基于数值仿真的钢桁桥疲劳分析及剩余寿命评估

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1、公路交通技术2013年10月第5期TechnologyofHighwayandTransportOct．2013No．5基于数值仿真的钢桁桥疲劳分析及剩余寿命评估何利，王福敏，耿波。，高珍(1．重庆交通大学土木建筑学院，重庆400074；2．招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆400067)摘要：我国在桥梁建设早期，修建了大量钢桁架桥梁。随着我国交通事业的快速发展，车辆数量和载重量都有较大增加，有些老桥在重载反复作用下出现了严重的疲劳现象。结合重庆嘉陵江牛角沱大桥实际X-程，采用MidasFEA有限元软件，对节点和杆件进行数值模拟，分析对比应力在未修正和修正情况下

2、的疲劳循环次数，并利用杆件的疲劳应力谱和应力一寿命(5一Ⅳ)曲线计算桥梁的剩余寿命。关键词：数值仿真；疲劳分析；剩余寿命评估文章编号：1009—6477(2013)05—0099—04中图分类号：(／448．36文献标识码：AAnalysisforFatigueandEvaluationforResiduaILifeofSteelTrussBridgesBasedonNumericaISimulationHELi，WANGFumin，GENGBo，GAOZhenAbstract：InearlystageofbridgeconstructioninChina，alar

3、genumberofsteeltrussbridgeswerebuilt．Withrapiddevelopmentofournationaltransportationindustry，bothquantityandweightofvehicleshaveincreasedgreatly，someoldbridgesshowedseriousfatigue．IncombinationwithpracticalprojectofChongqingJialingRiverNiujiaotuoBridge，thispaperperformsnumericalsimulat

4、ionfornodesandrodpiecesbymeansofmidasFEAfiniteelementsoftware，analyzesandcomparescycletimesoffatigueintheeasesofcorrectedanduncorrectedstress，andcalculatesresiduallifeofthebridgebymeansoffatiguestressspectrumandstress-life(S-N)curveofrodpieces．Keywords：numericalsimulation；fatigueanalys

5、is；evaluationforresiduallife随着我国公路交通运输事业的快速发展，汽车运必要对该桥在车辆荷载作用下的疲劳状况与剩余寿行速度不断提高，车辆荷载不断增大，交通密度也不命进行评估，为桥梁的后期维修养护提供可靠依据。断增加，致使早期建造的钢桥在超负荷运行下的疲劳本文采用数值模拟的方法对该钢桁架桥梁进行疲劳失效问题日益明显，使用寿命急剧缩短，损坏和倒塌分析和剩余寿命评估，以探讨桥梁构件的实际安全风险增加。最近一起疲劳事故发生在2001年，四川储备。宜宾金沙江桥连续桥面两端的短吊杆先后断裂，局部桥面坠落江中。疲劳对结构物的危害是巨大的，世界1工程概况各

6、国对疲劳问题均展开了深入研究。实践证明，有限重庆嘉陵江牛角沱大桥于1966年建成通车，其元技术的快速发展使数值仿真成为一种有效可靠的立面见图1。主桥为铆合钢桁架双悬臂桥，采用钢分析方法，它不仅能模拟构件在受力过程中的变化，和混凝土板组合桥面板；引桥为钢筋混凝土简支T而且能对构件的变形和损伤进行详细描述，因此有限型梁桥。该桥全长600．56m，主跨长88m，跨径组元仿真为剩余疲劳寿命评估提供了新的技术手段。合主桥为68m+80m+88m+80m+68m，引桥为7X重庆嘉陵江牛角沱大桥已运营了46年，随着交21．5m。主桥1号、3号、5号孔为吊孔钢桁梁(简称通量、车辆荷

7、载和车速的大幅提高，主桥钢构件出现吊梁)，2号、4号孔为双悬臂简支钢桁梁(简称锚了疲劳损伤和变形现象。为判断了解该桥目前结构梁)。原设计荷载：汽车一18级，挂车一80，人群4．0的实际工作状况，保证其在使用过程中的安全性，有kN／m。该桥杆件断面和节点构造见图2。收稿日期：2013—03—27作者简介：何利(1987一)，女，重庆市人，在读研究生102公路交通技术2013生力复杂，是多根杆件应力综合的结果。但总体上节点的循环次数大于200万次，表明节点的抗疲劳性能良好。3)受力最不利的38号杆件其疲劳剩余寿命评估的结果为46．82年。4)评估是在现有技术条件、交