在役钢桥面板纵肋与顶板焊根疲劳裂纹内焊加固方法

作     者：张清华 李明哲 李俊 王昊 高兴 ZHANG Qing-hua;LI Ming-zhe;LI Jun;WANG Hao;GAO Xing

作者机构：西南交通大学土木工程学院四川成都610031 中交第二航务工程局有限公司湖北武汉430048 青岛市市政工程设计研究院山东青岛266100 武汉锂鑫自动化科技有限公司湖北武汉430000 

出 版 物：《交通运输工程学报》 (Journal of Traffic and Transportation Engineering)

年 卷 期：2024年第24卷第1期

页      面：85-99页

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52278318) 广东省重点领域研发计划项目(2019B111106002) 桥梁结构健康与安全国家重点实验室开放课题(BHSKL19-06-KF) 四川省交通科技项目(2019-ZL-12) 四川省科技计划项目(2021YJ0037) 

主　　题：桥梁工程 钢桥面板 疲劳开裂加固 纵肋与顶板焊接细节 焊根开裂模式 内焊加固方法 疲劳性能 

摘      要：为实现纵肋与顶板焊根疲劳裂纹的有效加固,提出了能够满足在役钢桥面板加固需求的内焊加固方法,研发了自动化焊接机器人和相关关键装备;设计了4个试验模型对方法和装备的有效性和适用性进行研究,验证了纵肋与顶板焊根产生疲劳裂纹的开裂模式;使用所研发的专用焊接设备在纵肋内部进行焊接加固,进行了加固结构的疲劳破坏试验;对比了试验结果与有限元模拟结果,分析了加固后结构的疲劳性能,验证了内焊加固方法的有效性。研究结果表明:内焊加固方法能够将既有的焊根裂纹转化为内部缺陷,研发的装备能够实现原位加固,有效抑制疲劳裂纹的扩展,使已开裂焊接细节的疲劳寿命提高了66%~157%;由于各开裂模式具有不同程度疲劳损伤累积,加固后焊接细节会发生主导开裂模式迁移;对于包含多开裂模式的焊接细节,加固后的剩余疲劳寿命与各开裂模式的实际疲劳损伤累积程度以及加固方法对各开裂模式受力特性的扰动程度两方面的因素密切相关。