摘 要

武汉杨泗港长江大桥是国内目前在建的最大跨径钢桁梁双层公路悬索桥，主缆跨度为465m 1700m 465m，双层10车道布置。该桥加劲梁为钢桁梁结构，节点采用焊接整体节点技术，节点板受力复杂，节点疲劳性能尚不明确。因此，需要结合预测交通量和适合的疲劳荷载对全桥进行有限元分析，确定最不利节点，结合疲劳损伤累计理论和相似原理等确定该节点的各个轴力幅值，并通过试验评估整体节点的疲劳性能。

疲劳的定义是由重复应力所引起裂纹缓慢扩展因而造成结构部件的损伤。疲劳断裂是一种低名义应力破坏，它和脆性断裂有许多相同或相似的特点，比如断裂前性变形很小，断口平齐。但其本质和一般脆断不同的。对焊接结构来说，在反复荷载作用下，焊接接头的疲劳破坏占结构破坏的很大的一部分。本文对于杨泗港长江大桥的整体节点进行疲劳性能评估，主要工作有：

（1) 熟悉杨泗港长江大桥相关图纸，使用Midas/Civil有限元分析软件建立全桥模型；

（2）在有限元模型的基础上分析，确定最不利节点；

（3）结合疲劳损伤累计理论和相似原理等确定该节点的各个轴力幅值；

（4）确定加载方案，通过试验评估整体节点的疲劳性能。

关键词：悬索桥；整体节点；疲劳；加载方案

Abstract

WuHan yangsi port of Yangtze river bridge is currently the biggest span steel truss beam double highway suspension bridge under construction, the main cable span is 465 m 1700 m 465 m, double 10 lane arrangement. The bridge for steel truss stiffening girder beam structure, using the technology of the welding integral node, node node plate stress complex, node fatigue performance is unclear. Therefore, requires a combination of forecasting traffic volume and suitable for finite element analysis of the whole bridge fatigue load, determine the most unfavorable node, combined with the fatigue damage cumulative theory and similarity principle to determine the node of the value of the axial force and through the trial to assess the fatigue performance of the whole node.

Fatigue is defined as repeated stress causes slow crack extension and the structure components damage. Fatigue fracture is usually a low nominal stress rupture, and brittle fracture, it has many of the same or similar characteristics, such as sex before fracture deformation is small, the fracture level. But its essence is different from general brittle fracture. For welding structure, under repeated load, the fatigue damage of welded joint of structural failure parts. Fatigue performance evaluation for overall YangSiqiao node

(1) familiar with the drawings yangsi port changjiang river bridge, using finite element analysis software Midas/Civil whole bridge model is set up;

(2) on the basis of the finite element model analysis, to determine the most unfavorable node;

(3) combined with fatigue damage cumulative theory and similarity principle to determine the axial force of the node values;

(4) determine the loading scheme, through the trial to assess the fatigue performance of the whole node.

Key Words: Suspension bridge; The whole node; Fatigue; Loading plan

目 录

摘 要 I

Abstract 2

目 录 3

第1章 绪论 5

1.1研究目的及意义 5

1.1.1钢桥疲劳现象 5

1.1.2整体节点的应用 7

1.1.3整体节点的疲劳问题 8

1.2国内外的研究现状 8

1.2.1大跨径悬索桥 8

1.2.2钢桥整体节点的形式及发展情况 18

1.3本文的研究内容 19

第2章 理论方法 20

2.1疲劳强度理论 20

2.1.1疲劳的定义及分类 20

2.1.2疲劳寿命 20

2.1.3确定疲劳寿命的方法简介 21

2.1.4疲劳曲线(S-N曲线) 22

2.1.5影响钢结构桥梁疲劳的因素分析 23

2.2公路钢桥疲劳荷载 26

2.3钢桥的整体节点的构造细节 29

2.4模型试验相似理论 31

2.5本章小结 32

第3章 有限元分析 33

3.1工程背景——杨泗港长江大桥简介 33

3.2有限元模型的建立 37

3.3建模过程 39

3.3.1模拟方法的选取 39

3.3.2全桥的静力分析 39

3.4钢桥整体节点疲劳性能分析 43

3.4.1选取研究对象 43

3.4.2疲劳荷载计算 43

3.5本章小结 47

第4章 整体节点疲劳试验 48

4.1试验目的 48

4.2试验模型 48

4.3试验方案 49

4.3.1加载方案 49

4.3.2应变测点布置 50

4.4试验实施与结果分析 51

4.4.1试验实施 51

4.4.2测量结果 52

4.4.3试验结论 56

4.5本章小结 57

第5章 结论 58

5.1本文结论 58

5.2展望 59

参考文献 60

致 谢 62

第1章 绪论

1.1研究目的及意义

1.1.1钢桥疲劳现象

1967年12月15日下午，美国横跨俄亥俄河波因特普莱森特大桥坍塌，造成46人死亡，37辆车掉进河里。此桥作为大缆悬索桥，使用的是眼杆链，眼杆部分的材料保险起见，是进行热处理的碳钢，发生该事故是由眼杆断裂穿孔引起的。主要原因是眼杆孔应力腐蚀和腐蚀疲劳发生断裂，见图1-1所示。

图1-1 美国银桥坍塌后图