钢管混凝土相贯焊接节点受力分析与疲劳寿命研究.pdf

世界桥梁 年第 卷第期(总第 期)W o r l dB r i d g e s,V o l ,N o ,(T o t a l l yN o )收稿日期:基金项目:国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点项目(U A );四川省交通运输科技项目(B );四川省交通科技项目(C )K e yP r o j e c to fR e g i o n a l I n n o v a t i o na n dD e v e l o p m e n tJ o i n tF u n do fN a t i o n a lN a t u r a lS c i e n c eF o u n d a t i o no fC h i n a(U A );P r o j e c to fT r a n s p o r t a t i o n S c i e n c ea n d T e c h n o l o g yo fS i c h u a n P r o v i n c e(B );P r o j e c to f T r a n s p o r t a t i o n S c i e n c ea n dT e c h n o l o g yo fS i c h u a nP r o v i n c e(C )作者简介:康玲(),女,高级工程师,年毕业于西南交通大学土木工程专业,工学学士,年毕业于西南交通大学建筑与土木工程专业,工学硕士(E m a i l:q q c o m).通信作者:闫忠(),男,高级工程师(E m a i l:q q c o m).研究方向:桥梁施工新工艺.D O I:/j i s s n 钢管混凝土相贯焊接节点受力分析与疲劳寿命研究康玲,牟廷敏,闫忠(四川省公路规划勘察设计研究院有限公司,四川 成都 ;四川久马高速公路有限责任公司,四川 阿坝 )摘要:为研究钢管混凝土相贯焊接节点在轴力和弯矩共同作用下,管内混凝土对节点疲劳寿命的贡献,制作钢管混凝土桁梁桥K型相贯焊接节点 缩尺模型并建立实体有限元模型,开展空管、仅弦管灌注混凝土、弦管和腹管均灌注混凝土类构件相贯焊接节点受力分析与疲劳试验验证.结果表明:弦管与腹管灌注混凝土可提高结构刚度和调整结构内力,中弦管到边弦管的传力路径由单一的斜腹管变为斜腹管与水平腹管共同传力,斜腹管内力由轴力变为轴力与弯矩的组合形式.疲劳试验测得的相贯焊接节点最大应力位置、大小及应力分布状态与有限元计算结果吻合.弦管与腹管灌注混凝土使相贯焊接节点整体应力及峰值应力均降低,改善了相贯焊接节点的应力分布状态,延缓了裂纹发展速度,延长了相贯焊接节点疲劳寿命.关键词:桥梁工程;钢管混凝土结构;相贯焊接节点;缩尺模型;应力分布;疲劳试验;有限元法中图分类号:U 文献标志码:A文章编号:()引言钢管内灌注混凝土形成钢管混凝土协同受力组合构件,不仅充分发挥了钢结构受拉、混凝土受压的力学特性,还形成了钢管约束混凝土、混凝土支撑钢管的共同受力约束模式 ,极限承载能力可提高 倍.由该类构件组成的钢管混凝土组合结构桥梁,如钢管混凝土桁梁桥,与工程造价相当的混凝土梁桥相比,可节省混凝土用量约、减轻重量约、减少现场施工作业量约、抗震安全度提高倍.目前已建成的雅西高速公路干海子大桥(钢管混凝土桁梁桥)、汶马高速公路汶川克枯大桥(钢管混凝土桁梁桥)、四川合江长江一桥和三桥(钢管混凝土拱桥)等钢管混凝土桥梁 ,具有材料经济、性能优异、施工便捷等优势.钢管混凝土桥梁中,根或多根腹管与主弦管相交形成T型或K型节点.相贯焊接节点是指T型或K型节点中不同方向的受拉腹管或受压腹管与主弦管相交形成的区域.弦管与腹管形成的相贯焊接节点数量多,受结构几何形状急剧变化影响,不仅处于应力高度集中区域,还易在焊接过程中产生缺陷 .因此相贯焊接节点在受力性能和耐久性能上均处于最不利状态,会降低节点疲劳寿命,从而影响整座桥梁的服役寿命 .关于钢管混凝土桥梁相贯焊接节点设计方法及疲劳寿命评估,目前国内外没有详细规定和专门的规范,均参照空管节点执行,忽略了管内混凝土的作用,其科学性和合理性有待验证.因此,本文开展相同设计参数的空管节点、钢管混凝土节点的应力状态分析和疲劳试验研究,为钢管混凝土疲劳寿命评估提供参考.相贯焊接节点典型构造T型或K型相贯焊接节点由不同方向的受拉腹管或受压腹管与主弦管相交形成,包括腹管接头、主弦管管壁以及主弦管与腹管相交形成的条焊缝空间曲线.