钢桥面板U肋与横隔板焊缝疲劳强度分析
2021-01-23吉伯海陈念念
北京交通大学学报 2020年6期
吉伯海,陈念念
(河海大学 土木与交通学院,南京 210098)
正交异性钢桥面板因其自重轻、强度高、跨度大、施工快等优点得到了广泛应用[1-2].然而,复杂的构造细节使得钢桥面板在车轮荷载反复作用下,容易出现疲劳问题[3].据统计,80%~90%钢结构破坏与疲劳断裂有关[4].大量的实桥跟踪表明,疲劳裂纹常出现在顶板与U肋焊缝、U肋与横隔板焊缝、U肋对接焊缝、弧形切口等部位[5-6].U肋与横隔板焊缝疲劳裂纹一般萌生于U肋焊趾或横隔板焊趾.裂纹产生时,钢箱梁的横向刚度减小,荷载传递不均,桥梁安全存在隐患.因此U肋与横隔板焊缝受力特征与疲劳评估的研究尤为重要.
针对钢桥面板的受力特征,有部分学者采用数值模拟方法,研究加载工况、挖空高度、内隔板形式、横隔板间距等不同影响因素下横隔板的受力性能,研究表明U肋与横隔板连接处应力变化显著[7-9];还有部分学者开展了疲劳试验,研究U肋与横隔板连接处的应力分布情况[10].针对疲劳性能评估问题,大多采用名义应力或热点应力结合S-N曲线进行评估.名义应力法评估时,因焊接结构细节众多,导致疲劳强度曲线数量庞大.热点应力法评估所需的S-N曲线较少,但外推方法、应用范围等问题须进一步解决.近些年来新的评估方法不断涌现,有学者将结构应力法引入U肋与顶板焊缝评估中,克服网格尺寸、疲劳强度曲线选取等因素对评估结果的影响[11];同时,一些学者为了简化热点应力的评估过程,更好……
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