鋼箱梁焊縫強度及疲勞驗算模板

1、榕江大橋全橋結(jié)構(gòu)仿真分析專題報告分報告 ( 五)鋼箱梁焊縫強度及疲勞驗算廣東潮惠高速公路有限公司上海貝英吉工程咨詢有限公司2015-04-20目錄1 概述 .11.1工程概況 .11.1.1項目概況 .11.1.2主要技術(shù)標準 .11.1.3主橋設(shè)計方案 .21.2專題研究內(nèi)容 .51.3分報告內(nèi)容和計算分析方法 .62 分析參數(shù)和計算方法 .82.1技術(shù)標準和規(guī)范 .82.2計算參數(shù) .82.2.1材料性能參數(shù) .82.2.2計算荷載 .92.3疲勞計算方法 .113 鋼箱梁標準段焊縫疲勞性能分析 .143.1計算模型 .143.2計算結(jié)果分析 .153.3本章結(jié)論 .19i榕江大橋全橋結(jié)構(gòu)

2、仿真分析專題報告（六）關(guān)鍵部位疲勞受力性能分析1 概述1.1 工程概況項目概況榕江大橋是廣東省潮州至惠州高速公路 （潮汕機場進場路共線段） 的重要節(jié)點工程，大橋方案受到兩岸大堤、通航凈空、機場控高、河床斷面形式及水文情況、防撞、防洪、抗震、抗風、耐久性、景觀和環(huán)保等條件的復雜影響。橋型方案約束條件多，且相互制約，設(shè)計工作難度較大。初步設(shè)計中對 6 種矮塔斜拉橋方案（變截面鋼 -砼混合梁固結(jié)體系矮塔斜拉橋方案、變截面鋼箱梁支承體系矮塔斜拉橋方案、 變截面鋼箱梁雙索面半飄體系矮塔斜拉橋方案、 等截面混合梁矮塔斜拉橋方案、 等截面鋼砼疊合梁矮塔斜拉橋方案、等截面混合梁高低塔矮塔斜拉橋方案）進行了技術(shù)

3、、經(jīng)濟比選，最終選定了結(jié)構(gòu)體系上最合理的主跨 380m 的等截面鋼砼混合主梁斜拉橋方案。在各項設(shè)計控制條件中， 機場控高和通航凈空成為限制榕江大橋主橋設(shè)計的最主要條件。 在現(xiàn)有條件下， 榕江大橋索塔較矮， 橋面以上的索塔高度只有50m左右，索塔高度與跨徑的比例介于傳統(tǒng)斜拉橋與矮塔斜拉橋之間，稱為低塔斜拉橋。這種橋型是最大特點是斜拉索與水平面間的夾角較小，斜拉索的水平分力較大，拉索利用率比傳統(tǒng)斜拉橋要低，索塔受到的水平力作用也較大。較為新穎的低塔斜拉橋橋型結(jié)構(gòu)形式， 以及鋼砼混合主梁、桁腹式鋼箱梁、整體鋼錨箱式索塔錨固區(qū)等構(gòu)造形式的采用，使得榕江大橋主橋在設(shè)計、施工、運營過程中體現(xiàn)出一系列新特性

4、，設(shè)計難度較大。主要技術(shù)標準（1）公路等級：六車道高速公路（2）荷載標準：公路 -級（3）設(shè)計速度： 100km/h（4）橋梁設(shè)計基準期： 100 年1榕江大橋全橋結(jié)構(gòu)仿真分析專題報告（六）關(guān)鍵部位疲勞受力性能分析（5）橋面寬度： 33.5m，其中行車道寬2×（ 3×3.75）m（6）設(shè)計洪水頻率： 1/300（7）主橋設(shè)計水位：最高設(shè)計水位： 4.31m（國家 85 高程，下同）最高設(shè)計通航水位： 2.89m最低設(shè)計通航水位： -0.64m（8）通航凈空尺度：主航道凈347×38 米，單孔雙向通航（9）地震動峰值加速度：0.183g（ 50 年 10%）（10）

