為研究彎扭條件下正交異性鋼橋面板的疲勞性能,根據(jù)某實際橋梁圖紙制作了6個足尺試件模型,模型由蓋板、U肋和橫隔板3部分組成,模型間各部分通過焊接連接。首先,采用有限元軟件ANSYS對試件受力情況進行數(shù)值模擬,獲得靜力荷載作用下試件的內(nèi)力分布,確定疲勞試驗所要加載的疲勞荷載大小以及要觀測熱點應(yīng)力的位置。然后,對6個蓋板-U肋-橫隔板試件進行高周疲勞加載,觀察并記錄了試驗過程中試件開裂位置、試件的裂縫發(fā)展情況和試件開裂過程中豎向位移的變化,分析了復雜應(yīng)力下橋面板疲勞裂縫擴展、剛度退化和疲勞壽命等。結(jié)果表明:彎扭條件下蓋板-U肋-橫隔板焊接連接試件疲勞開裂出現(xiàn)在焊縫焊趾處,且蓋板上靠近U肋處裂縫擴展路線呈弧形;彎扭條件下裂紋擴展可大致分為裂紋萌生階段、穩(wěn)定擴展階段、貫穿板厚階段和疲勞斷裂階段;加載前期試件剛度退化不明顯,接近疲勞破壞時剛度大幅下降,并建立了蓋板-U肋-橫隔板連接節(jié)點豎向位移變化值與疲勞特性參數(shù)之間的大致關(guān)系;裂縫擴展階段疲勞壽命較短,其他3個階段壽命大致相同;給出了測點熱點應(yīng)力突變和肉眼可見裂縫兩種準則下的S-N曲線,試驗所得蓋板-橫隔板焊接連接細節(jié)疲勞強度均高于國際焊接協(xié)會標... 

【文章來源】：公路交通科技. 2020年02期 北大核心

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

試件設(shè)計詳圖(單位:mm)

試驗中采用30 t電液伺服作動器(如圖2(a)所示)對試件施加疲勞荷載,應(yīng)變片動態(tài)數(shù)據(jù)通過德國生產(chǎn)的動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀IMC來進行收集。試驗中為實現(xiàn)作動器荷載合理作用在試件上,制作了一個荷載分配裝置,由分配橫梁(1 230 mm×200 mm×250 mm)、壓塊(300 mm×200 mm×30 mm)和橡膠板(400 mm×300 mm×250 mm)組成,其中壓塊面積根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范(JTG D60—2015)中有關(guān)汽車荷載單個后輪輪壓面積規(guī)定選取,并將壓塊下方做圓滑倒角處理,以便達到荷載均勻分布的效果,避免應(yīng)力集中的出現(xiàn)。在試驗支撐架上各焊接一個固定鉸支座,試件架設(shè)在固定鋼鉸支之上。30 t電液伺服作動器施加的荷載通過分配裝置均勻地傳遞到加載面,試驗整個加載裝置見圖2。

疲勞試驗采用中心加載方式,加載時豎向循環(huán)荷載作用在試件的中心位置。進行疲勞試驗時鋼制鉸支座以及壓塊的位置如圖3所示。鋼制鉸支座對角斜向布置,主要控制試件在豎向荷載作用下,產(chǎn)生彎扭復合作用效果(如圖4試件受力圖所示),同時控制試件在彎扭復合作用下,開裂位置主要出現(xiàn)在U肋與蓋板或橫隔板與蓋板焊接連接的外邊緣。圖4 彎扭復合條件下試件受力圖


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