基于热点应力法的厦漳跨海大桥锚拉板结构疲劳寿命研究

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随着大跨度斜拉桥的不断发展,对其索梁锚固结构也提出了更高的要求。索梁锚固结构区域受力集中、构造复杂,是控制设计的关键部位,除了要考虑锚固结构的静力承载性能之外,由于各部件之间多采用焊接形式连接,在交变载荷作用下,易产生疲劳破坏,因此还需要对其疲劳性能进行评估。目前工程实际中钢结构的疲劳强度分析主要采用热点应力法,该方法已在海洋结构物、船舶工业、机械制造业等领域得到了应用,尤其在船舶结构领域,热点应力法应用较为广泛,各大船级社都对该法进行了大量理论和实验研究,并根据长期实践经验和研究成果制定了相应的规范,据此对船舶结构进行疲劳强度设计。本文希望能借助船舶领域的成功经验,将S-N曲线应用到福建省厦漳跨海大桥锚拉板结构的疲劳强度分析中,结合有限元分析,采用热点应力法估算锚拉板结构的疲劳寿命。本文首先分别建立锚拉板结构的板壳单元模型和实体单元模型,通过静力分析,选定合适的有限元分析单元,然后对厦漳大桥锚拉板结构进行刚度、强度分析,在确定疲劳试验荷载后,采用插值法确定疲劳应力幅值,再选择合适的S-N曲线,分别对拉应力最大的焊接处和非焊接处进行疲劳寿命评估。最后,对锚拉板结构进行足尺模型疲劳试验,试验结果与计算结果吻合良好,表明所建模型正确,同时也表明热点应力法不失为一种校核桥梁钢结构疲劳强度的可行方法。
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