腹管接头采用焊缝坡口数控切割机加工成特定形状,与主弦管焊接成为整体.沿着相贯焊缝空间曲线,根据受力特征划分为趾部区、跟部区以及夹在这个区域间的鞍部区(见图).通常,在车辆荷载作用下,腹管产生轴力及弯矩,相贯焊接节点在轴力和弯矩共同作用下形成组合应力产生的疲世界桥梁 ,()劳应力幅在趾部区及趾部区到鞍部区范围内最大,具体位置与腹管和主弦管形成的相交角度和节点刚度有关.图相贯焊接节点及相贯焊缝空间曲线F i g T u b u l a r i n t e r s e c t i n gw e l d e dj o i n t a n ds p a t i a lc u r v eo f i n t e r s e c t i n gw e l d模型试验钢管混凝土桁梁桥为轻质高强结构,其受车辆作用的振动响应在同类桥型中尤为突出.桥梁的服役寿命往往取决于桁式结构的疲劳寿命,因此对桁式结构相贯焊接节点疲劳寿命的研究尤为重要.以某高速公路钢管混凝土桁梁桥为背景,开展桁梁桥K型相贯焊接节点 缩尺模型试验研究,以明确钢管混凝土桁梁桥相贯焊接节点应力分布,并验证钢管混凝土相贯焊接节点的疲劳寿命.实桥 主 跨 m,半 幅 桥 宽 m,设 计 速 度 k m/h、汽车荷载为公路级.主梁采用钢管混凝土桁式结构,主梁高 m,由钢管混凝土主弦管、钢管混凝土腹管和钢混组合桥面板组成.其中,主弦管直径 mm,斜腹管直径 mm,管内均灌注C 混凝土,形成的K型节点管径比(腹管/弦管)为、交角为 ,主梁构造如图所示.模型试件根据实桥节点参数及受力情况,采用根直径 mm的主弦管,斜腹管和水平腹管直径分别为 、mm,形成的K型节点管径比为、交角为 ,主弦管与腹管通过相贯焊接连接成型.针对管内是否灌注混凝土,将模型试件分为组:试件,弦管、腹管均不灌注混凝土(空管);试件,弦管灌注混凝土、腹管不灌注混凝土;试件,弦管、腹管均灌注混凝土.每组个试件.在缩尺模型顶部增加支撑杆,约束弦管间相对图实桥主梁构造F i g D e t a i l so fm a i ng i r d e ro f r e a l b r i d g e变形,使斜腹管与弦管的相贯焊接节点产生较大的内力.加载器设在中弦管顶进行竖向加载.根据 钢管混凝土桥梁焊接节点疲劳技术规程(D B/T )计算得出,实桥相贯焊接节点在疲劳荷载 作 用 下,腹 管 上 产 生 的 最 大 名 义 应 力 幅 为 MP a,经换算,对模型试件施加 k N静力荷载,腹管可产生约 MP a的名义应力幅;施加下限 k N、上限 k N的疲劳荷载(工况),腹管可产生约 MP a(约为倍实桥名义应力幅)名义应力幅;为了加速疲劳,施加下限 k N、上限 k N的疲劳荷载(工况),腹管可产生约 MP a(约为倍实桥名义应力幅)名义应力幅.该模型试件为对称结构,个试件可以同时验证个相同节点的疲劳寿命.模型试件及号相贯焊接节点如图所示.图模型试件及号相贯焊接节点F i g D e t a i l so f s p e c i m e na n dt u b u l a r i n t e r s e c t i n gw e l d e dj o i n t相贯焊接节点受力性能分析采用M I D A SF E A软件,建立相贯焊接节点 D实体单元分析模型,如图所示.实桥测试、同类静力模型试验结果均表明正常使用阶段钢结构与内部混凝土未产生滑移,因此,分析模型对钢与混凝土两种材料采用共节点的方式连接.相贯焊接节点及附近 c m范围内单元尺寸约为mm,其余位置钢管混凝土相贯焊接节点受力分析与疲劳寿命研究康玲,牟廷敏,闫忠 mm为限界划分网格,参照模型试验边界条件模拟结构约束和加载方式.对各组试件结构变形和内力,以及号相贯焊接节点相贯线应力分布进行分析.图相贯焊接节点实体有限元模型F i g S o l i d e l e m e n tm o d e l t u b u l a r i n t e r s e c t i n gw e l d e dj o i n t 内力 k N静力荷载作用下,试件变形如图所示.试件整体竖向挠度分别为 、mm;号相贯焊接节点最大面外变形分别为 、mm.图试件变形F i g S p e c i m e nd e f o r m a t i o n k N静力荷载作用下,试件内力如表所示.由表可知:试件弦管各截面最大内力差为 k N,斜腹管偏心距(弯矩/轴力)为 m,水平腹管最大轴力为 k N;试件弦管最大内力差为 k N,斜腹管偏心距为 m,水平腹管最大轴 力 为 k N;试 件弦 管 最 大 内 力 差 为 k N,斜腹管偏心距为 m,水平腹管最大轴力为 k N.