公路钢箱梁疲劳安全分析方法研究

钢箱梁正交异性桥面板的疲劳开裂,作为目前钢箱梁桥最为典型和突出的结构性损伤现象,已成为严重困扰桥梁养护管理者的重大问题之一。根据当前的主要桥梁疲劳设计规范,在低应力幅值内会有无限的疲劳寿命。然而,实际上,幅值低但循环次数高的应力谱,仍会导致桥梁过早出现疲劳开裂。本研究针对大跨径钢箱梁桥的疲劳强度主要影响因素,从疲劳荷载模型、疲劳细部构造分类及设计、疲劳验算方法三个方面对比分析了我国《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64-2015)、日本道路桥示方书(2017版)以及欧洲Eurocode3规范和美国AASHTO规范中关于钢结构疲劳的设计规定。在对各国规范对比研究基础上,分析了车辆荷载导致的钢桥上部结构疲劳损伤特征,针对车辆荷载频值谱,提出了基于实际交通状态调查数据,考虑车辆通过车道的实际情况和车辆的横向位置的疲劳评估车辆荷载频值谱确定方法。分析了大断面钢箱梁U肋典型疲劳裂纹的特征及产生原因,对比研究了各主要规范对疲劳裂纹主要影响因素如焊缝构型和板材厚度的设计对策,及其在应用中的优缺点。采用考虑实际交通流特征的交通调查数据统计方法模型,对某实际钢桥疲劳荷载的计算进行了验证,总结了适合钢箱梁桥疲劳荷载求解的方法。