正交異性鋼橋面板疲勞試驗與壽命評估.pdf

1、正交異性鋼橋面板因其用鋼量少、結(jié)構(gòu)自重輕、生產(chǎn)加工速度快等多項優(yōu)點,作為大、中跨結(jié)構(gòu)橋梁的橋面體系廣泛應(yīng)用于懸索橋、斜拉橋以及城市高架橋梁。但是,在車輛循環(huán)荷載作用下,鋼橋面板容易在結(jié)構(gòu)疲勞敏感細(xì)節(jié)出現(xiàn)疲勞開裂問題。鋼橋面板組成構(gòu)件之間復(fù)雜的焊接連接、荷載作用下的復(fù)雜應(yīng)力分布、構(gòu)造細(xì)節(jié)的幾何應(yīng)力集中、焊接質(zhì)量和焊接殘余應(yīng)力、生產(chǎn)加工缺陷、偏差以及設(shè)計時對疲勞問題考慮不周等是導(dǎo)致鋼橋面板疲勞開裂的主要因素。
　　本文通過兩種不同加載

2、方式的鋼橋面板模型足尺疲勞試驗,并且結(jié)合鋼橋面板的現(xiàn)場靜、動力測試,分析研究橋面蓋板、橫隔板和縱肋連接細(xì)節(jié),橫隔板挖孔細(xì)節(jié),縱肋拼接嵌補段細(xì)節(jié)等疲勞敏感區(qū)域的疲勞強度等級以及應(yīng)力分布特征。依據(jù)國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料,對鋼橋面板的疲勞壽命評估方法進(jìn)行研究,評析了基于S-N曲線、Miner理論的評估方法和基于線彈性斷裂力學(xué)的評估方法。最后對鋼橋面板典型疲勞裂紋的維修加固方法進(jìn)行分析總結(jié),提出合理的維修加固措施。
　　足尺鋼橋面板疲勞試驗研

3、究表明,循環(huán)荷載作用下鋼橋面板出現(xiàn)疲勞裂紋的細(xì)節(jié)較多。足尺鋼橋面板模型疲勞試驗過程中在縱肋與蓋板連接細(xì)節(jié)、縱肋與橫隔板連接細(xì)節(jié)以及縱肋拼接嵌補段細(xì)節(jié)出現(xiàn)了肉眼可見的疲勞裂紋。疲勞試驗過程中的應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果表明,由于焊接殘余應(yīng)力的影響,鋼橋面板在受壓的疲勞細(xì)節(jié)部位出現(xiàn)了疲勞裂紋,可見焊接殘余應(yīng)力是鋼橋面板疲勞開裂的主要因素之一;另外,鋼橋面板疲勞細(xì)節(jié)部位的測點應(yīng)力在疲勞試驗前期基本不發(fā)生變化,但是當(dāng)循環(huán)荷載累積到一定次數(shù)后,測點應(yīng)力將會伴隨

4、著疲勞裂紋的萌生和擴展出現(xiàn)突變或迅速降低的現(xiàn)象。若以測點應(yīng)力突變作為構(gòu)件疲勞失效的基準(zhǔn),加勁肋與橫隔板連接端部的疲勞細(xì)節(jié)高于AASHTO中D類和EURCODE的63類細(xì)節(jié)等級;加勁肋與蓋板連接的疲勞細(xì)節(jié)高于AASHTO中D類和EURCODE的71類細(xì)節(jié)等級;縱肋嵌補段連接焊縫處疲勞細(xì)節(jié)的疲勞強度大于AASHTO規(guī)范中D類細(xì)節(jié)的疲勞強度和EUROCODE中71類細(xì)節(jié)的疲勞強度。
　　鋼橋面板現(xiàn)場靜力和動力測試結(jié)果證明,結(jié)構(gòu)疲勞敏感細(xì)