由结构变形和内力计算结果可知,弦管和腹管灌注混凝土后,结构整体刚度提高(K K K),整体竖向变形减小;号相贯焊接节点局部刚度提高,约束了节点转动变形,节点位置局部面外变形减小().在结构整体刚度较小时,加载传力路径是各杆件以轴力形式由中弦管通过斜腹管传递至边弦管;增大结构内各杆件刚度后,传力路径变为以轴力和弯矩的组合形式由中弦管通过斜腹管及水平腹管传递至边弦管,中、边弦管从上到下的截面内力差值减小,斜腹管偏心距增大(e e e),水 平 腹 管 轴 力 增 加(F F F).应力 k N静力荷载作用下,试件的号相贯焊接节点弦管、腹管相贯线应力如表和图所示.由表和图可知:试件节点最大应力为 MP a,对称出现在腹管的鞍部区 及 位置;试件节点最大应力为 MP a,出现在弦管的趾 部 区 位 置;试 件节 点 最 大 应 力 为 MP a,出现在弦管的趾部区 位置.表号相贯焊接节点弦管、腹管相贯线应力计算结果T a b l e C a l c u l a t e ds t r e s s e s i nc h o r da n db r a c e so f t u b u l a ri n t e r s e c t i n gw e l d e dj o i n t节点焊缝角度应力/MP a试件试件试件弦管腹管弦管腹管弦管腹管(跟部)(鞍部)(趾部)(鞍部)(跟部)注:“”为拉应力;“”为压应力.表试件内力计算结果T a b l e C a l c u l a t e d i n t e r n a l f o r c e so f s p e c i m e n s试件编号中弦管轴力/k N边弦管轴力/k N斜腹管上截面中截面下截面上截面中截面下截面轴力/k N弯矩/(k Nm)水平腹管轴力/k N 注:“”为拉力;“”为压力.世界桥梁 ,()图号相贯焊接节点应力F i g S t r e s s e s i nt u b u l a r i n t e r s e c t i n gw e l d e dj o i n t弦管和腹管灌注混凝土后,改变了结构各杆件及号相贯焊接节点的相对刚度和内力形式,号相贯焊接节点刚度逐渐增大,整体应力及峰值应力均减小;斜腹杆内力由以轴力为主变为轴力和弯矩的组合形式,节点最大应力出现位置由鞍部区变为趾部区.以节点最大应力与名义应力的比值表征热点应力集中系数,试件分别为、,热点应力集中系数逐渐降低,节点应力集中状态随着节点刚度的增加有所改善.疲劳寿命试验验证以理论分析为依据,对组模型试件开展疲劳试验,如图所示.在组模型试件沿弦管、腹管相贯线等分位置布置应变测点,在中弦管底部布置位移测点.试验步骤为:疲劳加载前进行静力测试,获取结构应力分布;疲劳加载次数 万次,按工况加载;疲劳加载次数 万次,按工况加载,记录裂纹出现及发展情况;疲劳试验每间隔 万次停下,开展次静力测试,分析疲劳开裂前后结构的应力分布及刚度变化.图疲劳试验F i g F a t i g u e t e s t k N荷载作用下,试件的号相贯焊接节点弦管及腹管相贯线应力计算值与实测值对比如图所示.由图可知:试件与试件实测最大应力均出现在弦管的趾部区 位置,分别为 、MP a,与计算值相近,其余位置实测值也与计算值一致.试件节点位置应力变化急剧,未能准确捕捉到最大值,但节点实测应力整体分布趋图弦管、腹管相贯线应力计算值与实测值对比F i g C a l c u l a t e da n dm e a s u r e d i n t e r s e c t i n g l i n eo f c h o r da n db r a c e s钢管混凝土相贯焊接节点受力分析与疲劳寿命研究康玲,牟廷敏,闫忠势与计算值相近.变幅加载下,试件的号相贯焊接节点名义应力幅如表所示.为直观对比组模型试件的疲劳寿命,基于节点损伤等效原则,按等效疲劳寿命计算公式 式()将各级应力幅及其对应的循环次数,均换算成相同应力幅(MP a)作用下的等效疲劳寿命.按照损伤等效原则对变幅加载进行任意等幅加载推算.ne qLiSiSe qmni()式中,ne q为等效疲劳寿命;L为第L级荷载;ni为i级荷载的循环次数;Si为i级荷载的幅值;Se q为折算幅值;m为材料常数,取值为.