斜拉橋索梁錨固區(qū)有限元分析及疲勞損傷研究.pdf

1、大跨度斜拉橋索梁錨固區(qū)是橋梁設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部位之一。索梁錨固區(qū)一般承受強(qiáng)大的集中荷載和動(dòng)載荷,特別是索梁結(jié)合處,由于鋼索和錨具的巨大集中力的局部效應(yīng),使得該區(qū)域箱梁的受力更為復(fù)雜,應(yīng)該通過(guò)有限元方法對(duì)其進(jìn)行局部應(yīng)力分析,了解結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)和應(yīng)力分布。由于材料和結(jié)構(gòu)在交變應(yīng)力的作用下易發(fā)生疲勞破壞,所以尋找索梁錨固區(qū)的疲勞損傷易發(fā)生位置和研究索梁錨固區(qū)對(duì)數(shù)疲勞壽命對(duì)大橋整體的安全性具有十分重要的意義。
　　本文使用ANSYS軟件構(gòu)建

2、了錨固區(qū)有限元模型,對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力分析,并利用ANSYS/FE-SAFE軟件對(duì)其進(jìn)行疲勞可靠性研究。通過(guò)研究錨固區(qū)的對(duì)數(shù)疲勞壽命和疲勞安全系數(shù)云圖,從而確定了索梁錨固區(qū)疲勞損傷易發(fā)生位置,為結(jié)構(gòu)改進(jìn)和橋梁以后日常安全監(jiān)控提供了理論指導(dǎo)。研究的內(nèi)容如下:
　　(1)采用ANSYS有限元法分析軟件,利用殼單元建立了斜拉橋的索梁錨固區(qū)的有限元模型,對(duì)索梁錨固區(qū)在最不利的載荷組合作用下,對(duì)索梁錨固區(qū)應(yīng)力分布進(jìn)行分析與計(jì)算。通過(guò)分析可知,

3、加筋板與承壓板焊接區(qū)域應(yīng)力最大,并且尖角處較為突出。
　　(2)索梁錨固區(qū)的加筋板邊角處的VonMiss應(yīng)力值達(dá)到283MPa,是結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中最大的區(qū)域,加筋板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì),降低了其應(yīng)力集中,為實(shí)際橋梁索梁錨固區(qū)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供了參考,同時(shí)還研究了錨固區(qū)錨墊板與承壓板接觸的變形,給出了不同載荷下的錨墊板的變形曲線,為防止張拉過(guò)程中錨墊板過(guò)大變形提供了理論參考。
　　(3)在標(biāo)準(zhǔn)疲勞車、M7模型車輛的作用下,錨固區(qū)整體都是

4、安全的,疲勞損傷較小;在滿載模型車輛以及超載20％、50%車輛作用下,索梁錨固區(qū)的疲勞損傷部位都在橫隔板上的加筋板與N7板焊縫處;當(dāng)在超載50%和100%的情況下,橫隔板上的加筋板與N7板焊縫處疲勞壽命低于200萬(wàn)次,易發(fā)生疲勞損傷。
　　(4)在超載50%模型車輛、超載100%模型車輛分別與不同級(jí)別的風(fēng)載荷作為疲勞載荷幅值的情況下,得出錨固區(qū)疲勞損傷位置不同。進(jìn)一步考察風(fēng)載荷對(duì)錨固區(qū)的影響,得出超載100%模型車輛與六級(jí)至七級(jí)風(fēng)