多軸荷載下鋼桁梁整體節(jié)點疲勞性能試驗研究.pdf

1、主跨1700m的武漢楊泗港長江大橋是國內(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)點采用焊接整體節(jié)點技術(shù)，由于焊接整體節(jié)點板構(gòu)造與受力狀態(tài)復(fù)雜，對其進行多軸荷載下鋼桁梁整體節(jié)點疲勞試驗，評估橋梁服役期節(jié)點抗疲勞性能是十分必要的。國內(nèi)外尚未見到開展這樣的模型試驗，更多的是采用桁架式加載方式，加載模式與實際狀況存在較大差異。本文以武漢楊泗港長江大橋為工程背景，對其關(guān)鍵節(jié)點進行了多軸荷載下的疲勞性能試驗，并將其與有限元模擬分析結(jié)果進行

2、了對比，取得了以下成果：
　?。?）利用大型有限元軟件 Midas/Civil建立武漢楊泗港長江大橋全橋三維有限元模型，對該模型進行疲勞加載，對武漢楊泗港長江大橋鋼桁梁節(jié)點的受力性能進行分析，得到了全橋最不利節(jié)點為138號節(jié)點，其位于距橋中心-657m距離處；
　　（2）根據(jù)設(shè)計交通量，選取標準疲勞車，計算各車道產(chǎn)生的節(jié)點各軸的內(nèi)力幅值和相應(yīng)的作用次數(shù)，然后基于Miner理論，將上述計算得到的幅值換算成當循環(huán)200萬次時對應(yīng)

3、的幅值。根據(jù)實驗室試驗設(shè)備、場地以及試驗效果確定武漢楊泗港長江大橋鋼桁梁整體節(jié)點疲勞試驗?zāi)Ｐ偷目s尺比例為1:6，按照相似原理，確定節(jié)點各軸的試驗加載值。通過大型有限元軟件Ansys Workbench進行該整體節(jié)點的疲勞性能分析，發(fā)現(xiàn)節(jié)點主體部位的最大應(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鋼材的屈服強度，屬于安全范圍，同時其疲勞壽命云圖均為紅色，可知138號整體節(jié)點縮尺試驗?zāi)Ｐ偷淖钚勖笥?

4、00萬次，符合設(shè)計要求，最后求解得到的最低安全系數(shù)為1.0992>1，說明138號整體節(jié)點縮尺試驗?zāi)Ｐ推踩@表明138號整體節(jié)點在100年的設(shè)計壽命內(nèi)有足夠的抗疲勞破壞能力；
　?。?）進行多軸荷載下的鋼桁梁整體節(jié)點疲勞試驗，通過實時觀測模型各測點的應(yīng)力值，模型各測點的應(yīng)力值沒有發(fā)生加載突變情況，模型也沒有出現(xiàn)裂縫，同時在疲勞加載0、20萬次、40萬次、60萬次、80萬次、100萬次、120萬次、140萬次、160萬次、180