表号相贯焊接节点名义应力幅T a b l e N o m i n a l s t r e s s r a n g eo f t u b u l a r i n t e r s e c t i n gw e l d e dj o i n t试件编号名义应力幅/MP a工况工况 以号相贯焊接节点上的裂纹发展长度占比相贯焊接节点长度的 作为节点失效判定依据,组试件经换算的开裂寿命、失效寿命以及失效后节点剩余刚度如表所示,疲劳裂纹开展位置如图所示.由表和图可知:试件与试件疲劳裂纹萌生位置均出现在弦管趾部区,与相贯焊接节点最大应力值位置吻合;弦管和腹管均灌注混凝土,提升了结构整体刚度和节点局部刚度,减小了相贯焊接节点峰值应力,失效寿命依次为试件试件试件,试件疲劳寿命约为试件的倍,刚度衰减为试件试件试件;裂纹扩展到相同长度,试件对应的疲劳寿命分别为 、万次,裂纹发展速度为试件试件试件.然而,试件按理论计算初始裂纹应出现在腹管鞍部区,实际疲劳裂纹萌生位置出现在弦管趾部附近,以及试件的开裂寿命比试件小,均可能是相贯焊接节点及节点周围的热影响区存在初始缺陷导致异常.表组试件疲劳寿命T a b l e F a t i g u e l i f eo f t h r e eg r o u p so f s p e c i m e n s试件编号开裂寿命/万次失效寿命/万次剩余刚度/疲劳裂纹萌生位置 弦管,距离趾部c m 弦管,趾部 弦管,趾部图组试件疲劳裂纹开展位置F i g O n s e t o f f a t i g u ec r a c k i n g i nt h r e eg r o u p so f s p e c i m e n s结论与展望()有限元计算结果表明,弦管与腹管灌注混凝土,结构整体刚度和节点局部刚度均得到加强,变形减小,整体性能提升,中弦管到边弦管的传力路径由斜腹管变为斜腹管与水平腹管共同传力,斜腹管内力由轴力变化为轴力与弯矩的组合形式.()疲劳试验相贯焊接节点最大应力位置、大小及应力分布状态与有限元计算结果吻合.弦管与腹管灌注混凝土提升了结构整体刚度和节点局部刚度;相贯焊接节点整体应力及峰值应力均降低,改善了相贯焊接节点应力分布状态,延缓了裂纹发展速度,延长了相贯焊接节点疲劳寿命.()下一步将开展专项研究,探明弦管与腹管管内混凝土对相贯焊接节点疲劳强度的贡献,并提出可靠的技术手段进一步提升钢管混凝土相贯焊接节点的开裂寿命.参考文献(R e f e r e n c e s):四川省交通厅公路规划勘察设计研究院公路钢管混凝土桥梁设计与施工指南M北京:人民交通出版社,世界桥梁 ,()(S i c h u a n H i g h w a y P l a n n i n g,S u r v e y,D e s i g n a n dR e s e a r c h I n s t i t u t eL t d G u i d e t oD e s i g na n dC o n s t r u c t i o nT e c h n o l o g yo fR o a dS t e e lT u b eC o n c r e t eB r i d g eM B e i j i n g:C h i n a C o mm u n i c a t i o n s P r e s s,i nC h i n e s e)谢开仲,王红伟,梁栋基于强度和延性的钢管混凝土拱桥抗震性能评估方法J桥梁建设,():(X I E K a i z h o n g,WAN G H o n g w e i,L I AN G D o n g S e i s m i cP e r f o r m a n c e E v a l u a t i o n M e t h o d o f C o n c r e t e F i l l e dS t e e lT u b u l a rA r c hB r i d g eB a s e do nS t r e n g t ha n dD u c t i l i t yJB r i d g e C o n s t r u c t i o n,():i nC h i n e s e)解威威,唐睿楷,叶志权,等钢管混凝土拱桥钢管初应力自动 化 监 测 与 控 制 J世 界 桥 梁,():(X I E W e i w e i,TAN G R u i k a i,Y E Z h i q u a n,e t a lA u t o m a t i cM o n i t o r i n ga n dC o n t r o lo fI n i t i a lS t r e s s e si nS t e e l T u b e s o f