轮迹横向分布对钢桥面板疲劳应力幅的影响
钢桥面板疲劳损伤演化机理及规律
钢桥面板疲劳损伤演化机理及规律钢桥面板疲劳损伤演化机理及规律随着城市化进程的加快，桥梁建设成为城市建设的重要组成部分。
而钢桥面板作为桥梁的重要组成部分，其疲劳损伤问题一直备受关注。
本文将从机理和规律两个方面探讨钢桥面板疲劳损伤的演化过程。
一、机理钢桥面板的疲劳损伤是由于其在交通荷载作用下，受到反复应力的作用，导致材料内部的微小裂纹逐渐扩展，最终导致疲劳断裂。
具体来说，钢桥面板的疲劳损伤机理可以分为以下几个方面：1.应力集中钢桥面板在使用过程中，由于车辆荷载的作用，会产生应力集中现象。
当应力集中超过材料的承载能力时，就会产生裂纹。
2.材料疲劳钢桥面板在长期使用过程中，由于受到反复应力的作用，材料内部会产生微小裂纹。
这些微小裂纹在反复应力的作用下，逐渐扩展，最终导致疲劳断裂。
3.腐蚀钢桥面板在使用过程中，会受到大气、水分等环境因素的影响，导致钢材表面产生腐蚀。
腐蚀会使得钢材的强度和韧性下降，从而加速疲劳损伤的发生。
二、规律钢桥面板的疲劳损伤演化规律可以分为以下几个阶段：1.微裂纹阶段钢桥面板在受到反复应力的作用下，会产生微小裂纹。
这些微小裂纹在应力作用下逐渐扩展，但扩展速度很慢，不会对钢桥面板的使用造成影响。
2.裂纹扩展阶段随着微裂纹的不断扩展，裂纹的长度逐渐增加，开始对钢桥面板的使用造成影响。
此时，裂纹的扩展速度会逐渐加快。
3.快速扩展阶段当裂纹扩展到一定长度时，裂纹的扩展速度会急剧加快，此时钢桥面板的使用寿命已经接近尽头。
如果不及时维修或更换，就会导致疲劳断裂。
综上所述，钢桥面板的疲劳损伤是由于应力集中、材料疲劳和腐蚀等因素共同作用的结果。
在使用过程中，应及时进行检测和维修，以保证钢桥面板的安全使用。
钢桥面板的抗疲劳耐久性
出腹板面外变形
图2.2板梁腹板的小间隙
14
gap
2.钢桥面板的疲劳设计
2.1 钢桥的疲劳设计方法简介
③热点应力评定法 对于管结构，主管与支管趾部焊接处易产生疲劳裂纹。疲劳试验表 明，若用主管断面的名义应力对所有试验结果进行统计分析，各数 据无线性相关性，不能建立疲劳曲线；若用趾部热点应力进行统计 分析，各数据有很好的线性相关性，从而建立了管—管接头的疲劳 抗力曲线。热点应力的计算方法有 FEM法和 5点实测应力外推法。该 方法已纳入海洋平台等管结构的疲劳设计规范。
有效的足尺疲劳试验，建立了该构造细节的规定：gap≥8tw。经过约
40年的实桥检验，证明有足够的抗疲劳耐久性。
13
2.钢桥面板的疲劳设计
2.1 钢桥的疲劳设计方法简介
面外变形在小间隙约束处产生的 次弯曲应力按下式计算：
竖向加劲肋
tw
式中K为修正系数，Δ为面外变形值， tw为腹板厚度，g为小间隙值。 该方法已作为方法①的补充， 列入钢桥疲劳设计规范。
3—D FEM（实体元）分析，如U肋与面板部分熔透角焊缝焊跟处、弧 形切口约束处等。 对主要构造细节进行足尺模型的疲劳试验，采用实际移动轮载或模拟 移动轮载加载。 对易发生裂纹的细节不断进行改进，并用于实桥和实桥应力和变形的 测量，经受较长期的服役检验，验证实用效果。
21
2.钢桥面板的疲劳设计
（3）方法③是针对管结构的，钢桥面板的结构特点及受力行为与管结 构完全不同，目前尚无这些构造细节的热点应力计算方法和疲劳抗力 曲线。
（4）方法④与评定目标有出入。 （5）方法⑤本身尚未达到实用化。
20
2.钢桥面板的疲劳设计
2.3 钢桥面板的构造细节疲劳设计法
高速列车轮对不同工况下应力及疲劳强度分析
高速列车轮对不同工况下应力及疲劳强度分析高速列车轮对不同工况下应力及疲劳强度分析一、引言随着高速铁路的发展，高速列车成为人们出行的重要方式之一。
高速列车的安全和可靠性是保障乘客出行的重要因素。
在运行过程中，轮对是高速列车中非常重要的部件之一，它承受着列车的重量和运行时产生的应力。
轮对在运行过程中面临着各种工况，包括加速、减速、制动、过弯等。
不同的工况会对轮对产生不同的应力，从而可能导致疲劳破坏。
因此，对高速列车轮对在不同工况下应力及疲劳强度进行分析，对于确保列车的安全和可靠运行具有重要意义。
二、高速列车轮对应力分析在高速列车运行过程中，轮对承受着来自列车本身重量以及运行时产生的动力学载荷。
这些载荷会导致轮对表面上的应力分布产生变化。
2.1 轮对静载荷分析：轮对承受的静载荷主要来自于列车本身的重量。
通过分析轮对在静态状态下的承载力和应力分布，可以得到轮对的最大接触应力和应力分布情况。
2.2 轮对动力学载荷分析：轮对在运行过程中，除了静载荷外，还要承受来自于列车运行时产生的动力学载荷，包括加速度、减速度、制动力等。
这些载荷会导致轮对表面应力分布产生动态变化。
三、高速列车轮对疲劳强度分析轮对在运行过程中所承受的应力会导致疲劳损伤，进而可能导致疲劳破坏。
因此，对轮对的疲劳强度进行分析，可以提前预测轮对的寿命，并采取相应的措施来延长轮对的使用寿命。
3.1 疲劳损伤计算：利用疲劳损伤累积理论，可以计算轮对在不同工况下的疲劳损伤量。
通过考虑应力幅值、循环次数以及材料的疲劳性能指标等参数，可以得到轮对在不同工况下的疲劳寿命。
3.2 疲劳强度分析：在获得轮对的疲劳寿命后，可以进一步分析轮对的疲劳强度。
通过比较轮对的疲劳寿命和实际使用寿命，可以评估轮对的疲劳强度，并采取相应的维修措施，以确保列车的安全和可靠运行。
四、应力及疲劳强度分析案例分析为了验证上述分析方法的准确性和有效性，可以选取一个具体的应力及疲劳强度分析案例进行分析。
宽幅钢箱梁横隔板与U肋过焊孔构造研究
Bridge Construction, Vol. 47, No. 3 , 2017 (Totally No. 244)
65
文章编号：1003 —4722(2017)03 —0065 —06
U 宽 幅
Key words：steel box girder；diaphragm；U rib; cutout；fatigue performance；finite element
method；parametrized analysis
1 引言 U 形纵 肋 与 横 肋 （箱 梁 中 为 横 隔 板 ）组成的正
付 坤 ，冯 鹏 程 ，陈毅明 ( 中交第二公路勘 察 设 计 研 究 院 有 限 公 司 ，湖 北 武 汉 430056)
