铁路正交异性钢桥面板典型疲劳裂纹寿命估算教案.pdfVIP

第 34卷第 1期 铁 道 学 报 Vo1．34 No．1 20l2年 1月 JOURNALOFTHECHINARAILWAYSOCIETY January 2012 文章编号 ：1001—8360(2012)01—0097—06 铁路正交异性钢桥面板典型疲劳裂纹寿命估算 顾 萍， 周 聪 (同济大学 土木工程学院，上海 200092) 摘 要：针对铁路正交异性钢桥面板中典型疲劳裂纹形式，建立计算模型。采用有限元数值方法模拟钢桥面板 应力分布 ，确定各典型疲劳裂纹最不利位置 ；利用有限元子模型技术模拟各疲劳裂纹位置焊接细节 ，分析焊缝引 起应力集 中程度及对疲劳裂纹产生所造成影响；依据断裂力学揭示疲劳裂纹扩展速率与裂纹周围应力场关系，对 几种典型疲劳裂纹进行疲劳寿命估算。结果表明：在桥面板与纵肋连接处，桥面板疲劳裂纹寿命较短，而纵肋疲 劳裂纹寿命较长，这与国内外现场实测及试验结果相吻合 ；在横梁与纵肋连接处，其主应力较大且应力集中效应 明显，极易产生疲劳裂纹 。 关键词 ：正交异性钢桥面板 ；疲劳裂纹；有限元方法 ；疲劳寿命 中图分类号 ：u44 文献标志码 ：A doi：10．3969／j．issn．1001—8360．2012．01．017 EstimationofFatigueLifeofTypicalFatigueCracksof OrthotropicSteelDecksofRailwayBridges GU Ping。 ZHOU Cong (SchoolofCivilEngineering，TongjiUniversity，Shanghai200092，China) Abstract：Typicalfatiguecracksobservedin theorthotropicsteeldecksofrailwaybridgeswereinvestigated， andtheiranalyticalmodelsweredeveloped．Thestressvariationsofthemainweldconnections，underrailway loading，weresimulatedandanalyzedusingthefiniteelementmethod．Theleastfavorablelocationsofthetypi— ca1fatiguecracksweredeterminedonthebasisofthestressanalysisinconjunctionoftheglobalmodelandsub— structuralfinemodels．Sub—structuralmodelsweredevelopedusingtheplanestrain orsolidelementsin the tvpica1fatigueareas，andtheinfluenceofstressconcentrationsensitivetothedetailofweldedjointswasana一 1vzed。Basedon theFE results，thestressesperpendiculartothecrackswereanalyzedalongthecrackgrowth direction，andthefatiguelifeofthetypicalcrackswereestimatedbynumericalintegrationoftheParislaw in termsofthelinerelasticfracturemechanics．Theresultsillustrateasfollows：Intherib—to—deckjointthefa— tiguelifeofrootandtoecracksthroughdeckplatesismuchsmallerthant