C o n c r e t e F i l l e d S t e e l T u b u l a r A r c hB r i d g eJW o r l dB r i d g e s,():i nC h i n e s e)韩 林 海钢 管 混 凝 土 结 构 M北 京:科 学 出 版 社,(HANL i n h a i C o n c r e t e F i l l e dS t e e lT u b u l a rS t r u c t u r e sM B e i j i n g:S c i e n c eP r e s s,i nC h i n e s e)刘琪,聂尚杰,丁少凌,等重庆渝湘复线双堡特大桥主桥设计J桥梁建设,(S):(L I UQ i,N I E S h a n g j i e,D I N G S h a o l i n g,e t a lD e s i g no fM a i nB r i d g eo fS h u a n g b a oB r i d g eo fS e c o n dC h o n g q i n g H u n a n R a i l w a yi n C h o n g q i n gJB r i d g eC o n s t r u c t i o n,(S):i nC h i n e s e)聂尚杰,王铖铖,刘琪,等基于强健性的大跨径钢管混凝土刚架系杆拱桥设计J桥梁建设,(S):(N I ES h a n g j i e,WAN G C h e n g c h e n g,L I U Q i,e t a lD e s i g no fL o n g S p a nC o n c r e t e F i l l e dS t e e lT u b u l a rR i g i dF r a m eT i e d A r c h B r i d g e B a s e d o n R o b u s t n e s sJB r i d g e C o n s t r u c t i o n,(S):i nC h i n e s e)占玉林,杨伟,向天宇,等温度变化对大跨度钢管混凝土拱桥徐变效应的影响J铁道建筑,():(Z HAN Y u l i n,YAN G W e i,X I AN G T i a n y u,e t a lI n f l u e n c eo fT e m p e r a t u r e C h a n g eo n C r e e p E f f e c to fL o n g S p a nC o n c r e t e F i l l e dS t e e lT u b u l a r A r c h B r i d g eJR a i l w a yE n g i n e e r i n g,():i nC h i n e s e)李万鹏,王康宁脱空对钢管混凝土短柱偏压性能的影响研究J世界桥梁,():(L IW a n p e n g,WANGK a n g n i n g R e s e a r c h o nD e b o n d i n gE f f e c to fS t e e lS k i na n d C o n c r e t eC o r eo nR e s p o n s e s o f S h o r t C o n c r e t e F i l l e d S t e e l T u b u l a rC o l u m nu n d e r E c c e n t r i c L o a d sJ W o r l d B r i d g e s,():i nC h i n e s e)刘东元,张谢东,张朦朦支管缺陷对钢管混凝土空间相贯节 点 承 载 能 力 影 响 J桥 梁 建 设,():(L I UD o n g y u a n,Z HANGX i e d o n g,Z HANGM e n g m e n g I n f l u e n c e s o f B r a n c h T u b e D e f e c t s o nB e a r i n g C a p a c i t y o f S p a t i a l I n t e r s e c t i n g J o i n t o fC o n c r e t e F i l l e dS t e e lT u b eJB r i d g e C o n s t r u c t i o n,():i