斜拉橋索梁錨固區(qū)有限元分析及疲勞損傷研究.pdf

1、大跨度斜拉橋索梁錨固區(qū)是橋梁設計的關鍵部位之一。索梁錨固區(qū)一般承受強大的集中荷載和動載荷,特別是索梁結合處,由于鋼索和錨具的巨大集中力的局部效應,使得該區(qū)域箱梁的受力更為復雜,應該通過有限元方法對其進行局部應力分析,了解結構的實際工作狀態(tài)和應力分布。由于材料和結構在交變應力的作用下易發(fā)生疲勞破壞,所以尋找索梁錨固區(qū)的疲勞損傷易發(fā)生位置和研究索梁錨固區(qū)對數(shù)疲勞壽命對大橋整體的安全性具有十分重要的意義。
　　本文使用ANSYS軟件構建

2、了錨固區(qū)有限元模型,對其結構進行應力分析,并利用ANSYS/FE-SAFE軟件對其進行疲勞可靠性研究。通過研究錨固區(qū)的對數(shù)疲勞壽命和疲勞安全系數(shù)云圖,從而確定了索梁錨固區(qū)疲勞損傷易發(fā)生位置,為結構改進和橋梁以后日常安全監(jiān)控提供了理論指導。研究的內容如下:
　　(1)采用ANSYS有限元法分析軟件,利用殼單元建立了斜拉橋的索梁錨固區(qū)的有限元模型,對索梁錨固區(qū)在最不利的載荷組合作用下,對索梁錨固區(qū)應力分布進行分析與計算。通過分析可知,

3、加筋板與承壓板焊接區(qū)域應力最大,并且尖角處較為突出。
　　(2)索梁錨固區(qū)的加筋板邊角處的VonMiss應力值達到283MPa,是結構應力集中最大的區(qū)域,加筋板結構進行了改進設計,降低了其應力集中,為實際橋梁索梁錨固區(qū)的結構改進提供了參考,同時還研究了錨固區(qū)錨墊板與承壓板接觸的變形,給出了不同載荷下的錨墊板的變形曲線,為防止張拉過程中錨墊板過大變形提供了理論參考。
　　(3)在標準疲勞車、M7模型車輛的作用下,錨固區(qū)整體都是

4、安全的,疲勞損傷較小;在滿載模型車輛以及超載20％、50%車輛作用下,索梁錨固區(qū)的疲勞損傷部位都在橫隔板上的加筋板與N7板焊縫處;當在超載50%和100%的情況下,橫隔板上的加筋板與N7板焊縫處疲勞壽命低于200萬次,易發(fā)生疲勞損傷。
　　(4)在超載50%模型車輛、超載100%模型車輛分別與不同級別的風載荷作為疲勞載荷幅值的情況下,得出錨固區(qū)疲勞損傷位置不同。進一步考察風載荷對錨固區(qū)的影響,得出超載100%模型車輛與六級至七級風