5、 抗震設(shè)防標準：榕江大橋抗震設(shè)防類別為A 類，抗震設(shè)防目標： E1地震作用（中震，重現(xiàn)期約為475 年）一般不受損壞或不需修復可繼續(xù)使用，E2 地震作用（大震，重現(xiàn)期約為2000 年）可發(fā)生局部輕微損傷，不需修復或經(jīng)簡單修復可繼續(xù)使用。（11）船撞力：主墩橫橋向設(shè)計撞擊力為36MN ，輔助墩橫橋向設(shè)計撞擊力為 12.7MN ，縱橋向防撞力取橫橋向50%。（12）抗風設(shè)計標準：使用階段設(shè)計重現(xiàn)期為100 年，基本風速 39.4m/s；施工階段設(shè)計重現(xiàn)期為30 年，基本風速 33.0m/s。主橋設(shè)計方案1總體設(shè)計本橋采用雙塔混合梁斜拉橋，跨徑布置為 60+70+380+70+60=640m。中跨及

6、次邊跨主梁采用流線型扁平鋼箱梁， 邊跨采用流線型扁平混凝土箱梁， 鋼混結(jié)合點設(shè)置在輔助墩墩頂處；中跨及邊跨均布設(shè)斜拉索，斜拉索采用準輻射形布置，雙索面，在主梁外側(cè)錨固。 索塔采用門式框架索塔， 塔柱為鋼筋混凝土構(gòu)件， 上、下橫梁均為預應力混凝土構(gòu)件， 橫梁底緣皆呈圓弧線形的變高度結(jié)構(gòu)； 塔柱斷面形式考慮了結(jié)構(gòu)受力需要和建筑景觀效果的要求。全橋采用半漂浮體系。 在橋塔下橫梁處設(shè)置豎向球型鋼支座， 縱向活動，橫橋向設(shè)帶有橫向靜力限位功能的 E 型鋼阻尼器裝置，為控制順橋向位移和地震效應，縱向同時設(shè)置帶靜力限位功能的粘滯阻尼器裝置； 過渡墩和輔助墩設(shè)置豎2榕江大橋全橋結(jié)構(gòu)仿真分析專題報告（六）關(guān)鍵部

7、位疲勞受力性能分析向球型鋼支座，縱向活動，橫橋向設(shè)帶有橫向靜力限位功能的E 型鋼阻尼器裝置。圖 1-1 為主橋橋型布置圖。圖 1-1 主橋橋型布置圖2主梁榕江大橋主橋采用鋼箱梁和混凝土箱梁的混合梁結(jié)構(gòu)， 鋼混結(jié)合段設(shè)置在邊跨輔助墩墩頂位置附近。主梁鋼箱梁部分采用帶風嘴的整體式扁平流線型斷面， 其標準斷面見圖 1-2。鋼箱梁全寬 38.7m，頂寬 34.7m（不含風嘴），底板寬 19.2m，梁高 3.5m，風嘴長度 2.0m。箱梁內(nèi)設(shè)置 2 道桁架式中腹板（索塔兩側(cè)附近加強為實腹式中腹板） ，間距 14m。斜底板同時兼底板、腹板的功能，拉索錨固于邊腹板。根據(jù)構(gòu)造不同，全橋鋼箱梁劃分為 AE、 O

8、 和 J 共 7 種類型， 39 個梁段。其中 O 梁段和 A 梁段為索塔附近無索區(qū)梁段， J 梁段為鋼混結(jié)合梁段，長度為12.11m，均在支架上安裝； B 梁段為過渡梁段， C 梁段為長 15m 的標準梁段， D 梁段為長 12m 的標準梁段， E 梁段為主跨跨中合龍段，長度為 10.5m，均采用橋面吊機安裝。圖1-2 鋼箱梁標準斷面圖混凝土梁外形同鋼箱梁外形保持一致，混凝土箱梁標準斷面如圖1-3 所示，采用單箱三室截面， 由于鋼箱梁與混凝土箱梁鋪裝層高度不同，為保證結(jié)構(gòu)整體3榕江大橋全橋結(jié)構(gòu)仿真分析專題報告（六）關(guān)鍵部位疲勞受力性能分析外觀高度相同，混凝土箱梁梁高采用3.459m（沿中心線