nC h i n e s e)沈祖炎直接焊管结构节点极限承载力的计算J钢结构,():(S HE N Z u y a n C a l c u l a t i o n o f U l t i m a t e B e a r i n gC a p a c i t yo fD i r e c t l y W e l d e dT u b u l a rN o d e sJ S t e e lC o n s t r u c t i o n,():i nC h i n e s e)童乐为,沈祖炎,陈忠延城市道路桥梁的疲劳荷载谱J土木工程学报,():(T ON G L e w e i,S HE N Z u y a n,CHE N Z h o n g y a n F a t i g u eL o a dS p e c t r u mf o rU r b a n R o a dB r i d g e sJC h i n aC i v i lE n g i n e e r i n gJ o u r n a l,():i nC h i n e s e)陈宝春,黄文金钢管混凝土K形相贯节点极限承载力试验研究J土木工程学报,():(CHE N B a o c h u n,HUANG W e n j i n E x p e r i m e n t a lS t u d yo nU l t i m a t eB e a r i n gC a p a c i t yo fC F S TD i r e c t l y W e l d e dK J o i n t sJC h i n aC i v i lE n g i n e e r i n gJ o u r n a l,():i nC h i n e s e)贾法勇,霍立兴,张玉凤,等热点应力有限元分析的主要影响因素J焊接学报,():,(J I AF a y o n g,HUOL i x i n g,Z HAN GY u f e n g,e t a lK e y I n f l u e n c e F a c t o r s i n H o t S p o t S t r e s s F EMA n a l y s i sJ T r a n s a c t i o n s o ft h e C h i n a W e l d i n gI n s t i t u t i o n,():,i nC h i n e s e)邵永波,L I ES e n gT j h e n K节点应力集中系数的试验和数值研究方法J工程力学,(S):(S HAO Y o n g b o,L I ES e n gT j h e n E x p e r i m e n t a la n dN u m e r i c a lS t u d i e so ft h eS t r e s sC o n c e n t r a t i o nF a c t o r(S C F)o fT u b u l a rK J o i n t sJE n g i n e e r i n gM e c h a n i c s,(S):i nC h i n e s e)GUR N E Y T RF a t i g u eo f W e l d e dS t r u c t u r e sMC a m b r i d g e:C a m b r i d g eU n i v e r s i t yP r e s s,顾敏,童乐为,Z HA OX i a o i n g,等圆钢管混凝土T型焊接节点应力强度因子计算方法研究J工程力钢管混凝土相贯焊接节点受力分析与疲劳寿命研究康玲,牟廷敏,闫忠学,():(GU M i n,T ON G L e w e i,Z HA O X i a o i n g,e t a lN u m e r i c a lC a l c u l a t i o nM e t h o d o l o g y f o rS t r e s s I n t e n s i t yF a c t o r so fC F CH S W e l d e dT J o i n t sJE n g i n e e r i n gM e c h a n i c s,():i nC h i n e s e)刘永健,龙辛,姜磊,等基于热点应力法的钢管混凝土焊接节点疲劳构造细节比较J建筑科学与工程学报,():(L I U Y o n g j i a n,L ONG X i n,J I AN G L e i,e t a