考虑车轮横向分布概率的钢桥面板U肋疲劳性能分析

帅一师 唐翠兰

摘 要：为了评估车轮横向分布对钢桥U肋受力和疲劳性能的影响，本文基于有限元数值模拟方法建立了杭瑞高速洞庭大桥正交异性桥面板局部模型。采用规范疲劳车辆荷载进行横向加载得到U肋构造细节等效应力的变化规律，并计算其疲劳损伤度。为了得出车辆横向分布概率，采用正态函数构造了车辆轮迹横向分布概率的模型，从而得到考虑横向轮迹分布概率的疲劳损伤度计算方法。结果表明：车辆偏距e=-750 mm～750 mm时，U肋各测点等效应力变化比较敏感，车轮横向分布影响显著。当车辆偏距e≥1 500 mm时，U肋测点应力明显降低，影响有限，故可忽略多车效应。考虑车轮横向分布概率后，U肋疲劳损伤度下降明显。对比规范建议的轮迹横向分布概率法疲劳损伤计算结果，本文采用的数学方法计算结果与其相近，最大差值为7.7%，表明了该算法的正确性。

关键词：钢桥面板;U肋;横向分布;疲劳损伤;悬索桥

0 引言

正交異性钢桥面板作为钢结构桥梁主要的桥面形式之一，具有轻质高强等突出优点，广泛应用于桥梁建设中。然而，其显著的疲劳开裂问题降低严重危害了桥梁结构的安全性与耐久性，已成为制约钢结构桥梁可持续发展的瓶颈问题。因此，针对钢结构桥梁进行合理的抗疲劳设计尤为重要，而正确的疲劳应力谱是疲劳分析的核心之一。赵秋等研究了有限元模型网格大小以及疲劳荷载的加载方式对疲劳细节的应力影响规律，同时给出了疲劳细节应力幅的分析方法。……