9、處）?；炷料淞簲嗝嫒珜?38.7m，頂面寬 36.7m，底面寬 19.2m。綜合邊跨壓重、預應力布置等因素考慮，混凝土梁段頂板厚度均采用 30cm，底板厚度采用 28cm，腹板厚 50cm。圖 1-3 混凝土箱梁標準斷面圖3索塔索塔采用雙柱門型框架塔， 塔柱為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 下橫梁和上橫梁為預應力混凝土結(jié)構(gòu)。圖1-4 為索塔一般構(gòu)造圖。自承臺頂?shù)剿?，塔柱總高度?4.35m，塔頂高程為 95.85m，橋面以上高度為51.06m。圖 1-4 混凝土索塔一般構(gòu)造圖4榕江大橋全橋結(jié)構(gòu)仿真分析專題報告（六）關(guān)鍵部位疲勞受力性能分析4基礎(chǔ)（1）主塔墩基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁， 每個承臺下設(shè) 24根 3.

10、0m-2.5m的變截面鉆孔灌注樁，梅花形布置，按支承樁設(shè)計，樁尖進入中風化或微風化花崗巖。樁基根據(jù)持力層巖面高差， 設(shè)計成不等樁長。 承臺平面呈圓端啞鈴型， 由兩個分離的承臺通過系梁連接而成。承臺采用有底鋼套箱施工。（2）輔助墩基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，每個承臺下設(shè) 8根2.5m的鉆孔灌注樁，矩形布置，按摩擦樁設(shè)計。輔助墩位于水中，墩身設(shè)計時考慮船撞因素，采用整體式矩形承臺、分離式墩柱。墩身采用薄壁空心墩。承臺采用有底鋼套箱施工。輔助墩采用防撞護弦進行防撞。（3）過渡墩基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，按摩擦樁設(shè)計。潮州側(cè)承臺下設(shè) 14根 2.0m的鉆孔灌注樁， 梅花形布置； 惠州側(cè)承臺下設(shè) 14根 2.0m的鉆

11、孔灌注樁， 矩形布置。樁基根據(jù)樁周土層層面高差， 設(shè)計成不等樁長。 潮州側(cè)過渡墩采用六邊形承臺，惠州側(cè)過渡墩承臺平面呈啞鈴型， 由兩個分離的承臺通過系梁連接而成。過渡墩承臺采用開挖基坑法施工。5斜拉索全橋共 2×4×12=96 根斜拉索，最長約 186.3 米，最大規(guī)格為 PES7-301，根據(jù)索力分為 PES7-139、PES7-151、PES7-163、PES7-187、PES7-211、PES7-223、PES7-241、PES7-253、 PES7-283、PES7-301 共 10 種規(guī)格。疲勞應力幅值均為200MPa。減震措施方面，本橋采用阻尼器、氣動措施并用的

12、綜合減振方案。1.2 專題研究內(nèi)容針對榕江大橋主橋方案的設(shè)計要點， 全橋結(jié)構(gòu)仿真分析專題包括以下幾個方面的研究內(nèi)容：1. 基于全橋三維模型的施工仿真分析建立全橋空間桿系有限元模型，模擬實橋施工順序和使用狀態(tài)下的荷載環(huán)境，對本橋合理成橋狀態(tài)和成橋索力提出優(yōu)化意見，評價結(jié)構(gòu)的極限承載能力和運營狀態(tài)下的靜力性能， 建立結(jié)構(gòu)全施工過程的仿真分析和優(yōu)化，重點關(guān)注邊跨混凝土主梁的抗裂性能，對結(jié)構(gòu)的動力性能和整體穩(wěn)定性能進行研究。2. 鋼混結(jié)合段局部應力分析5榕江大橋全橋結(jié)構(gòu)仿真分析專題報告（六）關(guān)鍵部位疲勞受力性能分析建立鋼混結(jié)合段的空間實體有限元模型，模擬使用階段的多種最不利受力工況，對鋼混結(jié)合段的空間

