两个足尺试件模拟南京长江第二大桥南汊桥的设计图,取一个U形肋单元,跨长3750mm(实桥横隔板间距),桥面板宽 600mm,厚 14mm, U形肋尺寸为 184mm*8mm*300mm,圆弧缺口宽度分为两种,试件Ⅰ为50mm,试件Ⅱ为100mm.
试件材质为 16Mnq,屈服强度为 395MPa,拉伸强度为 540MPa.试件的制造严格按照《南京长江第二大桥南汊桥钢箱梁制造规则》的有关内容进行,试件在工厂制造完成后,经外观检查、超声波探伤和高强度螺栓检查,全部合格。
四、试验概况
1.加载方案
我国《公路桥梁设计通用规范》(JTJ021-89)规定汽车-超20级荷载中550kN的重车后轴重力为2*140kN,后轮着地面积为宽*长=600mm*200mm.本试验中加载点的接触面积参考该规范选定,考虑试件为单肋,故将本试验的加载宽度折减为400mm,即介于单轮与双轮宽度之间。试验中以一块宽*长*厚=420mm * 200mm * 12mm的钢板模拟桥面铺装层,以宽*长*厚=400mm * 300mm * 50mm的橡胶块模拟车轮进行加载,试验机为MTS300kN电液伺服试验机,加载频率为300次/min.
2.测点布置
为研究缺口附近面板上的应力分布情况,在缺口附近面板上密集布置测点,其中面板焊缝附近的12个测点贴双向应变片测量纵、根双向应力。除了缺口附近布置测点外,在试件跨中及与试件焊栓接头对称的位置,也相应地布置了测点。来源:考试大
为了研究试件及缺口部位的竖向刚度,在试件的跨中、焊栓接头部位、对称于焊栓接头的部位、以及试件两端都安装了位移计。
3.静载试验
两个试件都作静载试验。静载试验分两种加载方案,一种是在焊栓接头处加载,另一种是在跨中加载。根据有限元计算,当试件跨中作用140kN的荷载时,试件最大应力处(跨中U形肋下表面)的应力达到设计容许应力200MPa,试验中考虑到较实际受力情况更不利的状态,将最大静载加到 175kN,为实际轴重力的 2.5倍,使试件的最大计算应力达到钢材流动极限的75%。加载等级分四级和五级。
4.疲劳试验
选取试件Ⅰ进行疲劳试验,疲劳试验加载位置为焊栓接头处,荷载范围40~90kN,循环次数为 200万次。根据有限元计算,试件跨中加 4OkN荷载时,试件跨中 U形肋下表面的最大应力与桥梁恒载作用下产生的最大应力相当,当加90kN荷载时,其最大应力与桥梁恒载、活载共同作用下产生的最大应力相当,故选取以上疲劳试验加载范围。来