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纵肋与横隔板交叉构造细节穿透型疲劳裂纹扩展特性及其加固方法研究

卜一之 金通 李俊 张清华

卜一之, 金通, 李俊, 张清华. 纵肋与横隔板交叉构造细节穿透型疲劳裂纹扩展特性及其加固方法研究[J]. 工程力学, 2019, 36(6): 211-218. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.05.0288
引用本文: 卜一之, 金通, 李俊, 张清华. 纵肋与横隔板交叉构造细节穿透型疲劳裂纹扩展特性及其加固方法研究[J]. 工程力学, 2019, 36(6): 211-218. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.05.0288
BU Yi-zhi, JIN Tong, LI Jun, ZHANG Qing-hua. RESEARCH ON PROPAGATION CHARACTERISTICS AND REINFORCEMENT METHOD OF PENETRATING CRACK AT RIB-TO-DIAPHRAGM WELDED JOINTS IN STEEL BRIDGE DECK[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(6): 211-218. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.05.0288
Citation: BU Yi-zhi, JIN Tong, LI Jun, ZHANG Qing-hua. RESEARCH ON PROPAGATION CHARACTERISTICS AND REINFORCEMENT METHOD OF PENETRATING CRACK AT RIB-TO-DIAPHRAGM WELDED JOINTS IN STEEL BRIDGE DECK[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(6): 211-218. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.05.0288

纵肋与横隔板交叉构造细节穿透型疲劳裂纹扩展特性及其加固方法研究

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.05.0288
基金项目: 国家自然科学基金项目(51778533,51878561,51578455,51178394);国家科技支撑计划项目(2011BAG07B03);中央高校基本科研业务费专项资金项目(2682014CX078)
详细信息
    作者简介:

    卜一之(1961-),男,北京人,教授,工学博士,博导,主要从事高性能钢与组合结构桥梁研究(E-mail:yizhibu@163.com);李俊(1987-),男,河南安阳人,博士生,主要从事高性能钢与组合结构桥梁研究(E-mail:lijun410526@163.com);张清华(1975-),男,河南虞城人,教授,博士,博导,主要从事高性能钢与组合结构桥梁研究(E-mail:swjtuzqh@126.com).

    通讯作者: 金通(1991-),男,江西高安人,助理工程师,硕士生,主要从事桥梁结构工程设计研究(E-mail:1137139411@qq.com).
  • 中图分类号: U441.4

RESEARCH ON PROPAGATION CHARACTERISTICS AND REINFORCEMENT METHOD OF PENETRATING CRACK AT RIB-TO-DIAPHRAGM WELDED JOINTS IN STEEL BRIDGE DECK

  • 摘要: 纵肋与横隔板交叉构造细节是正交异性钢桥面板最易发生疲劳开裂的构造细节,通过建立有限元数值模型,采用断裂力学方法,研究栓接角钢加固方式对该处疲劳易损细节穿透型裂纹的加固效果。基于疲劳试验足尺节段模型相对应有限元模型,建立了纵肋与横隔板焊接处穿透型疲劳裂纹模型,针对栓接角钢和纵肋外侧栓接钢板两种加固技术的加固效果进行评估。研究结果表明:钢桥面板纵肋与横隔板交叉构造细节的疲劳裂纹扩展至一定长度后将发展成穿透型裂纹,裂纹面受力复杂,纵肋腹板内外侧疲劳裂纹扩展特性表现的不一样,但是随着裂纹扩展的逐步进行,裂纹尖端的开裂模式均以复合型开裂为主;栓接角钢加固方式主要抑制纵肋与横隔板交叉构造细节易损部位疲劳裂纹的I型开裂,因此能很好地抑制短裂纹的扩展,但对于该细节处以复合形式扩展的穿透型疲劳裂纹的加固效果并不显著;在纵肋外侧栓接半U形钢板的加固方法能有效改善穿透型疲劳裂纹的等效应力强度因子,并且加固之后均保持在裂纹扩展阈值以下,表明该加固方式对穿透型疲劳裂纹有良好加固效果。
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-05-29
  • 修回日期:  2019-01-25
  • 刊出日期:  2019-06-25

