刘家峡大桥疲劳性能研究

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1、2015年6月第6期城市道桥与防洪桥梁结构93刘家峡大桥疲劳性能研究杨志雄f甘肃省交通规划勘察设计院有限责任公司，甘肃兰州73~30)摘要：从刘家峡大桥桥面较窄、主梁重力刚度较低、活载比例高等结构和力学特性出发，深入细致地分析了该桥易疲劳破坏的典型细节和破坏特点。结合交通量调查结果和国内外相关设计规范，制定了适用于刘家峡大桥疲劳设计的车辆荷载模型及其荷载谱，并通过有限元模拟计算的分析方法，对刘家峡大桥桁式加劲梁、正交异性钢桥面板等关键结构细节的疲劳强度进行了检算。结果表明，该桥疲劳安全性满足设计要求并具有一定储备。关键

2、词：悬索桥；钢桁加劲梁；疲劳性能；车辆荷载模型；疲劳荷载谱；安全性评估中图分类号：U441文献标志码：B文章编号：1009-7716(2015)06-~93-0326．3m／s，设计基准期为100a，对应设计行车速度0引言40km／h。由于桥梁跨度较大，为改善行车条件，结随着桥梁跨度的不断增大和钢结构技术的日合结构抗风需要，两侧各设1．5m人行道，桥面采趋成熟，在斜拉桥、悬索桥等大跨桥梁的缆索系用净宽11．0m。西岸索塔距岸坡前缘水边线的水统、加劲梁及桥面板等设计中采用钢构件几乎成平距离88．5m，东岸索塔距岸坡前缘水

3、边线的水为首选，而这些构件常处于典型的空间复杂受力平距离87．3m，岩体现状稳定。图1为刘家峡大桥状态，在车辆荷载的长期反复作用下，容易发生以总体布置。脆性破坏为特征的疲劳破坏【1-3】，桥梁有可能在未1．2疲劳破坏典型细节及破坏特点分析达到设计承载能力之前，即发生坍塌。我国关于桥(1)刘家峡大桥钢桁加劲梁由主桁架、横联、梁结构疲劳性能的研究较晚，现行的《公路桥涵钢平联和正交异性桥面板组成，钢桁加劲梁横联与结构及木结构设计规范》(JTJ025—86)中虽有“凡主桁架上弦杆之间的连接采用新型焊接的整体节承受动应力的结构构

4、件或连接件，应进行疲劳验点连接方案，该整体节点直接承受桥面荷载及车算”的规定，但其实效性尚需大量工程实践检验。辆冲击作用，活载比重较大，且处于多向应力状因此，结合国内外相关设计规范和我国的桥梁交态，应力场复杂，焊缝形式多、焊接量大，车辆荷载通荷载调查统计数据，准确研究大跨度桥梁的疲引起的疲劳问题突出。劳承载力，是保证桥梁安全运营、延长使用寿命的(2)刘家峡大桥正交异性桥面板为全焊结构，最科学的手段，同时为制定适合我国国情的桥梁形式多样，构造复杂。由于主梁重力刚度较低且活疲劳研究方法及疲劳车辆荷载模型积累经验和基载比例高

5、，桥面板直接承受车辆轮荷载的反复作础数据支持『4】。用，应力影响线长，应力循环次数多，再加上焊接残余应力等因素的影响，桥面板容易产生疲劳损1大桥疲劳敏感部位及其破坏特点分析伤。正交异性钢板所产生的疲劳裂纹主要沿着最大主拉应力的垂直方向扩展【”，早期大部分过程裂1．1工程概况纹的扩展速度较慢，而后期裂纹增长速度较快，所折达二级公路起点位于临夏市折桥镇，终点以不容易被发现，这也在一定程度上提高了正交位于兰州市达川镇。刘家峡黄河大桥为折达二级异性板疲劳损伤对结构安全性的影响系数。公路重点工程，为跨越刘家峡水库支沟而设，为北(

6、3)刘家峡大桥的短吊杆受力非常复杂。短吊方地区单跨跨度最大的桥梁。刘家峡大桥采用单杆本身的线刚度较长吊杆大，因此要承担更大的孔主跨536m钢桁式加劲梁、重力式锚碇悬索桥，活载及制动力，同时由于在温度、制动力等水平荷桥梁汽车荷载等级为公路一I级，设计基本风速载作用下，反复发生顺桥向的水平位移，上下两个锚点偏离铅垂线，形成很大的折角，锚点附近索段收稿日期：2015—01—23作者简介：杨志雄(1984一)，男，甘肃会宁人，工程师，从事桥梁反复弯曲，容易发生疲劳破坏。此外，大量的研究结构设计及分析等方面工作。2015年6月第

7、6期城市道桥与防洪桥梁结构95行防护，每根索股由73根5．0mm的平行钢丝的安全储备。以上数据表明桁式加劲梁满足抗疲组成。参照美国P1I1986介绍的完肋曲线进行疲劳性能要求，且有较大安全储备。劳检算，平行钢丝索股在循环次数大于3X106次3,4正交异性桥面板疲劳验算时，容许应力幅值为115MPa，本阶疲劳检算荷载刘家峡大桥的正交异性钢桥面板计算跨度为效应采用可变荷载的频遇值进行组合。主缆、吊索8m，由桥面板、纵梁和横隔梁组成。桥面板的面板的疲劳检算结果见表1所示。厚16mm，下设“u”形纵向加劲肋，“u”形纵向加劲表

8、1主缆、吊索疲劳应力幅检算表肋间距600mm，高280mm，板厚为8mm。全桥设5道纵梁，对称布置，纵梁高700～842．5mm。在主横桁架对应位置设置主横隔梁，梁高600mm，每两道主横隔梁间布设两道次横隔梁，梁高500mm。正交异性钢桥面板采用钢支座支承在主桁架弦杆上，桥面板不参与主桁架整体受力，全桥桥面板平由表1可见，主缆最