基于缩尺理论的悬挂式轨道梁结构疲劳分析

作     者：顾威 韩旭 包龙生 孟维迎 杨佳伟 

作者机构：辽宁交通高等专科学校道路与桥梁工程系 沈阳建筑大学交通与测绘工程学院 沈阳建筑大学机械工程学院 

出 版 物：《工程力学》 (Engineering Mechanics)

年 卷 期：2025年

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(52205163) 沈阳市科技计划项目基金项目(23-407-3-19) 

主　　题：桥梁工程 悬挂式单轨 疲劳 疲劳强度 缩尺试验 

摘      要：在车辆荷载作用下钢结构桥梁的关键构件会受到循环荷载作用而产生疲劳，疲劳的不断积累可能会导致构件发生疲劳损伤甚至断裂。为确保新型悬挂式单轨交通系统轨道梁结构疲劳性能及寿命满足要求，以相似三定理的经典相似理论为基础，采用与设计要求相同焊接条件，制作缩尺整桥跨轨道梁模型并进行疲劳试验，确定轨道梁结构的破坏关注点及疲劳寿命；建立轨道梁结构有限元模型，分析实际列车车辆移动作用下轨道梁的疲劳力学性能，并根据名义应力法确定该轨道梁各关键连接处焊趾的疲劳性能。结果表明：跨中腹板与下翼缘板连接处与跨中纵肋与下翼缘板连接处焊趾为疲劳易损部位，循环次数为200万次时，两处等效常幅疲劳极限分别为89.59 MPa和70.52 MPa；跨中腹板与下翼缘板连接处与跨中纵肋与下翼缘板连接处焊趾的最大应力幅分别为38.08 MPa和36.55 MPa，均小于等效常幅疲劳极限，等效疲劳寿命分别为2605.06万次与1436.47万次，即轨道梁结构在正常服役期间不会发生疲劳破坏。研究成果可为考虑悬挂式单轨交通系统轨道梁结构在移动荷载作用下的疲劳应力和疲劳寿命的分析提供参考。