车载和温度场作用下大跨钢箱梁桥疲劳性能分析的热点应力法研究

扁平钢箱梁疲劳性能设计已成为我国大跨公路钢桥设计中亟待解决的基础性问题。实测表明，扁平钢箱梁温度作用会产生显著的疲劳效应，而一般认为钢桥疲劳由车载引起，国内外规范均不考虑温度影响。此外，热点应力法已成为板件焊接结构疲劳分析的重要发展方向，而目前扁平钢箱梁桥疲劳设计尚未引入热点应力法。.本项目基于现场监测和疲劳试验研究大跨钢箱梁桥疲劳性能分析方法，主要包括：1）基于长期监测数据建立钢箱梁桥车载和温度场作用模型，重点研究温度作用引起的焊接细节疲劳效应，建立同时考虑车载和温度效应的焊接细节疲劳荷载效应计算方法；2）通过钢箱梁典型焊接细节的热点应力疲劳试验，获取焊接细节热点应力疲劳强度曲线，建立焊接细节疲劳寿命分析与设计的热点应力法；3）结合上述成果针对斜拉桥和悬索桥两种桥型的多种跨度，重点研究钢箱梁顶板、纵肋、横隔板等构件设计参数对关键焊接细节疲劳性能的影响，建立大跨钢箱梁桥抗疲劳优化设计方法。

扁平钢箱梁疲劳性能设计已成为我国大跨公路钢桥设计中亟待解决的基础性问题。本项目围绕着扁平钢箱梁的疲劳评估理论和优化设计方法，基于现场监测和疲劳试验系统地研究了疲劳荷载效应计算方法、疲劳损伤劣化机理和疲劳寿命评估模型。研究成果主要包括：1）基于长期监测数据建立了钢箱梁桥车载和温度场作用模型，揭示了营运状态下车载和温度场引起的疲劳累积效应，建立了同时考虑车载和温度效应的焊接细节疲劳荷载效应计算方法；2）针对悬索桥和斜拉桥两种桥型的多种跨度方案建立了疲劳分析模型，揭示了钢箱梁顶板、纵肋、横隔板等构件设计参数对关键焊接细节疲劳性能的影响规律，建立了大跨钢箱梁桥抗疲劳优化设计方法；3）通过开展钢箱梁典型焊接细节的热点应力疲劳试验，获取了焊接细节热点应力疲劳强度曲线，建立了焊接细节疲劳寿命设计的热点应力法。项目成果对于大跨钢箱梁桥疲劳设计理论的发展，有利于揭示大跨钢箱梁桥在自然环境中真实的结构行为，对大跨桥梁防灾减灾科学以及全寿命设计理论和方法带来新的发展。