钢-混凝土组合箱梁疲劳性能的有限元分析

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1、第l2卷第2期铁道科学与工程学报Volume12Number22015年4月JournalofRailwayScienceandEngineeringApril2015钢一混凝土组合箱梁疲劳性能的有限元分析张大付，余志武(1．中南大学土木工程学院，湖南长沙410075；2．中南大学高速铁路建造技术国家实验室，湖南长沙410075)摘要：为提高组合箱梁的抗疲劳性能，采用ANSYS软件进行数值模拟与研究。根据已有试验，建立3根具有不同剪力连接度的组合箱梁模型，验证有限元模型的适用性。进一步分析计算一系列变参数的组合箱梁试件，研究不同

2、因素对疲劳性能的影响。研究结果表明：组合箱梁翼板厚度及跨度的改变对组合箱梁疲劳性能有较大影响，而混凝土强度及钢箱梁高度的改变对组合箱梁疲劳性能影响较小。建议工程上通过增加混凝土翼板厚度改善组合箱梁的抗疲劳性能。关键词：组合箱梁；疲劳性能；有限元分析；影响因素中图分类号：U441．4文献标志码：A文章编号：1672—7029(2015)02—0309—08Finiteelementanalysisoffatiguebehaviorforsteel——concretecompositeboxbeamZHANGDafu．YUZhiwu

3、’(1．SchoolofCivilEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha410075，China；2．NationalEngineeringLaboratoryforHighSpeedRailwayConstructionTechnology，CentralSouthUniversity，Changsha410075，China)Abstract：Toimprovethefatigueperformanceofcompositeboxgirders，ANSYSsoftwarewas

4、adoptedtoconductnumericalsimulationandresearch．Firstlyaccordingtotheexistingtests，threeboxgirdermodelswithdifferentcombinationsofshearconnectiondegreewereestablishedtoverifytheapplicabilityofthefiniteelementmode1．Further，aseriesofvaryingparametersforcompositeboxgirde

5、rspecimenswereanalyzedandcalculatedtostudytheeffectofdifferentfactorsonfatigueperformance．Theresultsshowthat，changingtheflangethicknessandspanofboxgirderhasagreaterimpactonthefatigueperformanceofcompositeboxgirder，whilethereexistslittleeffectforthechangeofthestrength

6、ofconcreteandsteelboxgirderheight．Inpracticalengineering，itissuggestedthatincreasingthethicknessoftheconcreteflangeisaneffectivewaytoimprovethegirders’fatiguebehavior．Keywords：compositeboxgirder；fatiguebehavior；finiteelementanalysis；influencingfactors钢一混组合箱梁在我国桥梁和建筑领

7、域已得及简单实用的经验设计公式。基于此，笔者结合组到了越来越多的应用¨J，其跨度越来越大，受力合箱梁各组成部分的疲劳特性，运用ANSYS软件行为越来越复杂。但是，目前国内外对组合箱梁静建立了组合箱梁疲劳计算的有限元模型，通过改变力性能的试验研究及理论分析、钢一混组合工参数研究不同因素对组合箱梁疲劳性能的影响，为字型梁静力性能及疲劳性能的研究成果比较钢一混组合箱梁的工程应用提供了一些参考。多J，而对组合箱梁的疲劳性能分析比较少，严重滞后于工程实践。已有对组合箱梁疲劳性能的疲劳寿命的计算方法研究也主要集中在试验方面，虽然也制定一些理

8、论研究和设计规范，但由于材料的差异性以及工目前组合梁的疲劳计算主要采用容许应力幅程实际的不同，尚缺乏比较精细的有限元数值分析法，应力按弹性状态计算。容许应力幅由构件，连接收稿日期：2014一l1—05基金项目：国家科技支撑计划项目(2011BAJ09B00)；中