13、應力分布特性和構(gòu)件的局部穩(wěn)定性能分別進行研究，并對局部構(gòu)造進行相應優(yōu)化。3. 索塔及索梁錨固區(qū)局部應力及疲勞性能分析建立索塔及索塔錨固區(qū)的空間實體有限元模型， 模擬使用階段的索力最大的受力形態(tài)，對索塔錨固區(qū)鋼錨箱的空間應力分布特性和構(gòu)件的局部穩(wěn)定性能分別進行研究，并對混凝土橋塔的抗裂性能進行分析研究。對混凝土索梁錨固區(qū)應力分布及受力安全性進行驗算， 關(guān)注重點部位的疲勞性能。 對鋼梁索梁錨固區(qū)的鋼錨箱（含焊縫）或耳板（含焊縫）的應力、疲勞強度進行驗算，以對鋼錨箱或耳板進行優(yōu)化，并提出優(yōu)化建議。4. 鋼箱梁空間應力分布特性建立桁腹式鋼箱梁標準段的精細化空間實體有限元模型， 模擬使用階段的多種最不利

14、受力工況， 對鋼箱梁標準段的空間應力分布特性和構(gòu)件的局部穩(wěn)定性能分別進行研究，并對局部構(gòu)造進行相應優(yōu)化。研究鋼箱梁頂?shù)装宓募袅F(xiàn)象，并對施工過程（包括橋面吊機、 風等）作用下箱梁應力及穩(wěn)定性進行研究。最后，對鋼箱梁標準階段的關(guān)鍵構(gòu)造的疲勞性能進行研究，優(yōu)化焊縫的構(gòu)造設(shè)計。5. 鋼箱梁焊縫強度及疲勞驗算在鋼箱梁空間應力分析的基礎(chǔ)上，對焊縫的強度和疲勞特性進行專門的研究，對焊縫的設(shè)計提供設(shè)計優(yōu)化意見。主要的研究內(nèi)容包括鋼箱梁的關(guān)鍵焊縫強度驗算和疲勞驗算，對鋼箱梁焊縫設(shè)計和應力分布結(jié)果提出優(yōu)化意見。1.3 分報告內(nèi)容和計算分析方法本冊為分報告（五），分報告內(nèi)容為鋼箱梁焊縫強度及疲勞驗算。由于鋼箱梁

15、承受直接承受全橋活載和索力，并且鋼箱梁構(gòu)造復雜，橋面板、桁腹板及加勁肋的連接方式在全橋空間桿系有限元模模型中難以精確模擬，導致焊縫的受力復雜，存在著應力集中的現(xiàn)象。為保證鋼箱梁標準段焊縫受力安全、合理，疲勞性能足夠，有必要對該部分進行實體有限元模擬計算分析。6榕江大橋全橋結(jié)構(gòu)仿真分析專題報告（六）關(guān)鍵部位疲勞受力性能分析參照榕江大橋主跨標準段細部構(gòu)造設(shè)計，建立桁腹式鋼箱梁標準段的空間實體有限元模型。 重點研究關(guān)鍵結(jié)構(gòu)焊縫在各種不利荷載作用下受力安全，并進行相關(guān)疲勞驗算，對焊縫的設(shè)計提出優(yōu)化意見。7榕江大橋全橋結(jié)構(gòu)仿真分析專題報告（六）關(guān)鍵部位疲勞受力性能分析2 分析參數(shù)和計算方法2.1 技術(shù)標

16、準和規(guī)范分析中采用的規(guī)范分為基本規(guī)范和參照規(guī)范兩類。其中基本規(guī)范包括：（1）公路工程技術(shù)標準（JTG B01-2003）（1）公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范 （JTG D60-2004）（2）公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTG D62-2004）（3）公路斜拉橋設(shè)計細則（ JTG/T D65-1-2007）（4）公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 （ JTJ 025-86）（1）公路橋梁抗風設(shè)計規(guī)范 （JTG/T D60-1-2004）（1）公路工程質(zhì)量檢驗評定標準 （ JTG F80/1-2004）（1）公路工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準 （ GB/T 50283-2008）參照規(guī)范包括：（1）

