大跨钢桁拱轨道横梁半刚性连接的疲劳荷载

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1、第43卷第5期西南交通大学学报Vo1．43No．52008年10月JOURNALOFSOUTHWESTJIAOTONGUNIVERSITY0ct．20o8文章编号：0258-2724(2008)05-0660-06大跨钢桁拱轨道横梁半刚性连接的疲劳荷载卫星，李俊，强士中，刘德军(西南交通大学土木工程学院，四川成都610031)摘要：为评定公路与轻轨两用钢桁拱桥轨道横梁与主桁半刚性连接在车辆荷载作用下的疲劳损伤累积，对该构造细节在桥梁设计寿命期内车辆荷载产生的疲劳荷载谱的计算方法进行了研究．针对我国公路桥梁设计

2、规范暂无疲劳荷载规定的情况，参照美国AASHTO规范，建立了反映桥梁设计寿命期内真实运营状况的疲劳荷载模型，并通过全桥三维有限元分析计算了该构造细节的荷载历程．根据疲劳损伤累积理论，确定了钢桁拱轨道横梁与主桁半刚性连接的疲劳试验荷载．关键词：钢桁拱桥；轨道横梁；半刚性连接；疲劳荷载；内力历程中图分类号：U441．4文献标识码：AFatigueLoadforSemi-rigidConnectionofRailFloorBeamofLong-SpanSteelTrussArchBridgesWElXing，LIJ

3、unQIANGShizhongLIUDejun(SchoolofCivilEng．，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China)Abstract：Inordertoestimatethefatiguedamageaccumulationofsemi—rigidconnectionbetweentherailfloorbeamandtrussofasteeltrussarchbridgebearinglightrailtransitandhighwayvehi

4、cleloads，fatigueloadspectrum，producedduetotraficloadsinthedesignedservicelifeofthebridge，forthesemi—rigidconnectionwasinvestigated．BasedontheanalysisoftrafficloadsandtheAASHTOspecification，afatigueloadmodeltoreflecttheactualrunningstateofthebridgeduringthed

5、esignedservicelifewasestablished．A3-Dfiniteelementanalysiswasmadetosimulatetheloadhistoryforthesemi—rigidconnection．Basedonthefatiguedamageaccumulationtheory，fatiguetestloadforthesemi-rigidconnectionwasdetermined．Keywords：steeltrussarchbridge；railfloorbeam；

6、semi—rigidconnection；fatigueload；internalforcehistory重庆朝天门长江大桥为190m+552m+190m中承式钢桁连续系杆拱桥，采用双层桥面布置．上层为双向六车道和两侧人行道，下层中间为双线城市轨道交通，两侧各预留一汽车车行道，桥梁同时承受了8线公路．I级荷载和双线轻轨荷载．轨道横梁与主桁连接结构传递剪力和弯矩，若刚度太小，不能保证主桁的横向稳定性；若刚度过大，则连接处承受的弯矩较大，应力水平高，在活载反复作用下易导致疲劳开裂．此外，横梁下翼缘对主桁腹板的挤压

7、导致畸变，也可能导致开裂J．为减小轨道横梁梁端弯矩，减小疲劳应力幅，朝天门大桥轨道横梁与主桁设计为半刚性连接．轨道横梁与主桁通过连接角钢用高强度螺栓连接，且梁端截面上翼缘宽度减小，切除下翼缘(图1)．钢桥构件在设计寿命期内通常要承受大量车辆荷载产生的循环应力反复作用，这些循环应力产生的损伤累积可能导致桥梁构件产生裂纹，并出现疲劳破坏．常规疲劳设计时，将不同的接头连接型式按疲劳收稿日期：2008-03—12基金项目：交通部西部交通建设科技项目(200431822317)作者简介：卫星(1976一)，男，讲师，工

8、学博士，研究方向为钢桥疲劳与稳定，电话：028-87634830，E—mail：We—star@163．corn第5期卫星等：大跨钢桁拱轨道横梁半刚性连接的疲劳荷载661强度相似程度分若干等级，分别给出其容许应力幅一循环次数(S一Ⅳ)关系曲线引．由于材料、焊接工艺、连接形式和构造细节不同，常规钢桥疲劳设计规范不满足特殊连接结构抗疲劳性能分析的要求，只能提供参考．重庆朝天门长江大桥轨道横梁与主桁的半刚