摘 要 ：宽 幅 钢 箱 梁 横 向 受 力 较 大 的 特 征 使 得 横 隔 板 与 U 肋 过 焊 孔 周 边 细 节 构 造 容 易 出 现 疲 劳 破 坏 。为 提 高 该 细 节 构 造 的 疲 劳 性 能 ，以 沌 口 长 江 公 路 大 桥 为 背 景 ，针 对 横 隔 板 U 肋过焊孔 的 常 用 形 式 ，采 用 A N SYS软 件 建 立 钢 箱 梁 节 段 的 有 限 元 模 型 ，通过仿 真分析 比较 不同 形 式过 焊孔
Abstract：The structural details around the cutouts at the joints of the diaphragms and U rib
of wide steel box girder are liable to the fatigue failure owing to the characteristic that the trans verse load bearing of the girder is great. To improve the fatigue performance of the structural de tails, the Zhuankou Changjiang River Highway Bridge was selected as an example and in the light of the common type of the cutouts, the software ANSYS was used to create the finite element model for the segment of the steel box girder and the structural strength and fatigue performance of the cutouts of the different types were compared based on the simulation analysis. Further with reference to the local load bearing mechanism and the parameterized analysis, the optimization measures of improving the cutout types and thickening the tooth plates at the tops of the dia phragms were proposed and the effect of the improvement was accordingly checked up, using the damage degree principle. The results indicate that the proposed improvement of the cutout types significantly improves the fatigue performance of the structural details and the thickening of the tooth plates at the tops of the diaphragms significantly reduces the fatigue stress ranges and im proves the fatigue lives of the cutouts.
钢桥面板U肋-横隔板连接处加固轮载应力分析
钢桥面板 U肋 -横隔板连接处加固轮载应力分析摘要：钢桥面板U肋-横隔板连接处疲劳病害严重，为验证弧形切口优化措施的有效性，明确此处的轮载应力。
在实桥上采用标准车进行轮载试验，测试了U肋侧面，桥面板和横隔板在U肋-横隔板连接处的轮载应力。
试验结果表明：切口优化方案对附近U肋的受力情况影响较小，U肋腹板的应力分布较为均匀；横隔板的切口优化方案对桥面板的受力不产生影响；横隔板面外变形产生的应力差值很小；弧形切口进行优化的加固效果良好。
关键词：正交异性钢桥面板；弧形切口；优化加固；疲劳寿命；轮载应力wheel load Stress of reinforced U rib-diaphragm joint in steelbridge deckZeng Zhaobo,(Xinjiang Beixin Road and Bridge Group Co., Ltd)Abstract：The u-rib-diaphragm joint of steel bridge deck issuffering from serious fatigue disease. In order to verify the effectiveness of the optimization measures of arc cut, the wheel load stress here is determined. The wheel load tests were carried out on a real bridge using a standard vehicle, and the wheel load stresses ofu-rib side, bridge panel and diaphragm at the u-rib-diaphragm joints were tested. The test results show that the incision optimization scheme has little effect on the stress of u-rib, and the stress distribution of U-rib web is uniform. The cutting optimization schemeof diaphragm has no effect on the force of bridge deck. The stressdifference caused by the diaphragm deformation is very small. The reinforcement effect of arc notch optimization is good.、Keywords：Orthotropic steel bridge deck; Arc notch; Optimization reinforcement; Fatigue life; Wheel load stress0 引言随着公路的交通量和载货量也增速飞快，钢箱梁的疲劳开裂问题加剧，是阻碍钢桥发展的世界性难题[1~3]，在常用车轮荷载的反复作用下，钢箱梁易损部位容易萌生疲劳裂纹[4~5]，对于钢箱梁的易损部位，包括U肋-桥面板、U肋-横隔板、横隔板-桥面板和U肋对接等细节之处，国内外研究者对此开展了许多研究[6~10]，车辆荷载是造成钢箱梁易损部位开裂的主要原因之一。