17、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50017-2011）（2）BS5400：鋼橋、混凝土橋及結(jié)合橋 （西南交通大學出版社）2.2 計算參數(shù)材料性能參數(shù)1結(jié)構(gòu)鋼材鋼箱梁采用 Q345qD 鋼材制造，鋼材屈服強度及其相關(guān)容許應力隨板厚變化根據(jù) GB/T 714-2008 規(guī)定執(zhí)行。表 2.1 結(jié)構(gòu)鋼材性能表鋼材種類Q345qD彈性模量 E(MPa)210000剪切模量 G(MPa)81000泊松比0.3軸心容許應力 (MPa)200彎曲容許應力 (MPa)210剪切容許應力 (MPa)1208榕江大橋全橋結(jié)構(gòu)仿真分析專題報告（六）關(guān)鍵部位疲勞受力性能分析屈服強度 (MPa)345熱膨脹系數(shù)0.0000122斜拉

18、索采用 s7mm 平行鋼絲索， 抗拉標準強度 1770MPa，抗拉設(shè)計強度 708MPa，彈性模量 1.95× 105MPa。根據(jù)索力不同采用十種規(guī)格的斜拉索。計算荷載在結(jié)構(gòu)整體和局部計算中考慮以下荷載：1恒載一期恒載：鋼材容重79.7kN/m3，鋼箱梁自重需根據(jù)鋼箱梁節(jié)段材料重量統(tǒng)計表對模型自重進行修正。二期恒載：包括橋面鋪裝、防撞護欄、欄桿、過橋管線的重量。瀝青混凝土容重取 24kN/m3，二期恒載總重為 54 kN/m。梁段壓重：圖紙未見詳細壓重布置，根據(jù)設(shè)計單位提供的文字說明施工。2斜拉索索力咨詢中采用的施工索力根據(jù)合理成橋狀態(tài)優(yōu)化分析得出并采用，索力與壓重的差異可能導致成橋

19、狀態(tài)與設(shè)計單位存在一定的差別。3活載汽車荷載：公路I 級，雙向 6 車道，橫向折減系數(shù)0.55。偏載作用：考慮六車道偏載作用， 分別建立六條偏心車道， 模擬實際的橫向加載位置，自動計入偏載作用。汽車沖擊力：通過Midas 軟件的特征值分析求得結(jié)構(gòu)的一階基頻，再根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范第條的規(guī)定計算得到汽車沖擊系數(shù)u= 0.05 。4溫度作用計算中考慮以下溫度作用效應：（1） 結(jié)構(gòu)整體升降溫根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范 （JTG D60-2004）條溫熱地區(qū)公路橋梁結(jié)構(gòu)的有效溫度標準值以及蘇通大橋設(shè)計經(jīng)驗，鋼結(jié)構(gòu)整體升降溫考慮為+26、 23，混凝土結(jié)構(gòu)整體升降溫考慮為± 20。9榕江大橋

20、全橋結(jié)構(gòu)仿真分析專題報告（六）關(guān)鍵部位疲勞受力性能分析（2） 主梁梯度溫度效應由于我國規(guī)范缺少對鋼箱梁上直接連接鋪裝層的鋼梁梯度溫度效應的規(guī)定，因此本橋鋼箱梁梯度溫度效應參考英國BS5400 規(guī)范進行取值，見圖2-1。（3） 索、塔、梁溫差根據(jù)公路斜拉橋?qū)嵤┘殑t條，斜拉索與橋塔和主梁之間的溫差取為± 10。（4）橋塔左右側(cè)截面溫差：取為±5。圖 2-1 鋼箱梁梯度溫度效應示意圖5基礎(chǔ)不均勻沉降主塔基礎(chǔ)沉降按0.02m 考慮；過渡墩和輔助墩基礎(chǔ)沉降按0.01m 考慮。6風荷載根據(jù)公路橋梁抗風設(shè)計規(guī)范 （ JTG/T D60-1-2004）的相關(guān)規(guī)定進行取值。使用階段設(shè)計重現(xiàn)期

