钢箱梁横隔板弧形切口疲劳性能及构造优化研究.pdf

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1、桥梁建设2017年第47卷第5期(总第246期)BridgeConstruction，V01．47，No．5，2017(TotallyNo．246)文章编号：1003—4722(2017)05—0018--06钢箱梁横隔板弧形切口疲劳性能及构造优化研究柯璐1，林继乔2，李传习1，刘永明3，陈卓异(1．长沙理工大学桥梁工程安全控制教育部重点实验室，湖南长沙410114；2．佛山市路桥建设有限公司，广东佛山528303；3．亚利桑那州立大学，坦佩85287)摘要：横隔板弧形切1：2处疲劳开裂是钢箱梁的主要疲劳病害之一，为提高该细节的疲劳性能，确定其合理构造形式，以某悬索桥(加劲梁采用钢箱梁)为背景

2、，建立钢箱梁节段有限元模型进行疲劳应力分析，基于P—M线性积伤律和Eurocode3提供的S～N曲线计算其疲劳寿命，比较6种国内外常用弧形切口的疲劳性能，并分析切口半径和横隔板厚度对疲劳应力的影响。结果表明：轮载作用下横隔板弧形切口处存在明显的拉、压应力集中区；疲劳裂纹萌生于压应力集中区，裂纹扩展方向与主压应力方向基本垂直；弧形切口的形式显著影响其疲劳性能，国内外典型孔型中，圆弧+直线方案(孔型4)为刚性横隔板弧形切口的最佳孔型；适当增加孔型4的切口半径和横隔板厚度有利于提高其疲劳寿命，增加切口半径较增加板厚效果更好。关键词：钢箱梁；横隔板；弧形切口；疲劳性能；构造优化；疲劳裂纹；有限元法中图

3、分类号：U441．4；U443．35文献标志码：AFatiguePerformanceandStructuralDetailOptimizationofArc。-ShapeCutoutsinDiaphragmofSteelBoxGirderKELul，LINdi—qiao2，LIChuan-xil，LIUYong—ming3，CHENZhuo-yil(1．KeyLaboratoryofBridgeEngineeringSafetyControlofMinistryofEducation。ChangshaUniversityofScience&Technology，Changsha410114，

4、China；2．FoshanHighway＆BridgeConstructionCo．，Ltd．，Foshan528303，China；3．ArizonaStateUniversity，Tempe85287，UnitedStatesofAmerica)Abstract：Thefatiguecracksatthearc—shapecutoutsinthediaphragmofthesteelboxgirderareoneofthemajorfatiguedeteriorationsofthegirder．Toimprovethefatigueperformanceofthestructurald

5、etailsanddeterminetheoptimalstructuresofthecutouts，asuspensionbridge(thestiffeninggirderofthebridgebeingthesteelboxgirder)wastakenastheresearchobject，thefi—niteelementmodelforthesegmentofthesteelboxgirderwasestablishedandthefatiguestressa—nalysiswascarriedout．BasedonthePalmgren—Minerlinearaccumulate

6、ddamageruleandtheS～NcurvesasprovidedintheEurocode3，thefatiguelivesofthecutoutswerecalculated，thefa—tigueperformanceofthe6kindsofthecommonarc——shapecutoutsathomeandabroadwascom——paredandtheinfluencesofthecutoutradiianddiaphragmthicknessonthefatiguestresseswereanalyzed．Theresultsdemonstratethatunderth

7、eactionofthewheelloads，theobvioustensileandcompressivestressconcentrationzonesexistatthearc—shapecutoutsinthediaphragm．Thefatiguecracksinitiatefromthecompressivestressconcentrationzoneandthedirectiono