重载铁路横向力对钢轨倾覆影响研究_常卫华
施加不同大小的横向力来分析扣件的受力情况 。 在钢轨受到横向力 150 kN 的作用下， 荷载作用点 处的扣件横向受力最大， 为 30． 239 kN， 且距荷载作用 点越远的扣件受到的横向力越小 。 钢轨承受不同大小的横向力作用， 扣件横向受力 最大值变化如表 1 所示。
Study on Impact of Lateral Force of Heavy Haul Railway on Rail Overturn
CHANG Wei － hua （ China Railway First Survey and Design Group Ltd，Xi＇an，Shanxi 710043 ，China） Abstract： Research purposes： With the continuous development of the heavy haul railway in China，the lateral force between wheel and rail is gradually increasing． The track resistance capacity of lateral force has become a key factor of controlling the track stability and train running saftety． Therefore，the study on the corresponding critical lateral force of the track boundary is crucial to guaranteeing the safety of railway transportation． Research conclusions： The structure model established with the finite element software ANSYS was adopted to analyze the impact of the rail lateral force of heavy haul railway on the fastening stress，lateral deformation of rail head，rail base elevation and rail pad deformation，and the change regulations of deformation and stress of all track components were obtained． According to the simulation of track structure，when the lateral force on rail was bigger than 250 kN，the rail overturn possibly happed． Key words： heavy haul railway； rail； fastening； rail pad 车辆在直线轨道上的横向运动稳定性直接决定 着车辆运行的安全性。轨道横向不平顺以及轨缝等局 部不平顺都可能引起较大的横向力， 横向力过大可能 会导致钢轨倾覆， 发生重大交通事故。 提下， 使模型尽可能地简单。 文中主要研究的是钢轨倾覆， 包括钢轨轨头横向 变形和轨底抬高， 所以只需模拟轨枕以上的轨道结构 ， 包括钢轨和扣件两部分。由于需要考虑钢轨具体受力 因此， 点的位置以及精确模拟扣件与轨下胶垫的位置 ， 钢轨按实际截面尺寸建模， 并选用实体单元对其进行 使 离散处理。扣件与轨下胶垫均选用弹簧单元模拟，
公轨两用斜拉桥钢桥面板疲劳应力幅的影响因素分析
西建筑,2013,39(9) ：180 -182.
[10]
虎,周海鹏•横撑对下承式钢管混凝土拱桥动力特性的
[J].
,2014,30(4)：87 -89.
[11] 张素梅，云迪•大跨中
的横撑布置[J].
吉林大学学报:工学版,2009,39 (1 )： 109-112.
[12] 王 •铁路系杆
向振动及刚度改善研究+ J] •高
5.4
细4 3.97 3.55 10.6 1.4
1.4
0.7
细5
8.38 7.23 13.7 3.75
3.5
6.1
细6
8.69 7.67 11.7 5.24
5.1
2.1
细7 4.17 3.87 7.2 5.31 5.2
1.7
细8
10. 1 8.78 13.1 2.77 2.6
6.5
造细 幅均在10% 上;剪 力幅降幅最大点为 细 ),也 为6.5%,表明一般位置横隔板厚度的增大对剪 力幅的改善不明显。节点 隔板厚 20 mm增大到24
值见表1）从 比结果可 岀：当考虑STC参与桥面板共
同受力时，各
细 力幅值呈现减小趋势，主 力
幅最大降幅约10.5 %，发 在 细节6 ；剪 力幅降幅最
大约13 %，发生在 细节3）
2. 2"
的 影响
上弦杆腹板 的腹板厚度加大，一般位置横隔板厚 度由16 mm增大到24 m叫节点位置横隔板厚度由20 mm增 大到24 mm,拉索位置横隔板板厚维持原来厚度，计算结果
置示意图如图5所示。
细 1为横隔板与主弦杆外
:定稿日期］2020 -12 -04 :作者简介"董世承（1996 ~ ）,男，在读硕士，研究方向
运用有限元法分析钢桥面受力疲劳破坏机理
运用有限元法分析钢桥面受力疲劳破坏机理摘要本文以南京长江三桥为实例，运用新的有限元法对大跨径钢桥面进行受力分析，验证了钢桥面铺装层的最大横向拉应力出现在横隔板附近的梯形加劲肋肋顶和纵隔板顶区域，最大纵向拉应力出现在横隔板顶部的结论。
因此，横隔板附近容易同时出现纵向和横向裂缝，纵隔板顶部易产生纵向裂缝，从而导致桥面疲劳破坏，为下一步开展桥面铺装层疲劳性能试验及影响因素研究奠定了基础。
