【摘 要】
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针对拥堵车辆怠速振动造成的城市桥梁疲劳失效风险,利用ABAQUS建立车辆拥堵荷载作用下的车-桥耦合有限元模型,通过动力响应分析和应力循环计数,采用能量法以总应变能密度为损
【机 构】
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北京工业大学 城市建设学部,北京 100124;北京市市政工程设计研究总院,北京 100082
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针对拥堵车辆怠速振动造成的城市桥梁疲劳失效风险,利用ABAQUS建立车辆拥堵荷载作用下的车-桥耦合有限元模型,通过动力响应分析和应力循环计数,采用能量法以总应变能密度为损伤参量,计算4种拥堵工况下城市组合梁桥钢箱构造细节的疲劳累积损伤,并通过与规范标准疲劳车畅通运行状态时的损伤对比,综合评估车辆拥堵对城市组合箱梁桥疲劳性能的影响.结果表明:城市组合梁桥在车辆拥堵荷载作用下弹性应变能在总应变能密度值中占主导地位,其疲劳行为是典型的高周疲劳,疲劳损伤主要来自于怠速振动初始的3～5个高应力幅循环;钢箱底板-腹板焊缝构造细节的疲劳累积损伤为母材的2～5倍,焊缝是疲劳性能较薄弱的部位;当典型拥堵车流只包含小汽车及公交车时,拥堵状态下的疲劳损伤可偏于安全地采用1辆标准疲劳车怠速振动进行评估,但在某些未限制货车通行路段,车辆拥堵造成的疲劳损伤显著增大;由于发动机怠速振动动力效应致使等效应力幅增大65％,1辆标准疲劳车1次拥堵作用下的疲劳损伤是畅通状态下疲劳车单次过桥产生损伤的14.7倍,构造细节疲劳破坏风险增大;考虑车辆拥堵影响后疲劳累积总损伤增大,疲劳损伤受拥堵工况、交通量及拥堵时长影响,日均拥堵4h情况下,考虑拥堵后的疲劳损伤可达不考虑时的3.5倍.该文可为类似桥梁疲劳评估提供借鉴参考,为保障既有城市钢桥的安全运营提供一定的基础理论支撑.
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