公铁两用斜拉桥塔梁结合处焊接细节热点应力分析

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1、22桥梁建设2011年第6期文章编号：1003—4722(2011)06—0022—05公铁两用斜拉桥塔梁结合处焊接细节热点应力分析彭崇梅，张启伟，李元兵(同济大学土木工程学院，上海200092)摘要：为了确立热点应力的有效计算方法、获得节点焊缝周围的应力分布规律，以郑州黄河公铁两用钢桁主梁斜拉桥为研究背景，在全桥整体及桥塔与主桁局部结合部位有限元应力分析的基础上，把桥塔焊趾处局部有限元模型作为粗糙模型(原始模型)，将中桁上弦顶板与桥塔结合处的焊趾模型从粗糙模型中“萃取”出来，采用外推法计算热点应力集中系数；分析边界条件、网格划分对热点应力集中系数的影响。

2、分析结果表明，边界条件对计算结果影响不明显；网格划分对计算结果影响较大，但网格细化到一定程度以后，由单元划分密度引起的计算结果差异不到0．5。关键词：斜拉桥；公路铁路两用桥；子模型；应力集中系数中图分类号：U445．4文献标志码：AAnalysisofHotSpotStressinWeldingDetailsofJointedPartofPylonandGirderofRail--chin--RoadCable-StayedBridgePENGChong—mei，ZHANGQi-wei，LJYuan—bing(CollegeofCivilEngineeri

3、ng，TongjiUniversity，Shanghai200092，China)Abstract：Toestablishaneffectivecalculationmethodforthehotspotstressandtoacquirethelawofstressdistributionaroundtheweldingseamsofjoints，thesteeltrussmaingirderca—ble—stayedbridgeofZhengzhouHuangheRiverRail-cum-RoadBridgewastakenastheresearch

4、background．Onthebasisoffiniteelementstressanalysisoftheintegrityofwholebridgeandthelocalityofthejointedpartofthepylonandtrussgirder，thefiniteelementmodelforthelocalityoftheweldingtoesofthepylonwastreatedastheroughmodel(primitivemode1)，theweldingtoemodelofthejointedpartoftheupperch

5、ordtopplateofthemiddletrussandpylonwas“ex—tracted”fromtheroughmode1。thehotspotstressconcentrationfactorswerecalculatedbytheextrapolationmethodandtheinfluencesofboundaryconditionsandmeshdividingofelementsontheconcentrationfactorswereanalyzed．Theresultsoftheanalysisshowthattheinflue

6、nceoftheboundaryconditionsonthecalculationresultsisnotsignificant，however，theinfluenceofthemeshdividingontheresultsaregreatandwhenthemeshissubdividedtoacertainextent，thecalculationdifferencescausedbythedensityofthemeshdividingarenotupto0．5．Keywords：cable—stayedbridge；rail—cum—road

7、bridge；submodel；stressconcentrationfactor1引言造方法等对疲劳寿命的影响，疲劳失效在焊接钢承受车辆荷载的桥梁可能会因疲劳而遭到破桥中尤为突出。焊接结构中热点应力是指最可能发坏，对桥梁进行疲劳验算时需考虑细节几彳nJ形状、制生疲劳裂纹的起始点处的应力，它不包括焊缝形状、收稿日期：2011—03—23作者简介：彭崇梅(1984一)，男，博士生，2006年毕业于长沙理工大学土木工程专业，工学学士，2009年毕业于长沙理工大学工程力学专业，工学硕士(xige125@163．corn)。公铁两用斜拉桥塔梁结合处焊接细节热点应力

8、分析彭崇梅，张启伟，李元兵23裂缝、切口等引起的局部应力集中，只依