轻型组合桥面板球扁钢纵肋

第49卷第12期

2016年12月土木工程学报CHINACIVILENGINEEＲINGJOUＲNALVol．49Dec．No．122016

轻型组合桥面板球扁钢纵肋-横隔板

连接细节局部应力分析

张士红1，2邵旭东1曹君辉1崔剑峰3胡建华3

（1．湖南大学，湖南长沙410082；2．河南省交通规划设计研究院股份有限公司，河南郑州450052；

3．湖南省交通规划勘察设计院，湖南长沙410008）

提出带球扁钢纵肋的轻型组合桥面板方案。以洞庭湖二桥轻型摘要：为降低正交异性钢桥面板疲劳开裂的风险，

组合桥面板为工程背景，建立钢桁梁局部有限元模型和球扁纵肋-横隔板连接细节的子模型，并基于热点应力法，对

横隔板上开孔孔型和厚度进行了参数分析。研究表明：球扁纵肋-横隔板连接处3个典型疲劳细节的疲劳性能受横

隔板厚度影响显著；综合比较，苹果型开孔的疲劳性能最优。为进一步验证轻型组合桥面板的球扁钢纵肋-横隔板

连接处3个细节的疲劳性能，开展了足尺模型疲劳试验，试验模型采用16mm厚带苹果型开孔的横隔板设计。疲劳

试验中，控制细节（横隔板切口自由边缘）的应力幅为90．6MPa，历经250万次循环加载后，试验模型中典型疲劳细

节均未出现疲劳裂纹。这表明，带球扁钢纵肋的轻型组合桥面板关键细节的疲劳性能良好，能满足洞庭湖二桥的

工程要求。

关键词：轻型组合桥面板；球扁纵肋-横隔板连接细节；疲劳性能；疲劳试验

中图分类号：U443．32文献标识码：A

DOI:10.15951/j.tmgcxb.2016.12.011131X（2016）12-0097-11文章编号：1000-Analysisonlocalstressatbulbflatrib-diaphragmconnectionsin

alightweightcompositebridgedeck

2ZhangShihong1，ShaoXudong1CaoJunhui1CuiJianfeng3HuJianhua3

（1．HunanUniversity，Changsha410082，China；2．HenanProvincialCommunicationsPlanning，

SurveyandDesignInstituteCo．，Ltd．，Zhengzhou450052，China；

3．HunanProvincialCommunicationsPlanning，SurveyandDesignInstitute，Changsha410008，China）

Abstract：Inordertodecreasetheriskoffatiguecrackinginorthotropicsteeldecks，alightweightcompositebridgedeckwithbulbflatribswasproposed．Asatypicalbridgewithlightweightcompositebridgedeck，theSencondDongtingLakeBridgeistakenasanexample，inwhichthelocalfiniteelementmodelsofsteeltrussgirderandthesub-modelsofbulbflatrib-diaphragmconnectionswereestablished．Thentheshapeofcutoutsandthicknessofdiaphragmswereinvestigatedbasedonthehotspotstressmethod．Theresultsshowthatthefatiguepropertiesof3typicaldetailsatbulbflatrib-diaphragmconnectionswereaffectedsignificantlybythethicknessofdiaphragms．Onthebasisofcomprehensivecomparison，itisconcludedthatthefatiguepropertiesofapple-shapedcutoutarethebest．Additionally，fatiguetestwasperformedonafull-scalemodeltoverifythefatiguestrengthof3detailsatbulbflatrib-diaphragmconnectionsinalightweightcompositebridgedeckwith16mmdiaphragmsandapple-shapedcutouts．Inthetest，thefatiguestressrangeforthemostunfavorabledetail，i．e．thefreeedgeofthecutout，was90．6MPaandnofatiguecracksdevelopedafter2．5millionloadingcycles．TheresearchresultsshowthatthekeydetailsinthelightweightcompositebridgedeckwithbulbflatribshavegoodfatigueperformanceandcansatisfythedesignrequirementsofSencondDongtingLakeBridge．Keyword：lightweightcompositebridgedeck；bulbflatrib-diaphragmconnection；fatigueproperty；fatiguetestE-mail：18229973845@163．com

引

交通运输部重大科技专项基金项目：国家自然科学基金（51178177），

（2011318494160）

硕士研究生作者简介：张士红，

07-27收稿日期：2015-言）因正交异性钢桥面板（下文均简称“钢桥面板”轻质、高强、施工快的优点而广泛应用于大中跨度桥梁中［1］。由于内外因素的综合作用，许多在役的钢桥

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