留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

材料劣化对钢-混凝土组合梁桥焊缝疲劳性能的影响

刘浪 张西东

刘浪, 张西东. 材料劣化对钢-混凝土组合梁桥焊缝疲劳性能的影响[J]. 钢结构(中英文), 2022, 37(6): 9-17. doi: 10.13206/j.gjgS21080901
引用本文: 刘浪, 张西东. 材料劣化对钢-混凝土组合梁桥焊缝疲劳性能的影响[J]. 钢结构(中英文), 2022, 37(6): 9-17. doi: 10.13206/j.gjgS21080901
Lang Liu, Xidong Zhang. Effect of Material Degradation on Fatigue Properties of Steel-Concrete Composite Bridge Welds[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2022, 37(6): 9-17. doi: 10.13206/j.gjgS21080901
Citation: Lang Liu, Xidong Zhang. Effect of Material Degradation on Fatigue Properties of Steel-Concrete Composite Bridge Welds[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2022, 37(6): 9-17. doi: 10.13206/j.gjgS21080901

材料劣化对钢-混凝土组合梁桥焊缝疲劳性能的影响

doi: 10.13206/j.gjgS21080901
基金项目: 

国家自然科学基金项目(51708069)

重庆市基础研究与前沿探索项目(cstc2018jcyjA2535)。

详细信息
    作者简介:

    刘浪,女,1985年出生,博士,副教授。Email:yilupaolai2008@163.com

Effect of Material Degradation on Fatigue Properties of Steel-Concrete Composite Bridge Welds

  • 摘要: 为研究材料劣化对钢-混凝土组合梁桥焊缝疲劳性能的影响,根据钢筋锈蚀规律、混凝土强度时变规律和钢材腐蚀规律,计算钢筋和钢板失重率、混凝土时变强度,利用ANSYS软件建立劣化梁桥有限元模型,以主梁跨中腹板与下翼缘交接处的焊缝节点为研究对象,首先在AASHTO标准疲劳车作用下,提取不同劣化工况下主梁焊缝节点的应力时程,探讨材料劣化对节点应力的影响;然后基于Miner线性累计损伤理论计算不同劣化年限下的疲劳损伤发展曲线,分析材料劣化对疲劳损伤曲线的影响,探讨车辆通行时桥梁最大应力幅与等效应力循环次数的变化规律;最后定义疲劳损伤比,研究材料劣化对组合梁桥焊接细节疲劳损伤的影响。
    结果表明:焊缝节点区域的应力易受到材料劣化的影响,焊缝节点的应力值随劣化年限的增加而增大,且越接近加载位置应力值越大;桥梁焊接细节的疲劳损伤发展曲线呈现线性增长趋势,材料劣化会导致疲劳细节的疲劳损伤累积加速,在达到设计基准期时,疲劳损伤值的最大增幅达到7.5倍;最大应力幅对材料劣化更加敏感,疲劳细节产生的最大应力幅增长率呈递增趋势,在100 a劣化工况时,4个节点的应力幅增长率与未劣化时相比分别达到了10.4%,13.6%,8.5%及14.7%,但等效应力循环次数的增长率未呈现明显规律;疲劳损伤比随劣化时长非线性增长,在劣化时间为100 a时,梁桥中4个节点的疲劳损伤比较未劣化时分别为7.0,7.4,6.4以及7.52,且结构劣化程度越大,疲劳损伤比的非线性程度越高。
  • [1] 《中国公路学报》编辑部.中国桥梁工程学术研究综述·2021[J].中国公路学报,2021,34(2):1-97.
    [2] 秦世强,黄春雷,张佳斌,等.基于应力监测的钢-UHPC组合桥面和环氧沥青钢桥面疲劳性能对比[J].东南大学学报(自然科学版),2021,51(1):61-70.
    [3] Mashayekhi M, Santini-Bell E.Fatigue assessment of a complex welded steel bridge connection utilizing a three-dimensional multi-scale finite element model and hotspot stress method[J].Engineering Structures, 2020,214:50-66.
    [4] 王伟,周尚猛,王亚飞.U肋设小隔板和支撑板的正交异性板疲劳性能试验研究[J].桥梁建设,2020,50(3):58-63.
    [5] 刘青茹,吉伯海,姚悦,等.基于有限元的钢板组合梁桥加劲肋连接细节疲劳应力特征[J] [2021-08-04].南京工业大学学报(自然科学版),2021,43(3):1-9.2021-08-04:1-9
    [6] 占玉林,斯睿哲,臧亚美.混凝土桥梁耐久性2020年度研究进展[J].土木与环境工程学报(中英文),2021,43(增刊1):100-106.
    [7] 袁阳光,陈笑,韩万水,等.在役混凝土桥梁非平稳抗力劣化模型建立与更新[J].中国公路学报,2019,32(12):145-155.
    [8] 孙莉,刘钊.2000~2008年美国桥梁倒塌案例分析与启示[J].世界桥梁,2009(3):46-49.
    [9] 彭建新,邵旭东,张建仁.气候变化、CO2排放及其对碳化腐蚀的钢筋混凝土开裂和时变可靠度的影响[J].土木工程学报,2010,43(6):74-81.
    [10] Li L, Li Y, Shi W, et al. Deterioration of fatigue strength of bolted connection plates under combined corrosion and fatigue[J]. Journal of Constructional Steel Research, 2021, 179:10655942-58.
    [11] 黄云,张清华,郭亚文,等.钢桥面板纵肋与横隔板焊接细节表面缺陷及疲劳效应研究[J].工程力学,2019,36(3):203-213

