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腐蚀环境下钢箱梁开口肋钢桥面板疲劳退化机理和寿命研究

陈荣海 何成凑 叶钦淋 周张杰 张铁怀 赵秋

陈荣海, 何成凑, 叶钦淋, 周张杰, 张铁怀, 赵秋. 腐蚀环境下钢箱梁开口肋钢桥面板疲劳退化机理和寿命研究[J]. 钢结构(中英文), 2026, 41(4): 1-9. doi: 10.13206/j.gjgS25062402
引用本文: 陈荣海, 何成凑, 叶钦淋, 周张杰, 张铁怀, 赵秋. 腐蚀环境下钢箱梁开口肋钢桥面板疲劳退化机理和寿命研究[J]. 钢结构(中英文), 2026, 41(4): 1-9. doi: 10.13206/j.gjgS25062402
Ronghai Chen, Chengcou He, Qinlin Ye, Zhangjie Zhou, Tiehuai Zhang, Qiu Zhao. Research on Fatigue Degradation Mechanism and Service Life of Orthotropic Steel Box Girder Bridge Decks with Open Ribs in Corrosive Environments[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2026, 41(4): 1-9. doi: 10.13206/j.gjgS25062402
Citation: Ronghai Chen, Chengcou He, Qinlin Ye, Zhangjie Zhou, Tiehuai Zhang, Qiu Zhao. Research on Fatigue Degradation Mechanism and Service Life of Orthotropic Steel Box Girder Bridge Decks with Open Ribs in Corrosive Environments[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2026, 41(4): 1-9. doi: 10.13206/j.gjgS25062402

腐蚀环境下钢箱梁开口肋钢桥面板疲劳退化机理和寿命研究

doi: 10.13206/j.gjgS25062402
详细信息
    作者简介:

    陈荣海,高级工程师,主要从事土木工程方向研究。

    通讯作者:

    张铁怀,硕士,3341709823@qq.com。

Research on Fatigue Degradation Mechanism and Service Life of Orthotropic Steel Box Girder Bridge Decks with Open Ribs in Corrosive Environments

  • 摘要: 为了研究滨海地区钢箱梁开口肋钢桥面板的疲劳性能,采用断裂力学分析方法和有限元模拟,以开口肋正交异性钢桥面板顶板-T肋为研究对象,采用简化的腐蚀模型,联合ABAQUS和FRANC3D考察裂纹在蚀坑内萌生、跨越蚀坑边缘以及在蚀坑外扩展全过程的应力强度因子幅值分布规律,模拟了不同腐蚀状态下初始裂纹的扩展路径、形态及速率。此外,分析了腐蚀环境下不同顶板厚度以及蚀坑大小变化对顶板-T肋构造细节疲劳性能的影响。结果表明:蚀坑对裂纹尖端应力强度因子幅值的影响具有明显阶段性,在裂纹位于蚀坑内部及刚刚跨越蚀坑边缘的短暂时期,其影响最为剧烈,裂纹前缘两侧端部的应力强度因子幅值激增至原幅值的2.96倍,一旦裂纹远离蚀坑,其影响迅速减弱;腐蚀模型疲劳寿命远低于未腐蚀模型,当裂纹扩展到临界尺寸即顶板厚度一半时,50 a腐蚀模型的疲劳寿命(340.3万次)约仅为未腐蚀模型的疲劳寿命(666.0万次)的51%,腐蚀模型裂纹扩展到相同深度8 mm时的寿命(368.9万次)也明显低于未腐蚀模型的疲劳寿命,表明腐蚀显著加速了裂纹扩展速率;增加顶板厚度可极大改善疲劳性能,顶板厚度从12 mm增至20 mm时,裂纹扩展至临界尺寸的疲劳寿命大幅提升了1866.5%,裂纹扩展平均寿命提升了968.6%,这充分说明增加顶板厚度能有效降低焊接处的应力水平,是提高抗疲劳性能最有效的结构措施;腐蚀对疲劳寿命的削弱作用主要集中在腐蚀的初期阶段,腐蚀年限从0增至30 a,临界点疲劳寿命急剧下降47.1%,裂纹扩展平均寿命下降40.9%,腐蚀年限从30 a增至100 a,临界点疲劳寿命仅再下降4.0%,裂纹扩展平均寿命略有回升(增加16.5%,可能与后期蚀坑处应力集中现象减弱有关),这表明有无腐蚀对顶板-T肋疲劳构件的裂纹扩展寿命的影响较为显著,但腐蚀年限大小对裂纹扩展寿命的影响较小。
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  • 收稿日期:  2025-06-24

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