总第316期交通科技SerialNo.3162023第1期TransportationScience&TechnologyNo.1Feb.2023DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2023.01.009收稿日期:2022-11-11第一作者:蔡佳骏(1979-),男,高级工程师,硕士。*国家重点研发计划课题(2017YFC0806001);中铁第四勘察设计院集团有限公司科技研发项目(No.ZD-2017003)资助桥梁新型钢弹体元件模数式伸缩装置及力学性能研究*蔡佳骏(中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063)摘要为改善桥梁传统伸缩缝易发生疲劳破坏的问题,文中提出新型刚弹体模数式伸缩装置,将钢弹体运用于模数式桥梁伸缩装置中。为探究桥梁新型钢弹体弹性元件模数式伸缩装置的力学性能,通过疲劳试验与数值仿真的方法,建立伸缩缝实体有限元模型,分析不同厚度、不同自由长度、不同材质钢弹簧体的力学性能,并通过疲劳试验研究各种尺寸下钢弹体弹性元件的疲劳寿命,提出钢弹体弹性元件的疲劳设计标准。研究表明,弓形钢弹体弹性元件采用60Si2Mn弹簧钢、厚度取12mm时,弹性元件位移协调性最好,桥梁模数式伸缩装置力学性能最优。关键词桥梁模数式伸缩装置钢弹体弹性控制元件数值模拟疲劳试验中图分类号U443.3桥梁伸缩装置作为缓冲装置一般安装于桥梁端部预留伸缩缝隙区域,其目的在于防止温度变化引起路面结构的热胀冷缩过大而造成破坏。目前,常见的伸缩缝装置包括单缝型钢伸缩缝、多组式伸缩缝、梳齿板式等伸缩缝[1-2]。由于伸缩缝间隙位置是桥梁结构受力集中且复杂多变的关键部位,上述伸缩缝装置在实际工程中暴露出大量的问题,出现了一系列的破坏模式,如剪切破坏、屈曲破坏及衔接部位的局部压碎破坏。伸缩缝一旦破坏,将会影响道路的平整度、行车舒适性。因此,制作一种安全性能高、服役寿命长的伸缩装置具有较高的工程实践价值。桥梁伸缩缝装置长期裸露在空气中,承受外界环境和车辆荷载的往复循环作用,其疲劳性能受到显著影响,且高昂的维修费用几乎占桥梁总维修费用的20%[3]。针对于此,孙正峰[4]建立了水平向有限元动力学模型,考虑了车轮对模数式桥梁伸缩缝的冲击效应,对其水平向动力特性进行研究,揭示了伸缩缝力学性能衰变规律。此外,吴昊等[5]为探究ZL480模数式桥梁伸缩缝横梁间距对其动力效应的影响,采用有限元数值软件建立仿真模型,结果指出横梁间距从1m增加到2m时,第一阶固有频率减小32.6%,且梁支撑刚度对固有频率相关性较高。金福银[6]利用MTS疲劳试验机对桥梁模数式伸缩装置施加竖向荷载和水平荷载,对标准模块型桥梁伸缩缝试件分别进行静载和动载试验...
