钢桥面板双金属复合顶板-U肋焊接接头疲劳性能及残余应力特征

华世标; 吉伯海; 李心诚; 傅中秋; 施嘉伟

doi:10.13319/j.cnki.sjztddxxbzrb.20260011

石家庄铁道大学学报（自然科学版） ›› 2026, Vol. 39 ›› Issue (01) : 9 -16+119. DOI: 10.13319/j.cnki.sjztddxxbzrb.20260011

钢桥面板双金属复合顶板-U肋焊接接头疲劳性能及残余应力特征

华世标, 吉伯海, 李心诚, 傅中秋, 施嘉伟

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摘要

针对正交异性钢桥面板的普通顶板-U肋焊接接头疲劳抗力不足的问题，以Q500qE与316L不锈钢为基材的双金属复合顶板-U肋焊接接头为研究对象，开展疲劳试验与焊接残余应力试验，并结合顺序热力耦合有限元模拟，系统评估其疲劳性能及焊接残余应力分布特征。疲劳试验结果表明，双金属复合顶板-U肋的实验结果均分布在FAT140/5曲线以上，而普通顶板-U肋的试验结果均分布在FAT112/3曲线之上，疲劳性能得到了显著提升。残余应力试验与数值模拟结果表明，2种结构均呈现以纵向残余拉应力为主的单面焊接特征，且焊缝附近的残余应力降幅最为显著。双金属复合顶板在钢与不锈钢界面处形成更大的稳定压应力区，有效降低焊缝处的主拉应力。循环荷载分析表明，焊接残余应力在经历1 000次循环荷载后降低约20 MPa,至2 000次循环荷载后进一步降低约70 MPa。该结果表明循环荷载促使局部塑性区发生应力重分布，从而使残余应力水平逐渐降低。