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波形腹板钢底板组合箱梁的底板采用平钢底板,使得箱梁结构重量减轻,提高了桥梁的跨越能力,同时解决了传统波形腹板组合箱梁中混凝土底板易开裂的问题,在充分发挥钢板的抗拉性能的同时也便于工厂化生产,提高了施工效率。这种鲜明的优势也使得该种结构在公路桥梁应用领域有着广阔的前景。目前,该种结构在甘肃省内已经得到了应用,并将其进行了推广。本课题组在2019年甘肃省重大科技专项《公路新型钢混组合桥梁成套技术研究及产业化》的支持下,以一片30m长的单箱单室波形腹板钢底板组合箱梁为原型制作了模型试验梁并进行了有关疲劳损伤的试验和有限元模拟研究,取得了以下成果:(1)通过本次实验中应力及挠度的数据发现,在疲劳荷载下,顶底板与腹板应力均有不同程度的增大,且底板与腹板上正应力明显增大,而顶板增大程度很小。底板两侧与腹板焊接处应力明显大于底板中间处应力,且随着循环次数的增加,其底板两侧应力增大幅度大于底板中间处增大幅度。说明疲劳损伤加剧了底板两侧的应力集中程度。同时通过对挠度变化的分析发现,在同样工况下,310万次后的最大挠度比初始值增加了23.8%,说明试验梁刚度明显减小;(2)试验梁在疲劳荷载作用3146000次之后,疲劳裂纹产生于平钢底板两侧与波形腹板焊接连接处的折角处,然后底板两侧裂缝迅速交汇导致底板断裂,进而两侧腹板被拉裂使试验梁破坏失效。同时对底板厚度进行测量发现,在底板两侧靠近腹板处最薄,在中间厚度基本无变化,说明靠近底板靠近腹板处塑性变形较大,产生了屈服,在此处应力较大。同时在断裂截面的底板与腹板焊接折角处发现了贝纹线,疲劳源位于内侧。综上说明,在底板两侧与腹板焊缝的波形折角处有着较高的集中应力,并且此处还存在着焊缝的残余应力,而这也是此处发生疲劳损伤破坏的重要原因,也是该类结构疲劳损伤的一个重要疲劳细节;(3)通过对波形腹板平行板和斜向板的正应力比较,平行板处的正应力为斜向板的2.1~2.9倍,这是由于试验梁纵向刚度的突然改变,此处发生了应力集中;(4)在有限元软件Midas FEA中S-N曲线采用现行公路规范抗疲劳设计中疲劳细节100的S-N曲线公式及以往文献中通过断裂力学分析得出的S-N曲线公式,荷载采用损伤试验中所加荷载。在有限元中模拟试验梁在三种S-N曲线下的疲劳损伤量发现,公路规范中疲劳细节100与疲劳损伤试验结果误差较小且拟合结果更好,但是损伤量D仍然小于1,在以后的设计中还需对其进行修正。本次试验对疲劳损伤试验研究成果不仅丰富了这种新型结构疲劳损伤领域的相关研究,也能对该类桥梁在以后的建设及维护中提供一定的借鉴,也对这种桥梁结构以后的推广和发展有着积极的意义。