1、1 7580 汉字， 5500 单词， 2.7 万英文字符 出处： Depiero A H, Paasch R K, Lovejoy S C. Finite-Element Modeling of Bridge Deck Connection DetailsJ. Journal of Bridge Engineering, 2002, 7(4):229-235. 桥面连接信息的有限元建模 Anthony H. DePiero; Robert K. Paasch; and Steven C. Lovejoy 摘要 ： 1960 年之前建立的很多钢桥梁，他们的桥面板连接常常因为高度循环使 用而变的
2、疲惫。在接下来的 10 20 年这些连接可能会接近它们的疲劳极限，所 以将需要更多的检查和修复。位于俄勒冈州罗斯伯格 5 号州际公路上的温彻斯特 桥，因为疲劳裂纹扩展需要广泛更换桥面连接。本报告对温彻斯特桥的负荷条件 做了详细评估并阐述了对这一研究的结果。从全球和地方角度来看，有限元素建 模的方法一般被用来描述结构的特性。全球模型对当地模型连接的细节给予了边 界条件。当地模型包括预铆钉和摩擦的影响。手算结果对有限元分析结果进行了 验证。分析显示，细节的纵向及横向位置能够使连接细节应力变化范围发生重大 的变化与波动。 分类号： 10.1061/（ ASCE） 1084-0702（ 2002） 7
3、:4（ 229） CE 数据库关键字： 有限元方法 ；桥面 ；连接 ；桥梁、 钢结构 引言 俄勒冈州运输部 (ODOT )有 549 座公路 钢桥结构的库存。其中一些桥梁建于 1960 年之前，并且这些桥面连接细节将达到他最后的设计使用寿命。由于长时 间的使用给桥面带来破坏，因此在未来 10 30 年内这些结构将需要更多的检查 和修复。主要道路上的桥梁则需要更加的注意，因为它们每年要承受多达 100 500 万的超大负荷周期。还有一些桥，他们拥有超过 1000 个的连接细节，因此 使检查和维修成本变得高昂。到目前为止，我们能在大约 10 种结构中找到带有 疲劳裂纹的桥面连接细节。原因是因为，在
4、任何临界负载面板丧失之前，这些损 坏了的连接细节都被 周密的严查过并且做了很好的修复。 此项研究的目标是以温彻斯特桥为例，精确的估计出特定桥梁连接细节他的 一个负载条件和应力变化范围。通过对桥的分析，做出一定的预期，并使之在某 种程度上可以运用到其他桥梁当中。 2 问题说明 温彻斯特桥是一座典型的钢桥面桁架桥。这座桥之所以被用来研究，是因为 它经历了桥面板系统连接细节中高循环的疲劳问题。这座桥在 1953 年和 1963 年建立的时候被分为南北两个结构。这两种结构在建筑上非常类似。每个结构都 是由六个跨度达 42.7 米（ 140 ft）的钢桥面板构建而成。图 1 说明了一个南 向的钢筋混凝土
5、桥面的跨度。 每个跨度都是由一对其中心线为 6.1 米（ 20 ft）的钢桁架组成。每一对桁 架能够支撑旁边 9 个 5.3 米（ 17 ft）的引导梁。这些横梁之间的部分称为面板。 每个面板上都有 5 个北向的纵梁。南向结构的在每个面板上则有七个纵梁。一个 150 毫米（ 6 英寸）厚的钢筋混凝土桥面板位于顶部，并且被横梁和纵梁支撑。 北向和南向结构在横梁及纵梁的尺寸上略有不同。在北向的结构中，横梁是 W24 76，纵梁是 W18 50 的钢梁。在南向的结构中，横梁是 W278 4，纵梁 W184 5 的钢梁。图 2 展现了横梁与纵梁的典型连接细节。 用直径 22mm 的铆钉将横梁和纵梁用夹
6、持角钢连接起来。并要保证铆钉孔的 位置在距边缘 38mm 处，同时要离开中心 75mm。这个夹持角钢的主要功能是调整 纵梁与横梁之间的切变。 3 自从角钢在纵梁和横梁被铆钉固定后，由于纵梁在轮载荷下扭曲变形，角钢 受到弯曲应力的影响。纵梁使，如旋转的纵梁年底将弯曲的时刻科目的连接的细 节。此刻弯曲导致扭曲，导致疲劳裂纹扩展的角度。 已经发现一些连接到温彻斯特桥上横梁的纵梁的剪切角度疲劳裂纹长达 100 毫米 (4 英寸 )。疲劳裂纹扩展通常发现桥面板梁跨度中两端连接纵梁的剪切 角度。虽然有些发现在室内剪切的角度。位于右下角的垂直发展从顶部的剪切视 角下的剪切角裂缝。在 45 角的剪切角度定向，通常就是断裂表面的裂缝方向。 图 3 说明了一个剪切的角度，带有典型的疲劳裂纹。 在 1994 年温彻斯特大桥北行及南行结构进行了维修。为南行结构更换了十 三个破裂夹角共计 16384 美元
