》》》现代公路钢桥典型细节疲劳问题分析 (1)

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1、公路2007年4月第4期HIGHWAYApr12007No14文章编号:0451-0712(2007)04-0082-06中图分类号:U44114文献标识码:B现代公路钢桥典型细节疲劳问题分析任伟平,李小珍,李俊,卫星,强士中(西南交通大学土木工程学院成都市610031)摘要:疲劳是导致钢桥使用寿命缩短的主要因素之一,在设计、制造、架设及后期维护中需特别注意钢桥构造细节的疲劳问题。在对疲劳荷载谱、疲劳损伤累积理论和焊接钢桥疲劳薄弱部位等分析的基础上,总结了焊接钢桥疲劳分析中需注意的一些问题。结合近些年

2、来我国大跨径公路钢桥的建造情况,根据对部分关键构造细节所进行的疲劳试验结果,分析了几种新型结构型式和制造工艺中所存在的疲劳问题。最后总结了防止钢桥疲劳破坏的方法,指出了目前我国钢桥疲劳研究中存在的一些问题。这对有效防止钢桥疲劳破坏事故的发生,提高我国钢桥的设计和制造水平具有重要的意义。关键词:钢桥疲劳;疲劳荷载谱;索梁锚固;整体节点;钢桥面板;管节点;短吊杆各种连接细节的疲劳性能是钢桥研究的重点问引起了人们对钢桥疲劳的关注。题之一。20世纪60年代,由于当时对公路钢桥疲劳近些年来,各种形式的钢桥开始在

3、我国得到大认识不足,建造的钢桥中出现了许多设计不合理的规模建设,特别在特大型桥梁中钢桥更是占据了主焊接接头,在随后日益繁忙和加重的运输荷载作用要地位,随之一些新型结构型式和制造工艺也不断下,许多焊接钢桥出现了疲劳裂纹,甚至发生了一些出现在现代钢桥中。目前我国的钢桥设计正朝着下灾难性事故,特别是1967年美国西弗吉尼亚的Point面的方向发展:(1)设计变得更复杂;(2)较厚的高强Pleasant桥因疲劳和断裂而突然破坏的重大事故,度焊接结构材料比薄的较低强度铆接、栓接用的更基金项目:交通部西部交通建设

4、科技项目(200431822317)收稿日期:2006-12-11用整体现浇的施工方法时,由于立模板的原因,截面高新技术产业化的发展之路。通常需要分层浇注,也就是说,至少需要等2次混凝土到达龄期时间,再加上各道工序,施工一跨时间至参考文献:少需要1个月左右的时间。而采用本施工方法,由于[1]孙宝俊,周国华1体外预应力结构技术及应用综述在下部结构施工的同时可以预制上部结构,故一跨[J]1东南大学学报(自然科学版),2001,(1)1的现场施工时间仅为几天。带来的经济效益和社会[2]谢红兵,译1AASHT

5、O节段式混凝土桥梁设计和施工指导性规范(一)[J]1国外桥梁,1993,(4)1效益是显而易见的。特别是对于建设、设计和施工为[3]徐栋1体外预应力桥梁的发展、结构特性及其应用前一体的总承包集团公司,施工方法的简便,施工速度的景[J]1华东公路,1997,(12)1加快,施工质量的容易控制,可使施工管理更为有效。[4]孙宝俊1现代PRC结构设计[M]1南京:南京出版社,199516结语[5]刘世林,译1低矮断面梁体外预应力实践[J]1国外公综上所述,本文所提出的设计施工构想,密切结路,1995,(1)

6、1合了现代施工方法,最大限度地减少了现场施工量[6]余家俭,译1体外预应力混凝土连续刚构桥[J]1国外和对周围环境的干扰,具有显著的经济效益和社会桥梁,1999,(2)1效益,该施工方法所具有的标准化、施工快速化等优[7]李文伦,王娟,译1体外索预应力混凝土桥的现状与发点,充分满足了高新技术产业化的要求,是城市桥梁展[J]1国外公路,1992,(2)12007年第4期任伟平等:现代公路钢桥典型细节疲劳问题分析—83—普遍;(3)结构构造细节和制造工艺变得更复杂(焊疲劳应力谱是疲劳荷载在结构部位引起的应

7、力接整体节点等);(4)结构承受的交变荷载增大(汽车效应,是对结构进行疲劳寿命评定的主要依据,单车轴重的加大、超载等);(5)结构设计安全系数由于过桥常见应力历程如图2所示。应力谱必须由应力计算变得更精确而降低。研究表明,这些特点可能会历程分析求得,目前桥梁中通常采用雨流法或泄水导致钢桥结构疲劳和断裂概率的增加。本文结合近法进行应力历程分析,求得各应力幅值及相应的循几年国内外钢桥疲劳的研究成果,对我国现代公路环次数。对于焊接钢桥复杂连接部位的应力分析,可钢桥中一些典型连接细节的疲劳问题进行分析以通过有

8、限元分析求得。如果条件许可,在实桥的适研究。当位置布置应变片,则可以求得更符合实际的应力。此外,还必须考虑制造偏差、强制变形和扭曲、面外1焊接钢桥疲劳设计需注意的几个问题变位等产生的次应力的影响,许多破坏实例已经证钢桥疲劳设计是在对结构进行强度设计并确定明焊接钢桥中部分疲劳开裂就是由此所引起的。各构件截面尺寸和连接细节后,为了避免疲劳破坏而必不可少的程序。大量研究表明,造成钢桥疲劳破坏的内因是钢材的材性和局部拉应力的集中程度,外因则是应力幅值和循环次数。