关键词钢桥面铺装，有限元，应力正文1.1课题的研究背景随着我国高等级公路大规模兴建的同时，大跨径桥梁也进入建设高潮。
其中一个共同的特点是，这些大跨径桥梁的主桥普遍采用了钢箱梁结构，这与以往采用的水泥混凝土桥梁结构有着很大的不同。
通过调查，近些年来，钢桥面相继出现鼓包、开裂尤其是H 型结构性开裂病害（沿纵、横向加劲肋顶部开裂）等疲劳破坏，给桥梁运营安全带来了极大的隐患。
这就需要我们结合钢桥面铺装层的特点，对桥面疲劳破坏的机理进行研究分析，进而采取对应的控制措施。
1.2钢桥面受力机理与水泥混凝土桥面铺装不同，钢桥面铺装层直接铺设在正交异性钢桥面上，由于正交异性钢桥面板由钢面板、纵肋、横隔板、纵隔板组成，因其受力作用复杂，铺装层铺筑在正交异性板上，共同承受外载作用，因此，在分析铺装层的受力变形时，需将铺装层与正交异性板结构作为一个整体进行分析。
2. 南京长江三桥桥面铺装有限元受力分析钢桥面铺装层由于钢板加劲肋的作用，使其在加劲肋侧肋顶部附近产生明显的应力集中现象，用梁、板等理论都不能准确地计算出铺装层内部的最大控制应力值以及力学特性，南京长江三桥是我国首次采用环氧铺装的大型钢桥，至今使用时间最长，出现一定程度的早期损坏，本节从南京长江三桥出发，用有限元研究钢桥面的受力特点。
图2-1 正交异性钢桥面板2.1铺装层内部的最大拉应力（拉应变）铺装层开裂破坏是钢桥面铺装常见的一种破坏类型，铺装层最大拉应力与拉应变是控制铺装层开裂破坏的重要设计指标，分析其分布变化规律可以了解铺装层开裂破坏的特性以采取有效的防范措施。
横隔板厚度和间距对钢桥面板疲劳应力幅的影响
横隔板厚度和间距对钢桥面板疲劳应力幅的影响*摘要：根据国内外钢箱梁的研究成果，基于某大跨径斜拉桥，分别建立以横隔板厚度和间距参数变化的三维钢箱梁板壳有限元模型A和B，分析了横隔板厚度和间距对正交异性钢桥面板典型构造细节疲劳应力幅的影响，与国内外规范进行了比较研究。
研究结果表明：横隔板厚度和间距对U形肋现场对接焊缝处基本没有影响，但对其他各构造细节的疲劳应力幅均有一定影响；欧洲规范对横隔板厚度不小于10mm和间距取2.5～3.5m的建议较合理，值得借鉴。
关键词：钢桥面板；横隔板；构造细节；疲劳应力幅0 引言正交异性钢桥面板具有强度高、自重轻、整体性好等优点，因此广泛应用于大跨径斜拉桥和悬索桥中。
由于其结构复杂、纵横向交叉多、焊缝多，且直接承受车轮荷载的作用，应力变化幅度大，容易产生疲劳［1］。
随着国内交通量和车辆荷载的增加，使得许多正交异性钢桥面板出现了疲劳损伤现象［2］，如虎门大桥、宜宾金沙江桥、圣水大桥等。
影响钢结构疲劳破坏主要因素是应力幅、构造细节和循环次数。
横隔板厚度对横隔板的抗弯刚度有很大影响，进而将显著影响桥面板面外变形的大小；横隔板的间距直接影响纵肋的弹性支撑刚度大小。
而在车轮荷载作用下，桥面板和纵肋往复变形引起的应力幅值直接影响其自身疲劳强度，这是产生疲劳裂纹的主要原因。
针对桥面板和纵肋产生疲劳裂缝的问题，国内外学者做了一些研究［3-6］。
AASHTO规范［7］规定结构钢的厚度不应小于8mm，横隔板可设置在结构的两端、中间支承处和沿全跨按一定间隔分布，且应对假定施工过程的各阶段以及设计工况进行研究后，确定横隔板的间距。
Eurocode［8］规定横隔板间距与纵肋刚度应该满足的关系如图1所示，横隔板间距一般取2.5～3.5m，横隔板厚度不小于10mm。
加拿大桥梁设计规范［9］10.7.2条规定：钢箱梁主要构件的连接板、端横梁、横隔板的钢板厚度均不小于10mm，在10.12.6.1条规定中间横隔板间距不得超过8m。
桥梁横向分布系数
轮迹横向分布系数编辑概念在路面上行驶时，轮迹的横向分布是不均匀的。
实际上车辆轮迹仅具有一定宽度，车辆通过时只能覆盖一小部分。
因此，路面横断面上各个点所受到的轴载作用次数，仅为通过该断面轴载总数的一部分。
对于路面横断面上某一宽度（如轮迹宽度）范围内的频率，也即该宽度范围内所受到的车辆作用次数同通过该横断面总作用次数的比值，称为轮迹横向分布系数。
这以系数同各种轴载的累计作用次数相乘，可得到路面结构横断面上各点受到疲劳的作用次数。
影响因素影响轮迹横向分布系数分布规律的主要因素有车辆的类型、主轴轮数量、主轴轮间距及其车轮数量、轮胎宽度等。
2关于桥梁横向分布系数的详解编辑汽车荷载效应：结构所承受的汽车荷载大小，取决于汽车荷载的类型，和汽车荷载的横向分布系数，而与所填入的车道数无关（如果有的话）。
对于预制、拼装的T梁、空心板等结构，其横向分布系数可能是小于1的小数；对于整体箱梁、整体板梁等结构，其分布系数就是其所承受的汽车总列数，考虑横向折减、偏载后的修正值。
例如，对于一个桥面4车道的整体箱梁验算时，其横向分布系数应为4 x 0.67（四车道的横向折减系数）x 1.15（经计算而得的偏载系数）= 3.082。
汽车的横向分布系数已经包含了汽车车道数的影响。
人群效应和满人效应对于人群效应和满人效应，程序进行加载时，既考虑了人行道宽度（或满人总宽度），又考虑了横向系数。
对于整体箱梁、整体板梁等结构，若如实填写了人行道宽度（或满人总宽），则横向分布系数只需填1。
对于预制、拼装的T梁、空心板等结构，用户应区分计算而得的横向分布系数是否包含了宽度的影响，若已含宽度影响，则宽度值填1即可。
用桥梁博士工具中计算所得的人群横向分布系数是包括了宽度影响的。
其它荷载的横向分布系数与此相似。
关键是用户应该理解上面所列的对最终效应的解释。
2. 如果是横向加载，则效应计算如下：汽车效应= 多列汽车加载的效应x汽车横向分布系数x折减系数。
钢桥面板疲劳应力幅
钢桥面板疲劳应力幅钢桥面板是连接桥梁两侧的重要部分，承载着车辆和行人的重量。
然而，随着时间的推移和使用的频繁，钢桥面板会受到不同程度的疲劳应力幅影响。
疲劳应力幅是指在不同荷载作用下，钢桥面板所受到的应力波动幅度。
长期以来，疲劳应力幅一直被认为是导致桥面板疲劳破坏的主要原因之一。
因此，对于钢桥面板的疲劳应力幅进行准确评估和控制，对于确保桥梁的安全性和可靠性至关重要。
钢桥面板的疲劳应力幅受到多种因素的影响。
首先，车辆的负载是决定疲劳应力幅大小的重要因素之一。
不同类型和重量的车辆会对桥梁施加不同程度的荷载，从而导致疲劳应力幅的不同。
其次，桥梁的设计和施工质量也会对疲劳应力幅产生影响。
良好的设计和施工可以减少应力集中和不均匀分布，从而降低疲劳应力幅的大小。
最后，桥梁的维护和保养也是影响疲劳应力幅的关键因素。
