车-温度荷载耦合作用下悬索桥钢桥面板疲劳寿命评估
2021-11-01张海萍
湖南工业大学学报 2021年5期
张海萍,刘 扬,罗 媛,陈 斌
0 引言
正交异性板钢箱梁作为大跨度悬索桥和斜拉桥最普遍的一种结构形式[1],其结构疲劳开裂的问题较为凸显。结构所受疲劳荷载的形式非常复杂,包括车辆荷载、温度荷载、环境介质侵蚀和地震作用等[2]。钢箱梁的喷漆工艺较为成熟,受外界腐蚀介质影响较小,一般内陆地区桥梁可以忽略环境腐蚀介质的影响[3]。地震荷载属于偶然荷载一般也可以不考虑其对结构的疲劳损伤累积。车辆和温度荷载作为结构所受到最具代表性的疲劳荷载形式,两者对结构造成的疲劳损伤不只是简单的“1+1”叠加,而是具有耦合放大的效果[4-5]。
温度对结构疲劳损伤累积作用的影响可细分为对细节点疲劳应力幅值的放大和应力循环次数的增多。我国既大跨度悬索桥的桥面铺装层主要采用沥青混凝土材料。沥青混凝土材料具有温度敏感性特征,其刚度同样具有典型的季节性特征,沥青混凝土铺装层传递扩散车辆轮轴荷载的能力随刚度的改变而发生变化。文献[6]对比了夏季与冬季某悬索桥主梁U 肋-顶板细节损伤值,在车流荷载相当的情形下,钢桥面板细节在夏季的疲劳损伤累计明显大于冬季。环境温度使得数值小的疲劳应力进入疲劳应力“门槛”值内,从而增加了可计入应力幅次数。同时主梁结构温度梯度作用会增加总疲劳应力循环的次数[7]。我国公路桥涵规范没有针对扁平钢箱梁结构形式的温度梯度模型。……
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