂纹一般均萌生在盖板末端与翼缘的连接角焊缝焊趾处。20世纪70~80年代,世界上有多座钢板梁桥均出现了此类疲劳裂纹(图1),比较典型的有美国的 Yellow Mill Pond桥,澳大利亚的King’s桥[1-2],以及我国的京包铁路上的关沙河桥等。……
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