厚边U肋钢桥面顶板与纵肋焊缝疲劳裂纹扩展模式与验算曲线研究
2021-05-13冯霄暘郑凯锋衡俊霖
铁道学报 2021年4期
冯霄暘,郑凯锋,衡俊霖,雷 鸣,张 宇
(西南交通大学 土木工程学院,四川 成都 610031)
正交异性钢桥面具有承载能力大,施工速度快,自重较轻等优点,自问世以来就被广泛应用于各种桥梁结构中[1-2];但是正交异性钢桥面构造复杂,焊缝较多,局部直接承受车辆荷载反复作用,疲劳失效问题突出[3]。文献[4]对某运营15年的悬索桥进行统计分析,得到钢桥面典型疲劳易损部位包括:U肋与顶板焊缝处的纵向裂纹,包含焊趾疲劳裂纹与焊根疲劳裂纹,占比7.2%;横隔板与U肋焊缝处的竖向裂纹,占比64.5%;横隔板弧形开口处的横向裂纹,占比28.3%。其中U肋与顶板焊缝疲劳裂纹一旦贯穿顶板将导致顶板局部刚度降低,桥面铺装开裂,雨水渗漏,加剧桥面板腐蚀,进一步降低剩余结构的耐久性,因此顶板与U肋连接焊缝疲劳开裂是正交异性钢桥面板最容易发生且后果最为严重的疲劳病害之一[5]。顶板与U肋连接焊缝的疲劳开裂作为正交异性钢桥面最严重的疲劳病害之一,已经成为制约钢桥在设计使用年限内正常服役的重要因素之一[6-9]。顶板与纵肋连接焊缝疲劳开裂的本质在于顶板局部直接承受车轮荷载,纵肋腹板承受较大的面外弯曲变形,由于该焊缝几何构型影响,在连接焊缝处产生较大的应力集中。近年来,针对顶板与U肋连接焊缝的疲劳开裂问题提出了几种技术上的革新与改进:①双面焊技术[10-11];②组合桥面技术[12-14];③厚边U肋技术[5, 15-17];④加厚顶板技术[18-19]。
厚边U肋为在传统等厚……
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