21、為 100 年，基本風速 39.4 m/s；與車輛荷載進行組合時，基本風速取為 25 m/s。主梁靜風荷載采用梁單元均不荷載模擬， 橋塔承受的靜風荷載采用梁單元荷載模擬（荷載值根據(jù)塔柱不同高度處的風速和斷面尺寸分段計算），斜拉索承受的靜風荷載等效加載于索梁和索塔錨固點處。7汽車制動力根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（ JTG D60-2004）第條的規(guī)定，計算得汽車制動力為 1656 kN，每個橋塔承受的汽車制動力為828 kN。10榕江大橋全橋結(jié)構(gòu)仿真分析專題報告（六）關(guān)鍵部位疲勞受力性能分析2.3 疲勞計算方法1. 分析思路我國現(xiàn)行鋼橋規(guī)范為上世紀80 年代頒布的公路鋼結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計規(guī)范，該

22、規(guī)范中對鋼結(jié)構(gòu)疲勞性能的評判指標仍以應力比為主要參數(shù)，但是目前工程界普遍認為鋼構(gòu)件的疲勞壽命主要與應力幅有關(guān)，因此該規(guī)范的相關(guān)規(guī)定已經(jīng)不適合評價現(xiàn)在新建的鋼結(jié)構(gòu)橋梁的疲勞性能?？紤]到目前我國尚未頒布新的鋼橋規(guī)范，因此參考美國AASHTO 規(guī)范中關(guān)于疲勞計算的相關(guān)規(guī)定，對榕江大橋主要部位的鋼結(jié)構(gòu)疲勞性能進行分析。分析中，采用大型有限元計算軟件 ANSYS 12.1 ，針對各主要部位分別建立局部板單元有限元模型， 并根據(jù)運營狀態(tài)下的車輛荷載和活載索力幅等參數(shù)計算疲勞應力幅，最后根據(jù) AASHTO 規(guī)范的相關(guān)規(guī)定對各關(guān)鍵部位的進行常幅疲勞性能驗算，對結(jié)構(gòu)的疲勞性能做出評價。其中，鋼箱梁標準段進行有限

23、壽命常幅疲勞性能驗算； 索塔錨固區(qū)和索梁錨固區(qū)由于較為重要，因此進行無限壽命常幅疲勞性能驗算。2. 驗算準則AASHTO LRFD 2004 版第條規(guī)定，對于荷載產(chǎn)生的疲勞效應，各結(jié)構(gòu)細節(jié)應滿足：(f )( F ) n其中，為活載效應的組合系數(shù)；(f ) 為活載（考慮活載沖擊效應）產(chǎn)生的應力幅； (F )n 為名義疲勞強度。 式中左側(cè)即為設(shè)計疲勞應力幅，計算方法如下；式中右側(cè)的名義疲勞強度的計算方法如下。3. 設(shè)計疲勞應力幅（1）AASHTO LRFD 2004 版第條規(guī)定，在鋼橋局部構(gòu)件的疲勞設(shè)計中，應將活載應力幅（考慮活載沖擊效應）作為設(shè)計荷載效應。（2）AASHTO LRFD 2004

24、版第條規(guī)定，疲勞設(shè)計極限狀態(tài)計算中，車輛荷載效應和車輛荷載沖擊效應的荷載組合系數(shù)均采用0.75。榕江大橋的設(shè)計沖擊系數(shù)為 0.05，因此：設(shè)計疲勞應力幅= 0.75×1.05×活載應力幅11榕江大橋全橋結(jié)構(gòu)仿真分析專題報告（六）關(guān)鍵部位疲勞受力性能分析（ 3）活載應力幅由疲勞車加載計算獲得。AASHTOLRFD2004 版第條規(guī)定，標準疲勞車中后軸重145kN（見下圖）。圖2-2 標準疲勞車示意圖（4）對于鋼箱梁標準段疲勞驗算，計算中直接將車輪荷載轉(zhuǎn)化為節(jié)點荷載施加在實體有限元模型中， 計算中模擬車輛勻速行駛通過計算區(qū)域，計算得到各細節(jié)部位的活載應力幅。模擬車速為90km/

