根据南溪长江大桥整体有限元模型的计算结果，选取车辆荷载作用下应力变化最大的标准钢箱梁作为疲劳验算的研究对象。表8.8标准梁段主要尺寸参数单位：cm图8.16标准梁段设计图针对基于有限元模拟的细节疲劳特性分析，应对有限元方法进行基本假定。图8.17标准梁段有限元模型随机车流具有随机性特点，而疲劳应力提取是针对确定性的应力时程曲线，如何获取疲劳应力的统计特征也是需要解决的重要问题。......
2023-09-19
南溪长江大桥在随机车流下的疲劳应力分析
【摘要】：表8.15C2车型的轴重均匀设计表单位：kN通过20次有限元计算和雨流计数提取应力循环，并转换为等效应力幅值Seq，通过SVR回归分析可得到C2车型的轴重与Seq的SVR模型。将该车辆样本代入C2车型的SVR模型中可得到各车辆样本对应的钢箱梁细节处的等效应力幅Seq。表8.16某日随机车流作用下细节①的疲劳应力计算结果备注：各车型车辆的数量为全桥单向行驶的数量，即仅考虑半幅通车数量。
以C2车型为例，该车型有AW21和AW22两个轴，按照均匀设计条件，取该两个轴重的均匀设计表U20202（见表8.15），其中20表示20个水平数，2表示2个参数。
表8.15 C2车型的轴重均匀设计表 单位：kN
通过20次有限元计算和雨流计数提取应力循环，并转换为等效应力幅值Seq，通过SVR回归分析可得到C2车型的轴重与Seq的SVR模型。其中，设计点如图8.33（a）所示，SVR模型的函数关系如图8.33（b）所示。
图8.33 C2车型的UD-SVR数据
由图8.33可知，均匀设计的样本点能够均匀地布满设计变量空间。随着车轴轮重的增加，细节的等效应力幅值有所增加，且具有一定的非线性。随机抽样某日的随机车流样本，其中C2车型在单向行驶的行车道上数量为254辆，在超车道上数量为26辆。将该车辆样本代入C2车型的SVR模型中可得到各车辆样本对应的钢箱梁细节处的等效应力幅Seq。
在建立每种车型的各轴重与Seq的SVR曲线拟合模型之后，按照第二章随机车流模型生成某日随机车流样本，再由SVR模型得出每辆车的轴重作用下钢桥面板细节的等效应力幅Seq，最后得出日等效应力幅Sdeq，并计算相应的日循环次数Nd。随机抽样某日的随机车流样本，得到的行车道和超车道的细节等效应力幅Seq和应力循环次数计算结果如表8.16所示。
表8.16 某日随机车流作用下细节①的疲劳应力计算结果
备注：各车型车辆的数量为全桥单向行驶的数量，即仅考虑半幅通车数量。
由表8.16可知，行车道的车辆总数约为超车道的0.8倍，但是行车道的Seq是超车道的1.4倍，行车道的Nd与超车道的几乎相同。这表明，虽然行车道的日通行车辆总数大于超车道数量，但是由于重型货车大部分（C2车型比例为84%）行驶于行车道，该车型对钢桥面板细节的疲劳损伤远大于C1车型，因此相应的等效应力幅值也大于超车道。虽然货车的占有率较低（C2～C5车型的累积值为19%），但是货车在行车道的占有率及车轴数量较多，其产生的钢桥面板的细节疲劳应力循环次数也较C1车型多，综合上述因素，行车道与超车道的Nd值基本相同。
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