及时检测和修复潜在的损伤可以减少应力集中和应力集中的发生，从而降低疲劳应力幅。
为了评估和控制钢桥面板的疲劳应力幅，需要进行结构分析和实测。
结构分析可以通过使用有限元方法来模拟不同荷载情况下的应力分布和应力集中情况。
实测可以通过安装应变传感器和应力传感器来监测桥梁的实际应力变化。
通过结合结构分析和实测结果，可以对钢桥面板的疲劳应力幅进行准确评估和控制。
在钢桥面板疲劳应力幅的控制方面，需要采取一系列的措施。
首先，可以通过限制车辆的负载和速度来减小疲劳应力幅。
其次，可以采用合理的设计和施工方法来减少应力集中和不均匀分布，从而降低疲劳应力幅的大小。
最后，需要加强桥梁的维护和保养，及时检测和修复潜在的损伤，以减少应力集中和应力集中的发生。
钢桥面板的疲劳应力幅是导致桥梁疲劳破坏的重要因素之一。
通过结构分析和实测，可以对钢桥面板的疲劳应力幅进行准确评估和控制。
在实际工程中，需要采取一系列的措施来减小疲劳应力幅，从而确保桥梁的安全性和可靠性。
只有这样，我们才能保证人们在桥梁上行走和驾驶的安全。
钢桥面板系统的疲劳受力行为及UHPC铺装层影响研究
钢桥面板系统的疲惫受力行为及UHPC铺装层影响探究关键词：钢桥面板系统，疲惫受力，UHPC铺装层，有限元模拟，试验探究1. 引言钢桥面板系统是目前桥梁上部结构中最常见的一种构件。
它不仅承受着车辆和行人的荷载，还面临着恶劣的环境和复杂的交通条件，因此其安全性和耐久性受到了很高的关注。
疲惫是钢桥面板系统最主要的毁伤形式之一。
探究钢桥面板系统的疲惫行为，对于提高其安全性和延长使用寿命具有重要意义。
近年来，超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete，UHPC）已经被广泛应用于桥梁工程中。
UHPC具有强度高、耐久性好、抗震能力强等优点，其表面铺装层可以起到缓冲、保卫作用，改善桥面的使用性能。
然而，目前对于UHPC铺装层的影响尚未深度探究，特殊是在疲惫受力方面的作用尚未明晰。
本探究通过有限元模拟和试验探究，分析了钢桥面板系统在不同荷载水平下的疲惫受力行为，并探讨了UHPC铺装层在其中的作用。
2. 探究方法2.1 有限元模拟本探究接受有限元软件Abaqus进行模拟探究。
起首，建立钢桥面板系统的三维有限元模型，其中包括钢梁、钢板及UHPC铺装层。
然后，对不同荷载水平下的疲惫受力过程进行模拟，包括荷载谱载荷和单频载荷。
最后，通过应力云图、等值应力、应力范围等参数进行分析，得出钢桥面板系统的疲惫性能和毁伤特征。
2.2 试验探究为验证有限元模拟的准确性以及探讨UHPC铺装层的作用，本探究还进行了试验探究。
起首，选取适当的荷载水平宁疲惫次数，对不同状况下的钢桥面板系统进行疲惫试验。
然后，通过毁伤形态、裂纹扩展长度、疲惫寿命等参数进行分析，得出钢桥面板系统在不同状况下的疲惫性能和毁伤特征。
3. 结果与分析3.1 有限元模拟结果分析模拟结果表明，钢桥面板系统的疲惫寿命和毁伤特征在不同荷载水平下具有明显的差异。
在荷载谱载荷下，钢桥面板系统的疲惫寿命和毁伤特征与荷载谱载荷的外形和幅值有关。
在单频载荷下，钢桥面板系统的疲惫寿命和毁伤特征与载荷频率和幅值有关。
钢桥面板疲劳损伤演化机理及规律
钢桥面板疲劳损伤演化机理及规律钢桥面板是连接桥梁主梁和支座之间的关键结构部件，承载着车辆荷载和行车动力的作用。
然而，长期以来，桥梁使用面板会受到车辆荷载和环境因素的影响，从而引起疲劳损伤。
疲劳损伤是指在交变荷载作用下，材料内部发生的渐进破坏过程。
本文将探讨钢桥面板疲劳损伤的演化机理及规律。
钢桥面板的疲劳损伤演化机理主要包括应力集中、微裂纹扩展和疲劳寿命。
首先，由于车辆荷载的作用，桥面板上会出现应力集中现象。
应力集中会导致局部应力超过材料的疲劳极限，从而引发微裂纹的产生。
微裂纹一旦形成，会受到交变荷载的作用，进而扩展并逐渐加深。
最终，微裂纹扩展至一定程度，引起桥梁结构的破坏，使桥梁失去使用功能。
在钢桥面板疲劳损伤的演化过程中，存在一些规律值得我们关注。
首先，疲劳寿命与荷载频率和幅值密切相关。
荷载频率越高、荷载幅值越大，桥梁的疲劳寿命就越短。
其次，材料的强度和韧性也会影响疲劳寿命。
强度高、韧性好的材料对疲劳荷载的抵抗能力更强，具有较长的疲劳寿命。
此外，桥梁设计和维护保养的合理性也会影响桥梁的疲劳寿命。
合理的设计和及时的维护可以减少应力集中和微裂纹扩展的可能性，延长桥梁的使用寿命。
钢桥面板疲劳损伤的演化机理和规律对桥梁的设计和维护具有重要意义。
针对疲劳损伤的机理，可以通过合理的结构设计和材料选择来减少应力集中和微裂纹的产生。
例如，在设计过程中可以采用适当的几何形状和结构布置，以减小应力集中的程度。
同时，在材料选择上，应优先选用强度高、韧性好的材料，以提高桥梁的抗疲劳性能。
此外，定期的维护保养也是延长桥梁使用寿命的重要手段。
定期检查和修复微裂纹，以及保持桥梁的正常使用状态，可以有效延缓疲劳损伤的发展。
钢桥面板疲劳损伤的演化机理及规律是一个复杂而重要的问题。
在桥梁设计和维护过程中，我们应该充分考虑疲劳损伤的发展规律，采取相应的措施来延长桥梁的使用寿命。
通过合理的结构设计、选用优质材料和定期的维护保养，可以有效减少桥梁疲劳损伤的发生，提高桥梁的安全性和可靠性。
横隔板间距对正交异性钢桥面板疲劳应力的影响研究
横隔板间距对正交异性钢桥面板疲劳应力的影响研究作者：伍晓伟孔凯歌来源：《西部交通科技》2022年第03期摘要：文章以节段足尺模型为分析对象，基于ANSYS有限元软件，对实桥中应用较广的2 m、2.5 m和3 m三种横隔板间距对正交异性钢桥面板疲劳应力的影响进行研究，得到了相应的钢桥面板纵肋与顶板疲劳易损细节的纵向疲劳应力历程曲线。
研究结果表明，纵肋与顶板疲劳易损细节疲劳应力受主压应力控制，横隔板间距为3 m时疲劳应力幅相对较小，其疲劳性能较好。
关键词：正交异性钢桥面板;有限元软件;纵肋与顶板疲劳易损细节;疲劳性能中图分类号：U443.330 引言正交异性钢桥面板具有自重轻、承载力高的力学特点，适合于自动化和智能化制造。
在目前桥梁建设中，尤其是大跨径桥梁中，钢桥面板得到了广泛的应用。
然而，钢桥面板在具有突出力学优势的同时，也表现出严重的疲劳特点，其主要原因在于：横隔板、顶板与纵肋三者相互焊接，几何构型不连续造成轮载作用下应力集中严重，形成了一些疲劳易损细节。