25、h，一個標準加載歷程時長280ms，行駛距離 7m。（5）對于索塔錨固區(qū)和索梁錨固區(qū)疲勞驗算，計算中將車輛荷載施加在全橋桿系有限元模型上， 計算得到斜拉索的活載索力幅，將此索力幅施加在錨固區(qū)局部實體有限元模型上，計算出各細節(jié)部位的活載應力幅。4. 名義疲勞強度（1）AASHTO LRFD 2004 版第條規(guī)定，名義疲勞強度計算公式如下：1( F )n( A )3N其中， A 值根據(jù)細節(jié)構(gòu)造分類查表2.1 得到； N 為設(shè)計壽命期內(nèi)的應力循環(huán)次數(shù)：N設(shè)計壽命一輛車產(chǎn)生的應力循環(huán)次數(shù)ADTTSL12榕江大橋全橋結(jié)構(gòu)仿真分析專題報告（六）關(guān)鍵部位疲勞受力性能分析表2.2 參數(shù) A 取值細節(jié)類別A&#

26、215; 1011（ MPa3）A82.0B39.3B 20.0C14.4C14.4D7.21E3.61E1.28（2） AASHTOLRFD 2004 版第條規(guī)定，單車道日均卡車流量（ ADTT SL）取值為： ADTT SL = p×卡車流量比例系數(shù)× ADT 。上式中，卡車流量比例系數(shù)表示卡車占所有車輛的比例（見） ；p 為單車道卡車流量系數(shù)（見），表征橋梁同方向有多條車道時對交通量的折減；ADT 為單車道日均車流量。表 2.3 卡車流量比例系數(shù)公路類別卡車流量比例系數(shù)鄉(xiāng)村州際公路0.20城市州際公路0.15其它鄉(xiāng)村公路0.15其它城市公路0.10表 2.4 單車道卡

27、車流量系數(shù) p可通行卡車的車道數(shù)P11.0020.853 或者更多0.8013榕江大橋全橋結(jié)構(gòu)仿真分析專題報告（六）關(guān)鍵部位疲勞受力性能分析3 鋼箱梁標準段焊縫疲勞性能分析3.1 計算模型大跨徑鋼箱梁在運營過程中的疲勞問題主要表現(xiàn)為正交異性橋面板及與其直接連接的構(gòu)件在反復車輪荷載作用下的疲勞問題，因此對鋼箱梁標準段的疲勞性能分析采用橋面板體系簡化模型。圖 3-1 為計算中采用的橋面板體系簡化模型， 模型節(jié)段長 9m，寬 18.35m（橫向只模擬半個橋面），包括四塊橫隔板和一個節(jié)段接縫。模型中精確模擬了鋼箱梁的變厚度頂板、 頂板加勁肋和外腹板， 對于橫隔板和內(nèi)腹板則進行了簡化， 只保留了最上端與

28、頂板連接的部分。邊界條件：外腹板、內(nèi)腹板、橫隔板下端全部固結(jié)。圖 3-1 鋼箱梁標準段疲勞計算模型驗算部位：疲勞驗算針對受重車車輪荷載影響較大的主要受力構(gòu)件的焊縫位置選取驗算點進行計算，共計6 各驗算部位，見表3.1。14榕江大橋全橋結(jié)構(gòu)仿真分析專題報告（六）關(guān)鍵部位疲勞受力性能分析表3.1 鋼箱梁標準段疲勞驗算部位編號位置1 頂板節(jié)段對接焊縫2 內(nèi)腹板節(jié)段對接焊縫3 頂板 U 肋節(jié)段連接4 頂板和內(nèi)腹板間焊縫5 頂板和橫隔板間焊縫6 頂板和 U 肋間焊縫橫向加載位置：計算驗算部位1、3、5、6 的應力幅時，疲勞車的橫向加載位置為外側(cè)重車到的中央位置，此時驗算點也取在車輪作用點的正下方；計算驗算部位 2、 4 的應力幅時，疲勞車的橫向加載位置為內(nèi)腹板的正上方。3.2 計算結(jié)果分析圖 3-2 為車輪荷載作用下鋼箱梁疲勞計算模型的Mises 應力分布情況，從圖中可見，車輪荷載的影響范圍很小，在車輪與橋面板接觸范圍以外，應力水平很快衰減到 5MPa 以下，車輪直接作用處的最大應力值為45MPa。圖 3-2 車輪荷載作用下的模型Mises 應力分布15榕江大橋全橋結(jié)構(gòu)仿真分析專題報告（六）關(guān)鍵部位疲勞受力性能分析圖 3-3圖 3-8 為各驗算點在一個