    ,223.
    [12] 张清华,崔闯,卜一之,等.钢结构桥梁疲劳2019年度研究进展[J].土木与环境工程学报(中英文),2020,42(5

    ):147-158.
    [13] Alencar G, de Jesus A M P, Calçada R A B, et al. Fatigue life evaluation of a composite steel-concrete roadway bridge through the hot-spot stress method considering progressive pavement deterioration[J]. Engineering Structures, 2018, 166:46-61.
    [14] 牛荻涛.混凝土结构耐久性与寿命预测[M].北京:科学出版社,2003.
    [15] 李杉,李旺鹏,唐文水,等.锈蚀钢筋压屈应力-应变本构关系模型研究[J].华中科技大学学报(自然科学版),2021,49(6):98-102.
    [16] 吴庆,袁迎曙.锈蚀钢筋力学性能劣化规律试验研究[J].土木工程学报,2008(12):42-47.
    [17] 张春涛,李正良,王汝恒.腐蚀和疲劳耦合作用下Q345角钢拟静力试验研究[J].上海交通大学学报,2018,52(2):152-162.
    [18] 张振浩,陈济功,朱迅.基于神经网络的斜拉桥钢箱梁局部连接细节腐蚀疲劳可靠度研究[J].中国公路学报,2019,32(12):186-196.
    [19] Kayser J R, Nowak A S. Capacity loss due to corrosion in steel-girder bridges[J]. Journal of Structural Engineering, 1989, 115(6):1525-1537.
    [20] Komp M E. Atmospheric corrosion ratings of weethering steels-calculation and significance[J]. Materials Performance, 1987, 26(7):42-44.
    [21] Lu D, Yan W, Lei N. A simple corrosion fatigue design method for bridges considering the coupled corrosion-overloading effect[J]. Engineering Structures, 2019, 178(11):309-317.
    [22] 曹琛,郑山锁,胡卫兵,等.大气环境腐蚀下钢结构力学性能研究综述[J].材料导报,2020,34(11):11162-11170.
    [23] Wang W, Deng L, Shao X. Fatigue design of steel bridges considering the effect of dynamic vehicle loading and overloaded trucks[J]. Journal of Bridge Engineering, 2016, 21(9):040160481-12.
    [24] AASHTO. Stamdard specification for highway bridges[S].Washington D C:AASHTO, 2012.
    [25] Hahin C. Effects of corrosion and fatigue on the load-carrying capacity of structural and reinforcing steel[R]. Illinois:Dept. of Transportation, Bureau of Materials and Physical Research, 1994.
    [26] Schilling C G. Stress cycles for fatigue design of steel bridges[J]. Journal of Structural Engineering, 1984, 110(6):1222-1234.
    [27] 朱劲松,香超,祁海东.考虑车桥耦合效应的大跨悬索桥钢-混组合梁疲劳损伤评估[J].振动与冲击,2021,40(5):218-229.
    [28] Kwon K, Frangopol D M, Soliman M. Probabilistic fatigue life estimation of steel bridges by using a bilinear S-N approach[J]. Journal of Bridge Engineering, 2012, 17(1):58-70.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  249
  • HTML全文浏览量:  61
  • PDF下载量:  16
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-08-09
  • 网络出版日期:  2022-09-02

目录

    /

    返回文章
    返回