正交异性钢桥面板纵肋—盖板连接的疲劳性能及细部结构分析

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随着中国桥梁建设进程的加快,我国出现了越来越多的大跨度桥梁,正交异性钢桥面板因其优越的结构形式在桥梁建设中得到广泛的应用。但因为正交异性钢桥面板是一种全焊接结构,受力复杂,加上应力集中和焊接缺陷,疲劳破坏问题不可避免,也一直是钢桥中的关键和热点问题。欧洲、美国、日本等国家都对钢桥疲劳进行了大量的研究。近年来,正交异性板的构造形式也在不断发展、改进,有学者提出了新型大纵肋这一构造形式,新型纵肋较传统纵肋具有更大的刚度,更少的焊接点。本文在广泛收集和研究国内外相关资料的基础上,对以下几方面问题进行了主要研究工作:  (1)新型纵肋与传统纵肋受力比较分析。通过建立局部平面有限元模型,以纵肋的宽度、高度、桥面板厚度、纵肋厚度为变化参数,重点关注了在三种加载方式下容易出现疲劳裂纹的三点的受力情况。最后得到结论:三种加载方式下荷载中心位于肋壁上方时纵肋-盖板连接处应力最大;新型纵肋不管是在结构上还是受力上,都是优于传统纵肋的,这些结论为以后新型纵肋的发展提供参考。  (2)U肋细部结构分析。通过有限元软件建立U肋和面板连接处的精细模型,通过参数变化来分析焊缝周围的应力变化情况,主要改变的参数有焊接形式、焊脚尺寸、对接间隙、熔透度,最后根据应力变化图为以后的工程实践中细节构造形式提供了一定的依据。  (3)正交异性板新型U肋与桥面板连接处疲劳试验研究。疲劳试验采用的新型大纵肋试件,焊接方式是对接熔透焊缝,通过试验最终确定了U肋和桥面板连接处的疲劳强度为81.5MPa左右,并且和过去国内外所做的传统试验结果进行了比较。通过试验结果分析还可以看出加载方式是影响最终试验结果重要因素。  (4)用临界距离点法对新型U肋与桥面板连接处进行疲劳寿命预测。利用有限元分析软件得到距离-应力曲线,然后根据曲线得到一半的临界距离所对应的应力,最后根据应力-寿命模型得到预测寿命,将预测寿命将试验实际寿命相比较。
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