基于断裂力学的钢桥面板纵肋顶板焊缝疲劳效应分析

作     者：王晓 郭亚文 梁爱霞 张莹 张雪松 WANG Xiao;GUO Ya-wen;LIANG Ai-xia;ZHANG Ying;ZHANG Xue-song

作者机构：广西交通设计集团有限公司广西南宁530029 四川交投设计咨询研究院有限责任公司四川成都610041 西南交通大学土木工程学院四川成都610031 

基　　金：2021年度广西交通运输行业重点科技项目(202160) 

出 版 物：《公路交通科技》 (Journal of Highway and Transportation Research and Development)

年 卷 期：2023年第40卷第3期

页      码：105-114页

摘      要：为了系统研究钢桥面板纵肋顶板焊缝的疲劳效应,基于断裂力学相关理论,依托有限元软件,建立了钢桥面板疲劳裂纹扩展数值模拟方法,并通过实际案例验证了方法的可行性。在此基础上,构建了包含初始裂纹体的钢桥面板RD细节单面焊、RD细节双面焊、RDF细节单面焊和RDF细节双面焊数值有限元分析模型。计算得到了不同细节I型、Ⅱ型和Ⅲ型应力强度因子的纵向历程,获得了等效应力强度因子幅值。经对比分析,确定了钢桥面板纵肋顶板焊缝不利细节,并选取RDF细节双面焊进一步探究了疲劳效应关键影响因素。结果表明:RD细节单面焊、RD细节双面焊、RDF细节单面焊和RDF细节双面焊疲劳裂纹均为I型为主导的Ⅰ-Ⅱ型复合疲劳裂纹;RDF细节单面焊和双面焊等效应力强度因子幅值分别为RD细节的1.5倍和1.2倍;与单面焊相比,RD细节和RDF细节双面焊等效应力强度因子幅值分别降低了12.0%和41.8%,双面焊疲劳性能具有明显优势;就RDF细节双面焊而言,顶板厚度由14 mm增加至18 mm时,疲劳寿命增加915.0万次,初始裂纹深度由0.2 mm增加至1.5 mm时,疲劳寿命降低300.2万次;横隔板厚度、横隔板间距和初始裂纹长度对该细节疲劳寿命影响较小,当裂纹扩展至一定深度后,裂纹形态不再受初始裂纹尺寸的影响,裂纹扁平率将趋于一致。

主 题 词：桥梁工程 钢桥面板 纵肋顶板焊缝 断裂力学 疲劳效应 影响因素 

学科分类：081406[081406] 08[工学] 0814[工学-地质类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.3969/j.issn.1002-0268.2023.03.013

馆 藏 号：203121322...