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(shí)際橋梁圖紙制作了6個(gè)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(guò)焊接連接。首先,采用有限元軟件ANSYS對(duì)試件受力情況進(jìn)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(yàn)所要加載的疲勞荷載大小以及要觀測(cè)熱點(diǎn)應(yīng)力的位置。然后,對(duì)6個(gè)蓋板-U肋-橫隔板試件進(jìn)行高周疲勞加載,觀察并記錄了試驗(yàn)過(guò)程中試件開(kāi)裂位置、試件的裂縫發(fā)展情況和試件開(kāi)裂過(guò)程中豎向位移的變化,分析了復(fù)雜應(yīng)力下橋面板疲勞裂縫擴(kuò)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(kāi)裂出現(xiàn)在焊縫焊趾處,且蓋板上靠近U肋處裂縫擴(kuò)展路線呈弧形;彎扭條件下裂紋擴(kuò)展可大致分為裂紋萌生階段、穩(wěn)定擴(kuò)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(shí)剛度大幅下降,并建立了蓋板-U肋-橫隔板連接節(jié)點(diǎn)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(kuò)展階段疲勞壽命較短,其他3個(gè)階段壽命大致相同;給出了測(cè)點(diǎn)熱點(diǎn)應(yīng)力突變和肉眼可見(jiàn)裂縫兩種準(zhǔn)則下的S-N曲線,試驗(yàn)所得蓋板-橫隔板焊接連接細(xì)節(jié)疲勞強(qiáng)度均高于國(guó)際焊接協(xié)會(huì)標(biāo)... 

【文章來(lái)源】：公路交通科技. 2020年02期 北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：12 頁(yè)

【部分圖文】：

試件設(shè)計(jì)詳圖(單位:mm)

試驗(yàn)中采用30 t電液伺服作動(dòng)器(如圖2(a)所示)對(duì)試件施加疲勞荷載,應(yīng)變片動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)德國(guó)生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀IMC來(lái)進(jìn)行收集。試驗(yàn)中為實(shí)現(xiàn)作動(dòng)器荷載合理作用在試件上,制作了一個(gè)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(jì)通用規(guī)范(JTG D60—2015)中有關(guān)汽車荷載單個(gè)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(dá)到荷載均勻分布的效果,避免應(yīng)力集中的出現(xiàn)。在試驗(yàn)支撐架上各焊接一個(gè)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(dòng)器施加的荷載通過(guò)分配裝置均勻地傳遞到加載面,試驗(yàn)整個(gè)加載裝置見(jiàn)圖2。

疲勞試驗(yàn)采用中心加載方式,加載時(shí)豎向循環(huán)荷載作用在試件的中心位置。進(jìn)行疲勞試驗(yàn)時(shí)鋼制鉸支座以及壓塊的位置如圖3所示。鋼制鉸支座對(duì)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(fù)合作用效果(如圖4試件受力圖所示),同時(shí)控制試件在彎扭復(fù)合作用下,開(kāi)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(fù)合條件下試件受力圖


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