正交異性板扁平鋼箱梁若干問題研究.pdf

1、正交異性板扁平鋼箱梁最早的應(yīng)用是英國1966年建成的Sevem橋，當(dāng)時(shí)采用扁平鋼箱梁的主要目的是為了改善大跨度懸索橋的抗風(fēng)性能。扁平鋼箱梁代替桁架梁被認(rèn)為如同飛機(jī)工業(yè)中雙翼飛機(jī)改進(jìn)為單翼飛機(jī)的革命性變革。同時(shí)，正交異性板扁平鋼箱梁保留了正交異性橋面板具有自重輕、剛度大、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，所以，繼Sevem橋之后，法國、丹麥、土耳其、日本、中國等均將正交異性板扁平鋼梁作為大跨纜索支承橋梁加勁梁的主要形式之一。事實(shí)上，正交異性板扁平鋼箱梁適合

2、于任何把自重和梁高作為重要指標(biāo)的橋梁。 近些年來，國內(nèi)外已建成的扁平鋼箱梁橋在運(yùn)營過程中發(fā)現(xiàn)一些與結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和制造工藝相關(guān)的重要問題，并且隨服役時(shí)間的增長越來越突出。扁平鋼箱梁的正交異性橋面板既有橋面系的功能，直接承受交通荷載，又構(gòu)成橫梁和縱梁的上翼緣，結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜；因剪力滯后效應(yīng)、畸變翹曲、構(gòu)造細(xì)節(jié)和焊接工藝造成的應(yīng)力集中等原因，應(yīng)力變化梯度大；而橋面系局部剛度不足也導(dǎo)致鋪裝層過早破壞。如果正交異性橋面板因疲勞或其它原因損壞而

3、需要修復(fù)或者更換時(shí)，將十分困難。所以，有些國家的橋梁工程師一直謹(jǐn)慎使用正交異性橋面板作為扁平箱梁翼緣的結(jié)構(gòu)形式。在美國，橋梁界從上個(gè)世紀(jì) 50 年代就開始深入、系統(tǒng)地研究正交異性板梁，而直到 2003 年建成的卡圭尼茲第三大橋才首次使用正交異性板扁平鋼箱梁作為較大跨度懸索橋的加勁梁?？梢钥吹剑藗儗?duì)正交異性板扁平鋼箱梁的結(jié)構(gòu)性能認(rèn)識(shí)還不是非常統(tǒng)一和成熟，對(duì)相關(guān)問題有必要進(jìn)行更深入的研究。 本文以一座實(shí)橋的扁平鋼箱梁為模型用有限

4、元方法和ANSYS軟件研究了正交異性板扁平鋼箱梁的三個(gè)問題： 1．研究了節(jié)段正交異性板扁平鋼箱梁受彎、受扭的力學(xué)性能?？疾炝虽撓淞喉敯?、底板和隔板等各個(gè)部分的應(yīng)力分布特點(diǎn)和應(yīng)力幅值，包括剪力滯效應(yīng)、扭轉(zhuǎn)翹曲正應(yīng)力、斜底板以及箱形棱角處的應(yīng)力水平，以期為確定主梁的鋼材強(qiáng)度和其他力學(xué)性能提供依據(jù)，也為推測扁平鋼箱梁的斷裂危險(xiǎn)部位提供依據(jù)，為分析整個(gè)橋梁建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性提供參考； 2．研究了扁平鋼箱梁U形肋與面板的焊接殘余應(yīng)力。在

5、ANSYS程序中用熱-結(jié)構(gòu)順序耦合的方法模擬己知焊縫熔合線的焊接產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，以期為計(jì)算正交異性橋面板的極限承載能力提供重要的初始條件，同時(shí)為疲勞強(qiáng)度的分析提供有價(jià)值的應(yīng)力幅，為使用壽命的預(yù)測提供參考； 3．研究了扁平鋼箱梁正交異性橋面板的構(gòu)造設(shè)計(jì)。主要研究了橫隔板為使 U 形肋貫穿所開缺口的應(yīng)力集中和 U 形肋內(nèi)設(shè)置小隔板對(duì)改善橋面板受力的作用，以期為橋面板的抗疲勞設(shè)計(jì)提供依據(jù)，為精確計(jì)算橋面板的剛度和交通荷載作用下的位移提