鋼橋面板與縱肋焊縫疲勞評估及裂紋擴展研究
作者：黃云; 張清華; 余佳; 郭亞文; 卜一之 西南交通大學土木工程學院; 四川成都610031
摘要：為研究正交異性鋼橋面板縱肋與頂板連接焊縫的裂紋擴展特性并建立相應的疲勞壽命評估方法,考慮裂紋擴展模擬方法以及材料特性等因素對于裂紋擴展過程與疲勞壽命預測的影響,以某長江公路大橋重載交通鋼橋面板為研究對象,進行了疲勞模型試驗和理論研究.綜合運用疲勞試驗與斷裂力學數值模擬研究起始于焊根位置裂紋的疲勞壽命評估問題,探明了疲勞裂紋的擴展特性.研究結果表明:基于常幅疲勞加載的壽命預測結果與試驗實測值間的相對誤差小于10%,且預測結果偏于安全;裂紋擴展路徑及裂紋面空間形態等擴展特性與疲勞試驗相吻合;裂紋擴展模擬方法、擴展角計算準則、材料特性和初始裂紋深度是疲勞壽命預測的關鍵影響因素;起始于焊根的疲勞裂紋屬于Ⅰ型主導的復合型裂紋,疲勞壽命評估應考慮Ⅱ型與Ⅲ型裂紋的影響;裂紋面呈現出典型的空間曲面特征,其深度與長度之比介于0.20~0.63之間,最大擴展角為12.7°;疲勞壽命評估結果對于初始裂紋深度取值較為敏感,應結合工程實際確定合理取值.
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