相关文献资料表明[1]，钢桥面板纵肋与顶板疲劳易损细节所产生的疲劳开裂占钢桥面板所有开裂情况的30.2%，且此疲劳易损细节开裂模式为裂纹萌生于焊根，沿顶板厚度方向扩展，在疲劳裂纹未完全贯穿顶板之前，检测难度大，且难以采取有针对性的加固措施，因此纵肋与顶板疲劳易损细节是钢桥面板危害最为严重的疲劳易损细节[2-3]。
纵肋与顶板疲劳易损细节的疲劳应力主要由钢桥面板结构尺寸所决定，其中横隔板间距是重要的影响因素之一。
本文基于ANSYS有限元软件，分析了实桥中常见的横隔板间距分别为2 m、2.5 m和3 m的纵肋与顶板疲劳易损细节的疲劳应力。
通过本次对比研究，有利于设计者提高对钢箱梁疲劳应力的认识及正确把握横隔板间距的选取。
1 疲劳节段模型本文以国内某斜拉桥钢箱梁为工程案例，其钢箱梁纵肋与顶板疲劳易损细节采用单面焊焊接工艺。
为方便理解，图1所示为单个纵肋的钢桥面板示意图，以说明钢桥面板纵肋与顶板单面焊疲劳易损细节所在位置。
车辆荷载作用下正交异性钢桥面板疲劳受力特性分析
第１５卷第１期２０１８年２月现代交通技术Modern Transportation Technology Ｖｏｌ． １５ Ｎｏ．１Ｆｅｂ． ２０１８车辆荷载作用下正交异性钢桥面板疲劳受力特性分析徐汉江（苏州市航道管理处，江苏 苏州 215000）摘 要：以南京长江三桥为工程背景，建立了正交异性钢桥面板的混合单位模型和简化计算模型，采用两种模型对车辆荷载作用下钢桥面板的受力特性进行了分析。
结果表明：正交异性钢桥面板第一受力体系对顶板横向受力、横隔板受力影响不显著。
两种模型计算得到的顶板细节、横隔板细节应力幅偏差均小于5.0%，采用简化计算模型进行钢桥面板疲劳应力幅分析合理有效。
顶板细节的应力影响范围约1 m ，每次车轮荷载作用引起一次应力循环。
横隔板细节的应力影响范围约4 m ，轴距小于4 m 的车辆产生的应力将出现叠加效应。
关键词：正交异性钢桥面板；车轮荷载；疲劳应力幅；应力影响范围中图分类号：U443.31 文献标识码：A 文章编号：1672–9889（2018）01–0043–03Analysis on Fatigue Behavior of Orthotropic Steel Deck under Wheel LoadXU Hanjiang（Suzhou Waterway Administration Office, Suzhou 215000, China ）Ａｂｓｔｒａｃｔ： The mixed element model and simplified analysis model were established base on the Nanjing Third Yangzi River Bridge. The mechanical behavior of orthotropic steel deck was analyzed under Wheel Load by two models. The results showed that the first force system of orthotropic steel deck has no significant effect on roof lateral stress and diaphragm stress. The difference of stress amplitude for roof detail and diaphragm detail between two models is less than 5.0%. The simplified model is simple and reasonable. The stress influence range of roof detail was about 1m, each wheel load lead to one stress cycle. The stress influence range of roof detail was about 4m, superposition effect is generated by the stress of the vehicle which wheelbase less than 4m.Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: orthotropic steel deck; wheel Load; fatigue stress amplitude; stress influence range作者简介：徐汉江（1986-），男，江苏苏州人，硕士研究生，主要从事桥梁建设管理与维护工作。
公路钢桥疲劳设计横向多车效应分析
、 2、 3 # i , 且 i; 则横向修正系数定义为: =
1
>
2
>
3
> #>
D , D 1总 式中, D 为考虑各车道组合作用所产生的总体损伤 , 包括各车道单独作用所产生的损伤、两车道相互作 用所产生的损伤、 3 车道相互作用所产生的作用以 及 i车道相互作用所产生的损伤 ; D 1总 为最不利车道 单独作用所产生的总损伤 ; m 为与疲劳构造细节有 关的参数 (一般取值为 3~ 5 ) 1 2 分析方法 1 2 1 2车相遇概率与次数 将线路上车辆通过桥梁的事件看作是相互独立 的事件, 设一车道车辆和两车道车辆在时域 T 内通 过桥梁的事件必然发生 , 分别记做 X 1 和 X 2。已知 一车道车辆过桥的时间为 t1, 两车道车辆过桥的时 间为 t2。假定 X 1 和 X 2 在 时域 T 内服从 均匀分布 , 则 X 1 和 X 2 的概率密度函数为: fx 1 (X 1 ) = 1 , 0 < X1 < T T ; 0 , 其他 fx 2 (X 2 ) = 1, 0 < X < T 2 T 。 0 , 其他 由于 X 1 和 X 2 为相互独立事件, 则其联合密度 函数为: fx 1x 2 (X 1, X 2 ) = 1 2, 0 < X 1 < T, 0 < X 2 < T fx 1 (X 1 ) fx 2 (X 2 ) T 。 0 , 其他 两车道车辆在时域 T 内通过桥梁 1 次必然相遇 的条件为: 当 X 1 < X 2 时, 且 0< X 2 - X 1 < t1, 则两 车道车辆必然相遇 ; 当 X 1 > X 2 时 , 且 0< X 1 - X 2 <
轮迹线位置对钢桥面板横隔板交叉细节疲劳应力影响分析
