基于裂纹扩展的钢桥面板弧形切口疲劳性能研究

摘要

为研究钢桥面板弧形切口疲劳性能,建立某三跨斜拉桥钢箱梁桥面板有限元节段模型,实现横隔板-纵肋连接焊缝的全过程模拟,分析不同弧形切口形式的残余应力分布。基于扩展有限元方法建立弧形切口细节实体子模型,对钢桥面板弧形切口疲劳性能进行研究。研究结果表明,弧形切口附近区域残余应力较大,峰值达200 MPa以上,在疲劳荷载与残余应力共同作用下弧形切口细节均处于受拉状态;弧形切口细节疲劳裂纹先沿初始裂纹方向向横隔板内部扩展,之后产生不同程度的偏转,欧洲规范推荐切口形式疲劳性能最优,Haibach形式疲劳性能相对较差。在进行钢桥面板设计时应充分考虑焊接残余应力的影响,选取疲劳性能较好的弧形切口形式。