基于熱點(diǎn)應(yīng)力法的正交異性橋面板的疲勞性能研究.pdf

1、正交異性鋼橋面板是由相互垂直的縱、橫向加勁肋和橋面板焊接而成，具有自重輕、極限承載力大、施工周期短、結(jié)構(gòu)美觀等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外的大、中跨徑橋梁中。但正交異性鋼橋面板結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜，焊縫長(zhǎng)度大，又加上焊接造成的殘余應(yīng)力，結(jié)構(gòu)本身存在的缺陷以及施工質(zhì)量和直接承受車輪載荷的反復(fù)作用等綜合因素的影響，正交異性鋼橋面板易于遭受疲勞損傷。
　　目前各國(guó)鋼橋的疲勞驗(yàn)算多采用名義應(yīng)力法，該方法適用于結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的情況，對(duì)復(fù)雜的正交異性橋

2、面板結(jié)構(gòu)效果不理想，疲勞壽命用名義應(yīng)力表示時(shí)，結(jié)果離散性很大，很難給出精確的S-N曲線圖。熱點(diǎn)應(yīng)力法相對(duì)于名義應(yīng)力法，能更好的適應(yīng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)，逐漸成為了分析焊縫疲勞的重要方法之一，但其在正交異性鋼橋面板上的應(yīng)用還不多。本文以此為出發(fā)點(diǎn)，研究熱點(diǎn)應(yīng)力法在正交異性鋼橋面板焊縫疲勞分析中的應(yīng)用。
　　本文基于蘇通大橋橋面板進(jìn)行了ANSYS建模，分別分析了其各典型薄弱部位的輪載不利加載位置，明確了薄弱部位的應(yīng)力集中狀況，為進(jìn)行正交異性鋼橋面

3、板的有限元分析提供了建模和加載分析的參考方法。
　　正交異性鋼橋面板焊縫復(fù)雜，本文選取了四個(gè)熱點(diǎn)位置，即RD（Rib-to-Deck，縱肋與面板連接處）面板焊趾、RD面板焊根、RD縱肋焊趾、RF（Rib-to-Floorbeam，縱肋與橫隔板連接處）焊趾，對(duì)它們進(jìn)行了精細(xì)有限元計(jì)算，研究了有限元網(wǎng)格對(duì)其應(yīng)力值和熱點(diǎn)外推區(qū)應(yīng)力分布穩(wěn)定性的影響，建議了實(shí)際工程中建模分析時(shí)合適的有限元網(wǎng)格尺寸。
　　對(duì)于熱點(diǎn)在焊趾處的情況，各規(guī)范

4、中已有相關(guān)的熱點(diǎn)應(yīng)力表面外推計(jì)算方法的規(guī)定，但橋面板中，RD面板焊根處的應(yīng)力集中情況更為嚴(yán)重，產(chǎn)生裂紋的破壞性更大，對(duì)于此種熱點(diǎn)在焊根處的情況，現(xiàn)有各規(guī)范還缺乏相關(guān)規(guī)定。本文針對(duì)選取的四個(gè)熱點(diǎn)位置，進(jìn)行了詳細(xì)的熱點(diǎn)應(yīng)力表面外推計(jì)算方法的推導(dǎo)，并與現(xiàn)有規(guī)范進(jìn)行了比較，三個(gè)焊趾熱點(diǎn)位置的推導(dǎo)結(jié)果與規(guī)范較相符，但它們各自適用的規(guī)范有所不同。對(duì)于RD面板焊根位置，通過(guò)分析，其相關(guān)結(jié)論與焊趾區(qū)域類似，但其外推點(diǎn)位置與現(xiàn)有規(guī)范有比較大的差異，不能將