基于路面破损的车-钢桥面板裂纹扩展研究

摘要

为研究不同路面破损情况下车辆对桥梁钢桥面板顶板焊趾裂纹扩展影响，该文建立悬索桥、精细化车辆及局部钢桥面板有限元模型，设置多组障碍物高度模拟路面破损，利用显式动力分析程序，实现车桥耦合振动模拟，提取不同车道、车速及障碍物高度下车辆对钢桥面板的作用力，并施加到局部钢桥面板模型获得顶板焊趾裂纹扩展寿命值。结果表明：(1)路面破损下车辆对桥梁的冲击效应会加快钢桥面板疲劳失效。行驶在正常路面不能使顶板焊趾裂纹扩展，而在路面破损下存在裂纹扩展寿命；(2)同一车道内顶板焊趾裂纹扩展寿命随行驶车速的增加而缩短，随障碍物高度的增加先减少后增加；(3)车道3中车辆车速80 km/h时，存在顶板焊趾裂纹扩展起始障碍物高度80 mm与最不利扩展障碍物高度100 mm，而在障碍物高度60 mm存在顶板焊趾裂纹扩展起始行驶车速90 km/h。

关键词

车-桥耦合振动 / 冲击效应 / 钢桥面板 / 裂纹扩展 / 疲劳寿命