多軸荷載下鋼桁梁整體節(jié)點(diǎn)疲勞性能試驗(yàn)研究.pdf

1、主跨1700m的武漢楊泗港長(zhǎng)江大橋是國(guó)內(nèi)目前在建的最大跨徑的鋼桁梁雙層公路懸索橋，鋼桁梁節(jié)點(diǎn)采用焊接整體節(jié)點(diǎn)技術(shù)，由于焊接整體節(jié)點(diǎn)板構(gòu)造與受力狀態(tài)復(fù)雜，對(duì)其進(jìn)行多軸荷載下鋼桁梁整體節(jié)點(diǎn)疲勞試驗(yàn)，評(píng)估橋梁服役期節(jié)點(diǎn)抗疲勞性能是十分必要的。國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)到開(kāi)展這樣的模型試驗(yàn)，更多的是采用桁架式加載方式，加載模式與實(shí)際狀況存在較大差異。本文以武漢楊泗港長(zhǎng)江大橋?yàn)楣こ瘫尘埃瑢?duì)其關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了多軸荷載下的疲勞性能試驗(yàn)，并將其與有限元模擬分析結(jié)果進(jìn)行

2、了對(duì)比，取得了以下成果：
　?。?）利用大型有限元軟件 Midas/Civil建立武漢楊泗港長(zhǎng)江大橋全橋三維有限元模型，對(duì)該模型進(jìn)行疲勞加載，對(duì)武漢楊泗港長(zhǎng)江大橋鋼桁梁節(jié)點(diǎn)的受力性能進(jìn)行分析，得到了全橋最不利節(jié)點(diǎn)為138號(hào)節(jié)點(diǎn)，其位于距橋中心-657m距離處；
　?。?）根據(jù)設(shè)計(jì)交通量，選取標(biāo)準(zhǔn)疲勞車(chē)，計(jì)算各車(chē)道產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)各軸的內(nèi)力幅值和相應(yīng)的作用次數(shù)，然后基于Miner理論，將上述計(jì)算得到的幅值換算成當(dāng)循環(huán)200萬(wàn)次時(shí)對(duì)應(yīng)

3、的幅值。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)設(shè)備、場(chǎng)地以及試驗(yàn)效果確定武漢楊泗港長(zhǎng)江大橋鋼桁梁整體節(jié)點(diǎn)疲勞試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷目s尺比例為1:6，按照相似原理，確定節(jié)點(diǎn)各軸的試驗(yàn)加載值。通過(guò)大型有限元軟件Ansys Workbench進(jìn)行該整體節(jié)點(diǎn)的疲勞性能分析，發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)主體部位的最大應(yīng)力發(fā)生在左側(cè)斜腹桿與上弦桿之間的位置，最大值為155.6MPa，小于Q345qD鋼材的屈服強(qiáng)度，屬于安全范圍，同時(shí)其疲勞壽命云圖均為紅色，可知138號(hào)整體節(jié)點(diǎn)縮尺試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷淖钚勖笥?

4、00萬(wàn)次，符合設(shè)計(jì)要求，最后求解得到的最低安全系數(shù)為1.0992>1，說(shuō)明138號(hào)整體節(jié)點(diǎn)縮尺試驗(yàn)?zāi)Ｐ推踩?，這表明138號(hào)整體節(jié)點(diǎn)在100年的設(shè)計(jì)壽命內(nèi)有足夠的抗疲勞破壞能力；
　　（3）進(jìn)行多軸荷載下的鋼桁梁整體節(jié)點(diǎn)疲勞試驗(yàn)，通過(guò)實(shí)時(shí)觀測(cè)模型各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力值，模型各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力值沒(méi)有發(fā)生加載突變情況，模型也沒(méi)有出現(xiàn)裂縫，同時(shí)在疲勞加載0、20萬(wàn)次、40萬(wàn)次、60萬(wàn)次、80萬(wàn)次、100萬(wàn)次、120萬(wàn)次、140萬(wàn)次、160萬(wàn)次、180