五、试验结果分析
1.竖向挠度
实测各测点在不同荷载等级下的竖向挠度。可以得出以下结论：
（1）各测点的挠度与作用荷载的大小基本上呈线性关系。
（2）实测值与计算值基本接近，表明实测值基本可信。
（3）在跨中作用荷载时，有限元计算结果显示，焊栓接头处的挠度比对称于焊栓接头的部位的挠度稍小，这是由于焊栓接头部位U形肋的两侧腹板上通过高强度螺栓连接各外夹了两块拼接板，这相当于将U形助每侧局部的腹板厚度增加了两倍，而且可以与面板上的焊接接头共同工作，从而增加了焊栓接头部位的刚度，尽管该部位U形肋下面开了一个施工进手孔，但并不影响试件局部的刚度。
（4）同样在焊栓接头处加载时，试件Ⅰ接头处和跨中部位的挠度比试件Ⅱ对应部位的挠度稍大，这与高强度螺栓的拧紧程度有关。但是从有限元计算结果可以看出，两个试件对应部位的挠度完全一致，这说明缺口的大小对试件的刚度没有影响。
2.局部应力
试件Ⅱ跨中下翼缘实测应力和计算应力，两个试件在80kN（为公路桥梁设计通用规范规定轮载的 1.14倍）荷载作用下部分测点的实例应力如表回所示。从实测结果可以得出以下结论：
（1）实例应力基本上随着荷载的增加而呈线性增加，而且基本上与计算值相吻合。
（2）在外加荷载作用下，两个试件的大多数对称测点的实测应力基本对称。
（3）当在焊栓接头处加载时，将两个试件的实例应力进行比较，就会发现：①试件IU形助圆弧缺口附近面板上的横向应力比试件Ⅱ大，但数值较小，在其他测点，两个试件面板上的实测横向应力基本上一致，在试件中心线与焊栓接头中心线的交点附近，两个试件面板上的横向应力都较大，但也不超过设计容许应力；②试件Ⅱ焊栓接头附近面板上的纵向应力比试件I大，在其他测点，两个试件的实测纵向应力基本上一致；③试件IU形肋圆弧缺口附近的应力比试件Ⅱ大，但数值均较小。这表明圆弧缺口的大小对试件应力的影响仅限于U形肋圆弧缺口附近，而且U形肋圆弧缺口宽度为50～100mm都是安全的。
（4）当在跨中加载时，在所有的测点，两个试件的应力都差不多，而且数值很小，与焊栓接头处对称部位的纵向应力和横向应力也与焊栓接头处对应点的纵向应力和横向应力基本一致。
3.疲劳强度
在下限为40kN、上限为90kN（分别为实际轴重力的57％和1.23倍）的疲劳试验荷载作用下，经过200万次后，试件I各部位的挠度与疲劳试验前基本上没有差别，这说明疲劳对试件的刚度几乎没有影响。通过20倍放大镜目测检查，没有发现裂纹，再次经过分级静载试验，结果表明，各测点的应力大小及其与荷载的线性关系同疲劳前一样。可以认为，大型公路钢箱梁正交异性桥面板结构采用焊栓连接后，其抗疲劳性能很好。考试大(www．Examda。com)
六、有限元分析
1.计算模型
计算采用4节点板单元，假定焊栓接头处的拼接板与U型助之间不产生滑动，即作为整体共同工作，不考虑桥面铺装层的影响。
我国《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89）规定的汽车-超20级荷载重车的后轴重力为2*140kN即每对车轮的重力为70kN.假设一对轮载为70kN的车轮作用在试件I和试件Ⅱ的焊栓接头附近，两个车轮之间的距离及触地面积。本文分别计算了两种轮载位置，一种是对称轮载，另一种是偏心轮载。每种轮载从车轮边缘靠近U型肋圆弧缺口开始，到车轮正好离开圆弧缺口结束，分为多种工况。
2.计算结果分析
（l）在两种轮载作用下，圆弧缺口处的变形。在U型肋与面板的连接处，U型助产生向外的面外变形。
（2）面板下表面焊栓接头线上的纵向应力。在两种轮载作用下，试件Ⅱ的纵向应力比试件I的大，但应力的数值都较小，在对称轮载作用下，试件I和试件Ⅱ的纵向应力值分别为 14.6MPa和 20.5MPa，在偏心轮载作用下，试件I和试件Ⅱ的纵向应力值分别为25.6MPa和30.9MPa.除了在焊栓接头中心线与U型肋的交线附近有差别外，两个试件纵向应力分布的规律大体一致。
（3）对称轮载和偏心轮载作用下两个试件面板下表面焊栓接头中心线上的主应力分布。共同特点是，当轮载靠近和离开圆弧缺口时，主应力基本上相同，当轮载离开圆弧缺口时，小主应力比靠近圆弧缺口时稍大；当两种轮载正好压在圆弧缺口上面时，两个试件的主应力达到极值，且数值基本上相同，在对称轮载作用下，试件I和试件Ⅱ的主应力分别为 47.3MPa和 42.2MPa，在偏心轮载作用下，试件I和试件Ⅱ的主应力分别为 71.6MPa和 71.7MPa，但是在焊栓接头中心线的横向对应点上，试件I的小主应力比试件Ⅱ的小，例如，当y＝150mm时，在对称轮载作用下，试件I和试件Ⅱ的小主应力分别为-37.4MPa和-13.7MPa，在偏心轮载作用下，试件I和试件Ⅱ的小主应力分别为-28.8MPa和-7.7MPa.不同的是，在偏心轮载作用下，两个试件的主应力比在对称轮载作用下的大，小主应力比在对称轮载作用下的小。
（4）两个试件在两种轮载作用下的A，B，C三点的应力随轮载位置变化而变化的曲线。可以得出以下结论：
a．当轮载经过圆弧缺口时，A点的主应力以正为主，且对两个试件主应力的影响趋势相同，两个试件的主应力曲线几乎重合。
b．轮载位置对两个试件的主应力的影响趋势正好相反，即当轮载经过圆弧缺口时，试件I的主应力随着轮载的前进先变小，然后增大，试件Ⅱ则生好相反。但不管哪种情况，轮载位置对B点主应力的影响幅值都较小，在所计算的多种工况中，在对称轮载作用下，试件I的主应力的变化幅值不超过 9.4MPa，试件Ⅱ的主应力的变
化幅值不超过12．4MPa，在偏心轮载作用下，试件I的主应力的变化幅值不超过ll.lMPa，试件Ⅱ的主应力的变化幅值不超过 17.2MPa.
c．当轮载经过圆弧缺口时，对两个试件主应力的影响趋势相同，即都是先变小，再增大。在对称轮载作用下，C点的主应力为正，小主应力为负，在偏心轮载作用下，小主应力为负，主应力则先变为负，然后转为正，特别是试件Ⅱ，变化幅值较大，主应力变化幅值为 29.OMPa，小主应力变化幅值为 36.7MPa.
七、结束语
正交异性钢桥面板工地接头中面板采用全熔透对接焊、U形肋在两侧肋板采用摩擦型高强度螺栓拼接后，通过两个足尺试件的静载和疲劳试验以及有限元分析，结果表明U形肋圆弧缺口宽度分别为50mm和100mm的两种构造细节均有可靠的连接刚度，实测局部应力都小于设计容许应力，疲劳强度也满足规范要求，因此，两种构造细节都有可靠的工作性能。在满足施工要求的条件下，建议U形肋圆弧缺口不要过大，实际结构上U形助圆弧缺口宽度为70mm.
来源:考试大-建筑工程类考试责编:sf 纠错
[1] [2]
 |
