钢桥面板弧形切口疲劳裂纹切割修复与优化

来源：中国血液净化杂志2021年第7期北京时间：

作者：陈卓异, 李传习, 柯璐, 郭立成, 宋钢兵

单位：1. 长沙理工大学 桥梁工程安全控制教育部重点实验室, 湖南 长沙 410114;2. 佛山市路桥建设有限公司, 广东 佛山 528303;3. 休斯顿大学 智能材料与结构实验室, 得克萨斯 休斯顿 TX 77204"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (51708047, 51778069); Natural Science Foundation of Hunan Province (2019JJ50670); Innovative Projects in Key Disciplines (18ZDXK11); Excellent Youth Project of Hunan Provincial Department of Education (19B013)

摘要：对正交异性钢桥面板的弧形切口进行疲劳修复时，切割孔形的优劣决定了疲劳修复效果。以检查到较多弧形切口疲劳病害的钢桥面板为研究对象，采用有限元和结构力流法分析了弧形切口处应力集中的原因。结合4种修复方案对切割孔形的圆弧半径、直线长度和倾角进行参数优化，得到了切割孔形对峰值应力的影响规律。依托钢桥面板弧形切口疲劳裂纹切割、修复工程，选择切割前、后的弧形切口开展试验研究。采用试验车进行纵向和横向移动加载，测试了2片横隔板弧形切口断面和侧面的应力分布规律和轮载位置-应力变化关系，并采用修正名义应力法近似评估其疲劳寿命。研究结果表明：轮载产生的力流通过U肋以剪应力的形式传递给横隔板，力流扩散中遇到弧形切口的阻碍，导致切口处力流高度密集；弧形切口开孔尺寸宜小，开孔半径宜大，避免阻碍力流传递路径；弧形切口优化后，其峰值应力降低58.4%，考虑横向概率分布的等效应力降低55.2%；因增大弧形切口的开孔而削弱截面面积，导致横隔板的平均压应力稍有增大；基于有限元计算和试验测试的峰值应力进行疲劳寿命预测，修复前的疲劳寿命分别为3.8年和7.2年，修复后的寿命分别为58.5年和184.4年，说明此切割修复方法具有良好的加固效果。

关键词：桥梁工程,疲劳加固,弧形切口优化,正交异性钢桥面板,疲劳寿命评估,轮载试验

基金资助：国家自然科学基金项目（51708047，51778069）；湖南省自然科学基金项目（2019JJ50670）；重点学科创新性项目（18ZDXK11）；湖南省教育厅优秀青年项目（19B013）