轮迹线位置对钢桥面板横隔板交叉细节疲劳应力影响分析王少怀
【期刊名称】《北方交通》
【年(卷),期】2024()4
【摘要】正交异性钢桥面板疲劳性能较差,构造细节易发生疲劳开裂,其中横隔板交叉细节的疲劳损伤最为突出。
为研究车辆轮迹线位置对横隔板交叉细节疲劳性能的影响,分别以围焊和开孔部位为研究对象,计算得到典型横向轮迹线位置下的疲劳应力历程曲线。
结果表明:围焊和开孔部位的疲劳应力幅均在轮迹线处于纵肋腹板正上方典型工况时达到最大值,分别为67.4MPa和109.7MPa,其中开孔部位疲劳应力峰值较大,应加强该部位的优化设计和加工质量控制。
【总页数】4页(P5-8)
【作者】王少怀
【作者单位】重庆设计集团有限公司市政设计研究院
【正文语种】中文
【中图分类】U441.4
【相关文献】
1.车辆轮迹线位置对钢桥面板疲劳应力幅的影响
2.纵隔板对钢桥面板构造细节疲劳应力的影响
3.车辆轮迹线位置对钢桥面板疲劳部位应力的影响分析
4.钢桥面板纵肋与横隔板交叉细节疲劳应力有限元分析
5.钢桥面板横隔板交叉细节疲劳性能分析
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车轮荷载下钢箱梁疲劳构造细节应力等级评定
车轮荷载下钢箱梁疲劳构造细节应力等级评定吉伯海;赵端端;傅中秋;汪锋;沈丹雯【摘要】In order to evaluate the fatigue stress level of the structural details of a steel box girder under the wheel load, the local fatigue stress of nine structural details were studied based on the stress influence line. The greatest stress amplitude was corrected according to the principle of damage equivalence, and the structural details of the steel box girder were divided. The results show that the vehicle load has little influence on the fatigue stress of the nine structural details of the steel box girder. At the intersection of the diaphragm plate, the roof, and the longitudinal rib, the influence on the stress occurred in the interval of the diaphragm plate. At the intersection of the diaphragm plate and the longitudinal rib, and at longitudinal rib joints and roof joints, the influence on the stress occurred at half of the interval of the diaphragm plate. The corrected equivalent stress amplitude was the greatest at the joint of the diaphragm plate and the longitudinal rib, and the smallest at longitudinal rib joints. With consideration of stress and construction quality, the fatigue stress of the structural details of the steel box girder can be classified into five levels, and the corresponding levels of the nine fatigue structural details are also provided.%针对车轮荷载作用下钢箱梁的疲劳构造细节等级评定问题，基于应力影响线，研究钢箱梁9种疲劳构造细节的局部疲劳应力。
钢桥面板U肋与横隔板焊缝疲劳特性分析
钢桥面板U肋与横隔板焊缝疲劳特性分析正交异性钢桥面板广泛应用于中大跨度桥梁结构,但这种桥面板结构构造复杂,焊接易造成应力集中,在局部车轮荷载的往复作用下,构造细节处易疲劳开裂。
本文以最易萌生和开展疲劳裂纹的细节—U肋与横隔板连接处为研究对象,对正交异性钢桥面板疲劳开裂问题进行了深入研究。
主要工作和结论如下:(1)对U肋与横隔板连接处疲劳裂纹失效现象进行了分析,分析表明:影响关注细节疲劳性能的变形作用主要包括横隔板面外及面内变形以及U肋的畸变。
(2)以武汉青山长江大桥疲劳试验研究项目为依托,建立有限元模型,沿横向和纵向变换轮载加载位置,分析轮载作用下U肋与横隔板连接处应力分布与组成情况。
分析结果表明:U肋一侧腹板正上方为横向最不利位置,关注细节处的应力对轮载的横向位置较为敏感。
横隔板以面内受力为主,面外弯曲作用很小,而U肋腹板同时受面内外变形及畸变的共同作用。
(3)调研表明U肋与横隔板连接处主要存在四类常见裂纹,从常见疲劳裂纹角度出发,确定了各破坏模式下决定裂纹萌生和扩展的控制应力,并对各控制应力做了相应的对比分析。
分析结果表明:对于开孔自由边的C1裂纹,控制应力为孔自由边的切向应力,对于U肋与横隔板焊缝端部的C2和C3裂纹,控制应力分别为U肋腹板外表面的竖向拉应力和纵向拉应力,前者在数值上为后者的2~3.9倍,C2裂纹出现的可能性大于C3裂纹。
(4)针对U肋与横隔板连接处的应力组成情况,以常见裂纹控制应力值为对比指标,对关注细节处构造做了相应的优化和分析,优化措施包括增设U肋内加劲构造和采用横隔板不同开孔形式。
分析结果表明:内部加劲肋构造形式优化效果最佳,而6类开孔形式中,孔型4疲劳性能较好。
文中还研究了顶板厚度、横隔板厚度、U肋厚度对U肋与横隔板连接处疲劳性能的影响,并推荐了相对较优的板件厚度。
