钢箱梁斜拉桥桥面板疲劳监测.pdf

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1、钢箱梁斜拉桥桥面板疲劳监测■胡斌张革军谢浩[摘要]港珠澳大桥江海直达船航道桥是一座主跨258m统，主要包含以下三个部分：特别是中国经济高速发展，交通运输需求不断提升，的钢箱梁斜拉桥。由于该类桥型正交异性桥面板体系疲劳（1）梁索结构模型。根据实际结构参数（包括导致重型车辆所占比例很重。经分析已建成的类似病害多发，所以，自该桥设计之初，就特别重视桥面板体截面惯性矩，抗弯截面模量，质量）建立的梁索单桥梁所发生的疲劳裂纹很多情况下是与桥梁实际运系的疲劳问题。本文叙述了针对该桥开展的钢箱梁疲劳寿元模型，可由解析法或有限元方法求解。营的车辆荷载比设计时更不利。命计算过程，并给出了在该桥建成

2、后，拟采取的基于车辆（2）三维整体有限元模型，根据实际结构尺寸为此，我们选择在该桥桥头安装动态称重系统称重系统的疲劳寿命监测方案。建立的板壳索单元模型，但略去某些对整体面内和（WIM）对行驶的车辆荷载进行监测。并在预先关心扭曲应力影响不大的结构细节。的疲劳热点位置布设应变计，对该桥的疲劳应力进[关键词]钢箱梁正交异性桥面板疲劳监测（3）三维局部梁段有限元模型，根据实际结构行测量：尺寸建立的子结构模型，包涵对局部面内和扭曲应（1）根据动态称重系统的测量数据来确定车辆一、工程概况力有影响的结构细节；对直航道斜拉桥段来讲，局模拟时的各参数取值。动态称重系统得到的参数包港珠澳大桥跨越珠

3、江口伶仃洋海域，是连接香部梁段模型应包含正交异型箱梁结构细节；能够较括交通量、车重、轴重、轴距、车头间距、车速、港特别行政区、广东省珠海市、澳门特别行政区的精确的描述系统载荷和车轮轴重或冲击力造成的应车队出现情况、各车道交通量、重车比重。大型跨海通道。江海直达船航道桥是港珠澳大桥工力。（2）编制Monte_carlo抽样程序，根据步骤（1）程中的一座主跨258m的钢箱梁斜拉桥。四、疲劳评定方法得到的参数，分别对车流量、小时平均车头时距、江海直达船航道桥采用中央单索面三塔钢箱梁在本研究中，按照BS5400Part10的三级疲车头时距、车速、车型、各类车车中、各类车轴重斜拉桥，桥跨

4、布置为110+129+258+258+129+110=994m，劳评定方法进行。改方法采用疲劳应力控制盒使用等进行模拟抽样，并最终得到模拟的车辆荷载。两个中跨和次边跨布设斜拉索。该桥全桥主梁采用年限控制相结合的方法。要求桥梁设计寿命120年。在得到根据实测数据模拟的车辆荷载后，按照钢箱梁体系。梁顶宽38.8m，底宽20.7m，梁高1.第一级：疲劳应力强度上限控制以下步骤评估运营阶段江海直达船航道桥的疲劳寿4.5m，标准节段长5.675m。命：为了保证该桥长达120年的设计使用寿命，拟VMAXH（1）（1）根据港珠澳大桥的结构特点进行疲劳热点在该桥上安装桥梁健康监测系统。监

5、测内容包括索识别。钢箱梁容易发生疲劳开裂的疲劳热点包括顶上式中VMAX是循环应力幅。疲劳应力强度塔及主梁的空间变位、斜拉索的索力、伸缩缝的位板与U肋焊缝处的顶板纵向裂缝、U肋与顶板焊缝是根据多辆标准卡车在所有车道上同时出现，并考移、主梁在汽车荷载下的变形、桥梁的振动、桥梁的纵向裂缝、U肋下缘对接焊缝的裂缝、U肋上端过虑大跨度每道上有多辆标准卡车时的上限值，由BS承受的风荷载、桥址处及箱梁内的温湿度等。焊孔处U肋的裂缝、U肋下端过焊孔处横隔板裂缝5400中的图表给出。对受强剪切应力的部位适当修该桥运营过程中，钢箱梁正交异性桥面板体系等。正。因此，公式（1）较为保守；当其不满足时

6、，需的疲劳问题是设计师关注的主要问题之一。对于该（2）对疲劳热点进行现场检查。主要是对焊接进行下两级较为详细的设计计算评定。桥疲劳寿命的预测是江海直达船航道桥健康监测系质量和焊接细节进行检查。因为不同的焊接情况引2.第二级：单量标准卡车疲劳设计统的重要任务之一。在本系统中，拟通过对车辆荷起的残余应力与应力集中情况都不相同，这会直接由于该桥目前尚处于设计阶段，没有实测的车载的监测和疲劳关注点应变的监测来评估和预测桥导致结构疲劳损伤累计承受能力的变化。辆数据，所以考虑的标准载荷疲劳设计卡车所造成梁的疲劳寿命。（3）根据有限元计算模型，提取疲劳热点影响应力幅VMAX。二、疲劳关注点

7、线。这主要是因为将车辆荷载直接施加在有限元模像江海直达船航道桥这样的多车道桥梁需要累钢箱梁正交异性板系统疲劳问题比较突出，主型上，计算规模很大。而本计算需要对模型反复施加卡车在本车道和其它车道上对本车道产生的疲劳要有以下几个方面：钢桥面板直接承受车辆轮荷载加荷载。提取影响线，并将荷载在影响线那个施加循环。由此，根据S-N设计曲线决定允许使用年限。的反复作用；各部位应力影响线长度较短，一辆车可大大提高计算速度。120经过可能会产生多个应力循环；钢桥面板应力状况Year（2）六、结语比较复杂，