栓接U肋钢箱梁考虑对接偏差的疲劳性能及改进方法研究

为了解决栓接U肋对接偏差引起的纵向力流传递不畅、偏差处纵肋腹板及拼接板抗疲劳性能不佳的问题,以某栓接U肋的钢箱梁斜拉桥为工程背景,进行了U肋栓接邻近区轮载应力和对接偏差影响分析,以及非栓接邻近区(相当于嵌补段焊接U肋对接处)的轮载应力分析。根据已有疲劳寿命曲线和所选取的等效损伤系数,进行了疲劳强度验算与寿命预测。根据所得上述两区域不利轮载应力与相应疲劳强度,基于提出的"应强比"指标,比较了不同连接方式下U肋的疲劳性能。研究并提出了疲劳性能不满足要求的拼接板改进方法。结果表明:栓接U肋中U肋腹板的抗疲劳性能优于嵌补段焊接连接U肋,但其常规设计的拼接板抗疲劳性能不及嵌补段U肋,即使在无对接偏差的情况下。栓接接头应力峰值集中在无填充板侧拼接板下缘各螺栓孔附近,整体上由纵向接头中点往两端递减,且在紧靠接头的第一排螺栓孔处的紧邻U肋腹板层拼接板下缘达到最大值。"当U肋对接偏差不超过3 mm时,宜采用强制矫正方式"的规范规定合理。拼接板应力随对接偏差(填充板厚度)增大而增大,偏差大于3 mm时,呈非线性急剧增加。对于背景工程,当U肋对接偏差为5~6 mm时,可将外侧拼接板由180 mm宽加至210 mm;当其为7~9 mm时,两外侧拼接板均应采用536 mm×210 mm×120 mm×12 mm的L形拼接板。