货运繁重公路正交异性板钢桥弧形切口的疲劳性能

来源：中国血液净化杂志2017年第3期北京时间：

作者：祝志文, 黄炎, 向泽, 麦鹏

单位：1. 湖南大学 土木工程学院, 湖南 长沙 410082;2. 佛山市路桥建设有限公司, 广东 佛山 528000

摘要：为研究货运繁重公路上某正交异性钢桥面弧形切口开裂现象，基于动态称重系统（WIM）得到了疲劳车模型，并建立了钢箱梁节段模型和桥面板子模型，开展了该钢桥弧形切口应力响应分析和疲劳寿命评估。研究表明：横隔板弧形切口的应力局部效应非常明显，其横桥向应力影响线长度在2个纵肋范围左右，纵桥向应力影响线长度在2个横隔板范围左右；弧形切口仅能分辨轴组，而不能分辨轴组内单轴，因而1辆疲劳车加载可以在弧形切口产生2个大应力幅，分别对应中间双联轴和后面的三联轴；弧形切口在最小净截面处存在显著应力集中，周围存在明显的应力梯度，越靠近弧形切口边缘，应力梯度越明显，其最大主应力方向与实桥开裂形态相符；面内应力显著主导弧形切口应力响应，横隔板存在一定的面外变形，适当增加横隔板的厚度，可有效降低弧形切口应力水平；考虑轮载横桥向分布，纵肋R18和R19之间的弧形切口疲劳寿命为6~13年，这与实桥弧形切口疲劳开裂时间和位置均比较吻合；货车通行比例高、通行量大和超载严重是导致该桥过早出现疲劳开裂的主要原因；提出的实测疲劳车模型能为货运繁重公路上的钢桥，特别是正交异性钢桥面板疲劳设计和评价提供重要的参考。

关键词：桥梁工程,正交异性板钢桥,有限元分析,弧形切口,疲劳车模型

基金资助：国家重点基础研究发展计划（“九七三”计划）项目（2015CB057701）；国家自然科学基金项目（51278191）；湖南省交通科技项目（201522）