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ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｄｅ ｃ ｋ ｏ ｆ ｔ ｈｅ Ｈｏｎ ｇ Ｋｏ ｎ ｇ— Ｚｈｕ ｈａ ｉ — Ｍａ ｃ ａ ｏ Ｂｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ｗａ ｓ ｃ ｉ ｔ ｅ ｄ ａ ｓ ａ ｎ ｅ ｘ ａ ｍｐ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｗａ ｓ ｓ ｔ ｕｄ ｉ ｅ ｄ．Ｂａ ｓ ｅ ｄ
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轮 迹 横 向分 布 对 钢 桥 面 板 疲 劳 应 力 幅 的 影 响
卜． 一之 ， 杨绍林 ， 崔 闯 ， 张 清 华
（ 西 南交通 大 学土 木工 程 学院 ， 四川 成都 ６ １ ０ ０ ３ １ ）
摘 要 ：为 了对正 交异性 钢 桥 面板 考 虑轮 迹 横 向 分布 影 响 时疲 劳应 力谱 的 简化 计 算 提 供 参
随轮 迹 分布模 型 集 中程度 的 增加 而增加 ； 轮 迹横 向分布 对 等 效应 力 幅 的影 响 随 易损 细节 位 置 至顶 板距 离的增加 而增加 ； 等 效应 力幅折 减 系数 可取 为 ０ ． ９ 。
关 键词 ：正 交异 性钢 桥 面板 ； 疲 劳应 力幅 ； 轮迹 横 向分 布 ； 应 力幅折 减 系数 ； 多迹 线加 载 ； 有 限
桥梁建设
２ ０ １ ５年 第 ４ ５ 卷第 ２ 期（ 总第 ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｖｏ １ ． ４ ５，Ｎｏ ． ２，２ ０ １ ５（ Ｔｏ ｔ ａ ｌ ｌ ｙ Ｎｏ ． ２ ３ １ ）
文 章编 号 ： １ ０ ０ ３ —４ ７ ２ ２ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ２ —０ ０ ３ ９ —０ ７
ｏ ｎ Ｆａ ｔ ｉ ｇ ｕ ｅ Ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ Ｒａ ｎｇ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｄｅ ｃ ｋ
ＢＵ Ｙ ｉ — ｚ ｈ ｉ ， Ｙ ＡＮＧ Ｓ ｈ ａ ｏ — ｌ ｉ ｎ， Ｃ Ｕ Ｉ Ｃ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ， Ｚ ＨＡＮＧ Ｑ ｉ ｎ ｇ — ｈ ｕ ａ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｃｉ ｖ ｉ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ，Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｗｅ ｓ ｔ Ｊ ｉ ａ ｏ ｔ ｏ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ，Ｃｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｕ ６ １ ０ ０ ３ １，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｏ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄｅ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｆ ｏｒ ｔ ｈｅ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｆ ａ ｔ ｉ ｇｕ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｏｆ ｏｒ ｔ ｈ ｏ —
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元法； 应 力 分 析 中 图 分 类 号 ：Ｕ４ ４ １ ． ４ ； Ｕ４ ４ ３ ． ３ １ 文 献 标 志 码 ：Ａ
Ｉ ｎｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ Ｗ ｈ ｅ ｅ ｌ Ｔｒ ａ ｃ ｅ Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｖ ｅ ｒ ｓ ｅ Ｄｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ
考， 以港 珠 澳 大桥 正 交异性 钢桥 面板 为例 开展 研 究。在 对 比分析 国 内外轮 迹 横 向 分布 研 究 成果 的 基础 上 ， 采 用 ＡＮＳ ＹＳ有 限元软 件 建立 实桥 疲 劳控 制 梁段 三 维仿真 分析 模 型 ， 研 究 了 ３种 典 型轮 迹
横 向分 布模 型对 疲 劳 易损 细 节应 力幅 的影 响 。研 究结 果表 明 ： 考 虑 轮 迹横 向分 布 的影 响 计 算等 效 应 力幅 时 ， 可仅考 虑轮 迹横 向最不 利位 置所在 车道 的轮 载贡献 ； 不 同易损 细 节之 间折 减 系数 的 波动
ｏ ｎ ｔ ｈｅ ｃ ｏｍ ｐａ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ａ ｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｆ ｏｒ ｅ ｉ ｇｎ ａ ｎ ｄ ｄｏ ｍｅ ｓ ｔ ｉ ｃ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｆ ｉ ｎｄ ｉ ｎ ｇｓ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｗ ｈｅ ｅ ｌ ｔ ｒ ａ ｃ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ －