大跨径悬索桥钢梁疲劳设计研究

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1、第38卷，第2期公路工程Vo1．38，No．22013年4月HighwayEngineeringApr．，2013大跨径悬索桥钢梁疲劳设计研究刘榕，王甜(湖南省交通规划勘察设计院，湖南长沙410008)[摘要】大跨径悬索桥钢梁疲劳已逐渐成为钢桥主要病害之一，通过对疲劳与断裂的分析，使设计者对清楚了解疲劳寿命的主要组成部分。由于断裂力学在裂纹萌生阶段的分析理论仍不成熟，钢桥设计仍采用．s一Ⅳ曲线和Miner线性法则进行无限寿命设计和安全寿命设计。新版国内钢结构桥梁设计规范尚未颁布，分别采用BS5400、AASHTO、Eurocode3及《公路桥涵钢结构及土木结构设计规范》(JT

2、J025—86)对某大跨悬索桥钢梁不同结构部分进行详细介绍，使设计者了解不同归规范中的相关规定，并对大跨悬索桥钢梁疲劳设计提出有益探讨。[关键词]悬索桥；钢梁；断裂疲劳；疲劳设计[中图分类号】U448．25[文献标识码】A[文章编号】1674—0610(2013)02—0103—05StudyofFatigueDesignforSteelGirderofLong-SpanSuspensionBridgLIURong，WANGTian(HunanProvincialCommunicationPlanning，Survey，Changsha，Hunan410008，China)[

3、Abstract]Fatigueofsteelgirderhasbecomethemaindiseaseinlongspansuspensionbridge．Throughanalysistherelationshipbetweenfatigueandfracture，itmakesthedesignersclearlyunderstandthecomponentsoffatiguelife．Duetothetheoryoffracturemechanicsanalysisofcrackinitiationphaseisstillimmature．Steelbridgedes

4、ignisstillusingtheS—NcurveandtheMinerlinearruleforinfinitelifede-signandsafelifedesign．Fortheneweditionofdomesticsteelbridgecodehasnotbeenreleased，asteelgirderofalongspansuspensionbridgeisanalysisedindetailbyothercodes，includesBS5400，AASH—TO，Eurocode3andJTJ025—86．Thispapermakesdesignersunde

5、rstandtherelevantprovisionsofthesecodes，andputforwardsomebeneficialdiscussionsoffatiguedesign．[Keywords]suspensionbridge；steelgirde；fracture；fatiguedesign国内郭琦，贺拴海通过对某公路悬索桥钢混0引言叠合加劲梁接头分析提出悬索桥钢梁全寿命抗疲劳大跨悬索桥由于主缆承受大部分荷载，钢梁的设计的思路。王滢等对润扬悬索桥钢箱梁疲劳作用是保证在集中活载作用下变形一致⋯，因此钢应力监测分析表明，重型卡车造成的疲劳损伤增量梁应力水平较低，其

6、强度和失稳等破坏形态较少发是一般车辆载荷经过时引起的几十倍。赵欣欣生。而疲劳破坏与应力幅的大小有直接关系，当应等利用西堠门大桥钢桥面板静载徐行试验结果与计力变动的幅度较大时，即使平均应力远小于屈服强算对比分析，表明有限元程序能模拟钢桥面板的受度也能发生疲劳破坏，因此，运营车辆引起的反复周力特征。上述分析均未系统提及悬索桥钢梁疲劳设期应力对悬索桥钢梁造成的疲劳破坏需引起设计者计思路及方案。足够重视。由于我国缺乏完整的公路荷载谱数据，1疲劳寿命分析以及疲劳强度分类细节较为复杂等诸多因素，设计者容易忽略对这一问题的分析。如国内某大型悬索材料发生疲劳破坏，要经历裂纹萌生、裂纹稳定桥通

7、车5年后，钢梁就开始不断出现疲劳裂纹。扩展和裂纹失稳扩展(断裂)3个阶段，疲劳总寿命[收稿日期]2012—08—10[作者简介】刘榕(1973一)，男，湖南长沙人，高级工程师，主要从事桥梁设计及相关理论研究工作。l04公路工程38卷也由相应的部分组成。因为裂纹失稳扩展是快速扩的应力强度因子，Y为与构件形状有关的量，a为裂展，对总寿命的影响很小，在估算寿命时通常不予考纹尺寸，r和0为位置极坐标，为按无裂纹计算的虑。故总寿命分为裂纹萌生寿命与裂纹扩展寿命二应力。部分，即初始裂纹长度a。在疲劳载荷作用下扩展到