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箱梁内钢筋在车辆荷载谱作用下的疲劳分析

尹冠生 刘晓伟 侯秀慧

尹冠生, 刘晓伟, 侯秀慧. 箱梁内钢筋在车辆荷载谱作用下的疲劳分析[J]. 交通运输工程学报, 2013, 13(6): 20-27.
引用本文: 尹冠生, 刘晓伟, 侯秀慧. 箱梁内钢筋在车辆荷载谱作用下的疲劳分析[J]. 交通运输工程学报, 2013, 13(6): 20-27.
YIN Guan-sheng, LIU Xiao-wei, HOU Xiu-hui. Fatigue analysis of steel bar in box girder under vehicle load spectrum[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2013, 13(6): 20-27.
Citation: YIN Guan-sheng, LIU Xiao-wei, HOU Xiu-hui. Fatigue analysis of steel bar in box girder under vehicle load spectrum[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2013, 13(6): 20-27.

箱梁内钢筋在车辆荷载谱作用下的疲劳分析

基金项目: 

中国博士后科学基金项目 2013M540724

陕西省交通科技项目 08-09K

详细信息
    作者简介:

    尹冠生(1958-), 男, 河北石家庄人, 长安大学教授, 工学博士, 从事工程结构力学研究

  • 中图分类号: U448.213

Fatigue analysis of steel bar in box girder under vehicle load spectrum

More Information
    Author Bio:

    YIN Guan-sheng (1958-), male, professor, PhD, +86-29-82334135, yings@chd.edu.cn

  • 摘要: 通过现场交通调查获得车辆荷载谱, 将车辆行驶时轮胎对桥面的作用看作瞬时的半正弦波冲击荷载。根据轮胎纵向接地压力的分布变化曲线推导了车辆动力放大系数理论公式, 利用瞬态分析计算了不同车轴数车辆通过桥梁时的动力响应, 得到箱梁内钢筋的循环轴向应力变化曲线。使用雨流计数法对钢筋循环轴向应力变化曲线进行分级, 通过试验获得钢筋S-N曲线, 并以线性累积损伤理论计算桥梁使用寿命。数值模拟结果表明: 不考虑路面不平整度的情况下, 动力放大系数在共振点之前, 在零点附近上下波动; 动力放大系数在共振点达到最大, 之后随车速的增加而减小; 正常允许交通载荷不会对桥梁寿命产生不利影响。

     

  • 图  1  雨流计数法程序流程

    Figure  1.  Program flow of rain-flow counting method

    图  2  压力变化曲线

    Figure  2.  Pressure change curve

    图  3  轮胎地面接触模型

    Figure  3.  Tire ground contact model

    图  4  疲劳破坏与拉伸破坏比较及疲劳破坏断面

    Figure  4.  Comparison of fatigue failure and tensile failure and cross-section of fatigue failure

    图  5  S-N曲线

    Figure  5.  S-N curve

    图  6  网格的划分

    Figure  6.  Division of grid

    图  7  箱梁前四阶模态

    Figure  7.  First four modals of box girder

    图  8  动力放大系数-车速曲线

    Figure  8.  DDAF-vccurves

    图  9  仅考虑轮胎接地长度时DDAF-vc曲线

    Figure  9.  DDAF-vccurve only considering tire contact length

    图  10  六轴车辆过桥时计算结果

    Figure  10.  Calculation results of six-axle vehicle through bridge

    表  1  车辆荷载谱

    Table  1.   Vehicle load spectrum

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    表  2  疲劳试验结果

    Table  2.   Results of fatigue test

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    表  3  箱梁前六阶固有频率

    Table  3.   First six natural frequencies of box girder

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出版历程
  • 收稿日期:  2013-07-18
  • 刊出日期:  2013-12-25

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