纵肋与横隔板交叉构造细节穿透型疲劳裂纹扩展特性及其加固方法研究

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.05.0288
    基金项目:  国家自然科学基金项目(51778533,51878561,51578455,51178394);国家科技支撑计划项目(2011BAG07B03);中央高校基本科研业务费专项资金项目(2682014CX078)
    作者简介:

    卜一之(1961-),男,北京人,教授,工学博士,博导,主要从事高性能钢与组合结构桥梁研究(E-mail:yizhibu@163.com);李俊(1987-),男,河南安阳人,博士生,主要从事高性能钢与组合结构桥梁研究(E-mail:lijun410526@163.com);张清华(1975-),男,河南虞城人,教授,博士,博导,主要从事高性能钢与组合结构桥梁研究(E-mail:swjtuzqh@126.com).

    通讯作者: 金通(1991-),男,江西高安人,助理工程师,硕士生,主要从事桥梁结构工程设计研究(E-mail:1137139411@qq.com).
  • 中图分类号: U441.4

摘要: 纵肋与横隔板交叉构造细节是正交异性钢桥面板最易发生疲劳开裂的构造细节,通过建立有限元数值模型,采用断裂力学方法,研究栓接角钢加固方式对该处疲劳易损细节穿透型裂纹的加固效果。基于疲劳试验足尺节段模型相对应有限元模型,建立了纵肋与横隔板焊接处穿透型疲劳裂纹模型,针对栓接角钢和纵肋外侧栓接钢板两种加固技术的加固效果进行评估。研究结果表明:钢桥面板纵肋与横隔板交叉构造细节的疲劳裂纹扩展至一定长度后将发展成穿透型裂纹,裂纹面受力复杂,纵肋腹板内外侧疲劳裂纹扩展特性表现的不一样,但是随着裂纹扩展的逐步进行,裂纹尖端的开裂模式均以复合型开裂为主;栓接角钢加固方式主要抑制纵肋与横隔板交叉构造细节易损部位疲劳裂纹的I型开裂,因此能很好地抑制短裂纹的扩展,但对于该细节处以复合形式扩展的穿透型疲劳裂纹的加固效果并不显著;在纵肋外侧栓接半U形钢板的加固方法能有效改善穿透型疲劳裂纹的等效应力强度因子,并且加固之后均保持在裂纹扩展阈值以下,表明该加固方式对穿透型疲劳裂纹有良好加固效果。

English Abstract

卜一之, 金通, 李俊, 张清华. 纵肋与横隔板交叉构造细节穿透型疲劳裂纹扩展特性及其加固方法研究[J]. 工程力学, 2019, 36(6): 211-218. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.05.0288
引用本文: 卜一之, 金通, 李俊, 张清华. 纵肋与横隔板交叉构造细节穿透型疲劳裂纹扩展特性及其加固方法研究[J]. 工程力学, 2019, 36(6): 211-218. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.05.0288
BU Yi-zhi, JIN Tong, LI Jun, ZHANG Qing-hua. RESEARCH ON PROPAGATION CHARACTERISTICS AND REINFORCEMENT METHOD OF PENETRATING CRACK AT RIB-TO-DIAPHRAGM WELDED JOINTS IN STEEL BRIDGE DECK[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(6): 211-218. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.05.0288
Citation: BU Yi-zhi, JIN Tong, LI Jun, ZHANG Qing-hua. RESEARCH ON PROPAGATION CHARACTERISTICS AND REINFORCEMENT METHOD OF PENETRATING CRACK AT RIB-TO-DIAPHRAGM WELDED JOINTS IN STEEL BRIDGE DECK[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(6): 211-218. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.05.0288
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