正交异性板U肋与面板焊缝熔透率对该纵向连接焊缝影响的疲劳试验研究

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1、工程试验与研究广东建材2016年第6期正交异性板U肋与面板焊缝熔透率对该纵向连接焊缝影响的疲劳试验研究马宇平(广东省交通规划设计研究院股份有限公司)【摘要1为了研究顶板与U肋焊缝熔透率对正交异性板此部位疲劳性能的影响，设计了两个试件，两者的构造外观完全一样，仅顶板与U肋焊缝熔透率不同。对两个试件进行静载和疲劳加载试验，得到了各个试件在同等应力幅和相同作用次数后的静载应力测试数据。试验结果表明：顶板和u肋焊缝熔透率为87．5％的试件的抗疲劳性能比熔透率为81．25％的试件的抗疲劳性能更优。【关键词】正交异性板；焊缝融透率；疲劳试验；应力幅正交异性钢桥面板由面板、纵肋和横肋组成，

2、三者互为垂直焊接而成，其结构板件众多，受力复杂。且长期承受反复的交通荷载作用。再加上预制、焊接、安装等工艺的误差，在它们服役不久后其钢桥面板便产生了不同程度的疲劳裂纹，并呈现早发性、多发性、再现性的特点。国内外学者对正交异性板进行了大量的疲劳试验和构造细节的研究，并取得了一定的成果。根据日本钢结构委员会厚板焊接接头调查研究分委员会的统计数据Ⅲ并结合国内外的研究成果得知钢桥面板的疲劳问题主要存在于以下部位：①纵肋与面板的纵向连接焊缝；②横隔板u肋交叉处构造；③面板、纵肋现场对接方式；④纵肋、面板及横隔板交接处焊缝的处理方式等等。本试验主要研究正交异性板顶板与u肋焊缝熔透率对第①

3、类构造细节的疲劳性能的影响。1试验目的和内容明由于限位装置的作用对墩底增加的损害可以忽略不计。4结论(1)高铁隔震桥梁增加纵向限位装置拉索后，可以有效降低在大震及超大震作用下桥面的位移，防止落梁的发生。(2)拉索初始间隙设置为50ram，可以在地震动较大时限值桥面的位移，同时对隔震支座的耗能能力影响不大，对墩顶位移略有彳i利影响，墩底弯矩和剪力基本不变。说明拉索在有效保护桥面防落梁的同时，对墩柱的——48本试验重点研究正交异性板项板与U肋焊缝熔透率对该纵向连接焊缝的疲劳性能的影响，从而为正交异性板此类疲劳细节的构造形式提供参考。试验内容包括试验的设计、试验测点的布置和加载方案

4、、试验结果分析。2试验设计实验为某桥正交异性钢桥面板抗疲劳试验研究的模型，所有实验模型的制造工艺和材料性能要求均与实桥一致。试件采用Q345qD，本组试件包括两个试件，两者的构造外观完全一样，仅顶板与U肋焊缝融透率不同，分别为81．25％和87．5％，据此来通过试验研究融透率对该部位疲劳性能的影响。试件采用简支梁的形式，通过张拉钢绞线与地锚连接。试件顶板厚度为18r11I'n，U肋厚度为8mm。试件具体尺寸见图卜图3。影响较小。●【参考文献】[1]桥梁抗震设计细则[S]．北京：人民交通出版社，2008．[2]王岩，王军文，秦洪果，等．桥梁抗震挡块研究进展[J]．世界地震工程，

5、2013，29(S2)：90—96．[3]朱文正，徐忠根隔震桥梁横桥向挡块设计研究[J]．±木工程与管理学报，201I，28(3)：407—411．[4]陈志刚，赵英策．采用拉索减震支座的刚构桥横向抗震性能研究[J]．桥梁建设，2014，2(44)：38—42．[5]龚纬，燕斌．基于减隔震装置的刚构桥地震效应控制方法[J]．城市道桥与防洪，2014，3(3)：61—70．广东建材2016#-g6期工程试验与研究一15∞图1试件立面图(单位：mm)一!』一一一⋯一』、甍√热I．苍二rij习～～————■f基．姗一I∞一I∞一l∞一枷一l∞一l∞一I∞一猢．1720．，图2试件平

6、面图(单位：mm)(a)试件‘L肋大样图(b)试件二L肋大样图图3试件u肋大样图(单位：呻)3试验测点布置和加载方案测点A7与D7布置在顶板下侧U肋内侧板面上且几何位置对称，测点A8与D8布置在顶板下侧U肋内侧板面上且几何位置对称，在试件U肋正上方加载，如图4所示。试件一顶板和U肋焊缝熔透率为81．25％，试件二顶板和U肋焊缝熔透率为87．5％。试验采用MTS793试验系统进行加载并通过高速静态数据采集UCAM一60B采集数据。首先通过多节段模型(30m实桥)的仿真分析并结合实桥的交通量预测数据确定各疲劳细节对应到试验中作用200万次的等效常幅应力幅值(58．8肝a)，再通过

7、对小试件模型的仿真分析计算确定各试件的加载位置及荷载幅值P(208kN)使其产生的应力幅值与200万次的等效常幅应力幅值尽量相近。根据以下方法确定试验静载数值：首先将分配梁加载到，lOkN后所有测试仪器数值归零；然后加载到301(}4并取30kN为静载分级步差，逐级加载到300kN后再逐级卸载到30l(N，在此期间每级加／卸载均应测试应变数据。根据仿真分析结果和实测数据对试件加载的荷载幅值做适当调整，最终确定MTS加载机作动器加载上下限值50～256kN，加载频率6Hz。然后按正弦波方式疲劳加载0万次、