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《正交异性钢桥面铺装层疲劳寿命的断裂力学分析_黄卫》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第39卷第9期土木工程学报Vol.39No.92006年9月CHINACIVILENGINEERINGJOURNALSep.2006正交异性钢桥面铺装层疲劳寿命的断裂力学分析1112黄卫林广平钱振东刘振清(1.东南大学,江苏南京210096;2.交通部公路科学研究所,北京100088)摘要:计算和分析正交异性钢桥面铺装层表面裂缝应力强度因子,在此基础上应用Paris扩展公式预测铺装层疲劳寿命。将奇异单元布置在铺装层表面裂缝前沿,建立正交异性钢桥面系三维断裂力学有限元模型,计算铺装层表面裂缝的应力强度因子;分析裂缝应力强度因子随轴
2、载作用位置的变化规律,确定了带裂缝铺装层轴载作用的最不利荷位;以最不利荷位作为轴载作用的标准荷位,计算应力强度因子随裂缝扩展深度的变化,并数值拟合得到了应力强度因子与裂缝深度的关系式;将应力强度因子的深度关系式代入Paris公式,积分得到铺装层的疲劳寿命。计算结果表明,基于钢桥面铺装层带裂缝工作的事实,应用断裂力学方法预测钢桥面铺装层疲劳寿命是可行的。关键词:正交异性钢桥面板;钢桥面铺装;断裂力学;应力强度因子;Paris公式;疲劳寿命中图分类号:U443.33文献标识码:A文章编号:1000-131X(2006)09-0112
3、-06Fracture-mechanicsanalysisofthefatiguelifeofthepavementonorthotropicsteelbridgedecks1112HuangWeiLinGuangpingQianZhendongLiuZhenqing(1.South-eastuniversity,Nanjing210096,China;2.ResearchInstituteofHighway,MinistryofCommunications,Beijing100088,China)Abstract:Thestr
4、essintensityfactor(SIF)forthesurfacecrackofthepavementonorthotropicsteelbridgedecksiscalculatedandanalyzed.TheParis’formulaisemployedtoforecastthefatiguelifeofthepavement.Athree-dimen-sionalfracture-mechanicsfiniteelementmodeloforthotropicsteelbridgedecksystemsisdeve
5、loped.AccordingtothechangeintheSIFwiththechangeintheloadingpositionoftheaxle-load,theworstloadingpositionoftheaxle-loadonthecrackingpavementofthesteelbridgedeckisdetermined,thechangeintheSIFwiththechangeinthecrackdepthisanalyzed,andtherelationshipbetweentheSIFandthec
6、rackdepthisestablished.TheexpressionoftheSIFissubstitutedintotheParis’formula,andthefatiguelifeofthepavementiscalculatedbyusinganintegraloftheParis’formula.Theresultindicatesthatfracturemechanicscanbeemployedtoforecastthefatiguelifeofthepave-mentonorthotropicsteelbri
7、dgedecks.Keywords:orthotropicsteelbridgedeck;pavingofsteelbridgedeck;fracturemechanics;stressintensityfactor;Paris’formula:fatiguelifeEmail:lgp215@sohu.com箱梁桥建设的一道技术难题。因其复杂的受荷条件,引言钢桥面铺装层的早期损害问题非常普遍,严重地影响了桥梁功能的发挥和桥梁的使用寿命。疲劳开裂是钢正交异性钢桥面铺装设计一直是困扰着大跨径钢[1-2]桥面铺装层最主要的破坏形式之一
8、。基金项目:国家自然科学基金项目(50578038)、教育部博士点基金经过碾压、大幅降温、养护等一系列过程,钢桥项目(20050286008)面铺装层在投入使用之前即带有裂缝之类的缺陷,这作者简介:黄卫,教授些缺陷破坏了铺装层结构的完整性,带缺陷的铺装层收稿日期
