摘要：纵肋与横隔板连接是控制钢桥面板耐久性的关键构造细节,其在轮载作用下应力传递复杂,构造设计不当极易引起疲劳裂纹。目前常规式纵肋与横隔板连接在运营过程中可能发生的疲劳裂纹形式有横隔板弧形开孔裂纹、焊缝端部横隔板裂纹、焊缝端部纵肋水平裂纹或竖向裂纹,针对常规式连接的不足,设计上进一步提出内肋式和无缝式2种构造类型。采用有限元方法,以纵肋与横隔板连接可能出现裂纹的4类细节为对象,基于应力影响面分析,讨论了车辆轮载移动对各细节局部受力的影响,研究了常规式、内肋式和无缝式3种构造类型的疲劳损伤特征。结果表明:轮载作用下4类细节的局部效应非常显著,纵向影响区域约在3道横隔板之间,横向影响区域约在2个纵肋范围;考虑轮迹横向概率分布,各细节应力幅横向折减系数在0.94～0.97范围内。常规式连接弧形开孔细节应力幅最大,主要受面内变形控制,纵肋壁板水平细节次之,表现出明显的面外弯曲特性。与常规式连接相比,内肋式连接纵肋壁板水平细节和竖向细节最大应力幅分别降低28%和29%,减缓了纵肋在焊缝端部的应力集中程度。无缝式连接可能的疲劳破坏形式减少为横隔板焊趾开裂和纵肋壁板焊趾开裂2类,分析发现这2类细节均主要处于受压状态。常规式连接疲劳寿命预估为41.2年,纵肋壁板出现水平裂纹导致疲劳破坏的可能性较大;内肋式连接疲劳寿命由横隔板弧形开孔细节控制,较常规式连接提高58%;无缝式连接疲劳寿命预估为85.3年,较常规式和内肋式连接分别提高107%和31%,且两细节寿命相近,从全寿命设计角度考虑该构造更为合理。

摘要：针对闭口肋正交异性钢桥面板顶板焊根处疲劳裂纹处于纵肋内部,不易发现与危害大等问题,根据所处位置的不同,将顶板焊根疲劳细节分为横隔板节间内(RD细节)和跨横隔板截面(RDF细节)2种类型,采用有限元方法分析了2种细节的应力影响面,考虑了轮迹横向概率分布、多轴轮载作用以及铺装与桥面板相互作用等影响,研究了2种细节的疲劳损伤特征。分析结果表明:当轮载作用于目标细节正上方时为最不利状态,纵桥向轮载中心移至目标细节前后0.6m范围内应力较大,横桥向2种细节的轮载影响均在1.0m范围内;考虑轮迹横向分布影响,简化计算时,RD、RDF细节的等效应力幅横向折减系数可以分别取0.92、0.96;在双、三联轴作用下,RD细节的损伤度分别是单轴荷载的2.10、3.21倍,若近似采用单轴叠加,所得损伤度可能偏于不安全,建议寿命评估时考虑车辆类型影响;计入铺装与桥面板相互作用后,细节处应力幅明显降低,顶板厚度为12mm的铺装模型焊根处应力幅几乎与16mm厚的钢桥面板相当,且降低程度随铺装弹性模量的增大而增大;对于45°扩散角简化铺装扩散模型,当顶板厚度不小于16mm时,其应力幅小于同时考虑铺装扩散作用与铺装刚度贡献的实体模型,且差值随顶板厚度的增加而增大,简化时需要考虑其适用范围,否则会偏于不安全;当顶板厚度为18mm且考虑铺装作用时,2种细节疲劳寿命满足设计使用寿命要求,RDF细节疲劳寿命约为RD细节的67%,较为不利。

摘要：为了深入研究Loukouni大桥的疲劳性能,选取该桥两处典型疲劳细节,基于ANSYS软件计算得到疲劳细节处的应力影响面分布,并参考各国相关规范的疲劳车辆荷载模型,通过最不利加载的方式获得相应的疲劳应力幅,比较不同规范的疲劳验算方法及疲劳评估结果。分析表明,基于欧洲规范的疲劳验算最为保守。

摘要：为深化认识大挑臂钢箱梁正交异性钢桥面板的疲劳问题,以世界首座公铁同层大挑臂钢箱梁斜拉桥——金海大桥为背景,采用ANSYS软件建立钢箱梁节段精细化有限元模型,分析了多种工况下箱梁在有挑臂和无挑臂处顶板、U肋及横隔板关键疲劳细节的应力状态、应力影响面等,并对比分析了箱梁疲劳特性在横桥向的差异。结果表明,大挑臂钢箱梁的顶板-U肋细节应力影响面长宽约为2个U肋和2道横隔板,与普通闭口钢箱梁无异,而横隔板-U肋细节应力影响面长宽约为7个U肋和3道横隔板,远超普通闭口钢箱梁同类细节应力影响范围;箱梁在不同区域的部分同类疲劳细节受力状态存在明显差异,沿纵桥向,分别在有挑臂和无挑臂处的横隔板开孔底边细节应力差距高达85.4%;沿横桥向,靠近箱梁中心线的内侧车道为最不利加载车道,该车道内横隔板侧边开孔细节最不利应力幅可高出其他车道57%;箱梁各疲劳细节对轮载横向分布位置十分敏感,其沿横桥向疲劳特性差异主要由横梁整体弯剪变形引起,同时,邻车道疲劳荷载对横隔板侧边开孔细节应力幅影响超过38%。因此,多车效应不宜忽略,根据重车车流量统计推算,本桥多车效应系数建议取值1.05。