lC o m p a r i s o n o n F a t i g u e S t r u c t u r a l D e t a i l s o f C F S TW e l d e dJ o i n t sB a s e do n H o tS p o tS t r e s s M e t h o dJJ o u r n a lo fA r c h i t e c t u r ea n dC i v i lE n g i n e e r i n g,():i nC h i n e s e)姜磊,刘永健,刘彬,等基于热点应力法的钢管混凝土桁 式 拱 桥 节 点 疲 劳 评 估 J桥 梁 建 设,():(J I AN G L e i,L I U Y o n g j i a n,L I U B i n,e t a lJ o i n tF a t i g u eA s s e s s m e n to fC o n c r e t e F i l l e dS t e e lT u b u l a rA r c hB r i d g eB a s e do n H o tS p o tS t r e s s M e t h o dJB r i d g e C o n s t r u c t i o n,():i nC h i n e s e)R e s e a r c ho nM e c h a n i c a lP r o p e r t ya n dF a t i g u eL i f eo fT u b u l a rI n t e r s e c t i n gW e l d e dJ o i n t so fC o n c r e t e F i l l e dS t e e lT u b e sK A N GL i n g,MO UT i n g m i n,Y A NZ h o n g(S i c h u a nH i g h w a yP l a n n i n g,S u r v e y,D e s i g na n dR e s e a r c hI n s t i t u t eL t d,C h e n g d u ,C h i n a;S i c h u a nJ i u m aE x p r e s s w a yC o,L t d,A b a ,C h i n a)A b s t r a c t:T h es t u d y i nt h i sp a p e r f o c u s e so nt h ec o n t r i b u t i o no f i n f i l l c o n c r e t e t ot h e f a t i g u el i f eo ft u b u l a ri n t e r s e c t i n g w e l d e dj o i n t s(T I W J s)i nt h ec o n c r e t e f i l l e ds t e e lt u b e su n d e rt h ei n t e r a c t i o no f a x i a l f o r c e sa n db e n d i n gm o m e n t s S p e c i m e n so fs c a l eo f t h eK s h a p e dT I W J so f t h ec o n c r e t e f i l l e ds t e e l t u b u l a r t r u s sb r i d g ew e r ep r e p a r e da n ds o l i d e l e m e n tn u m e r i c a lm o d e l sw e r ed e v e l o p e dt oa n a l y z et h el o a db e a r i n gb e h a v i o r sa n df a t i g u el i f eo fT I W J si nt h r e et y p e so fs p e c i m e n s,i n c l u d i n gt h es p e c i m e n sc o n s i s t i n go fe m p t yb r a c e sa n dc h o r d s,s p e c i m e n sc o n t a i n i n ge m p t yb r a c e sa n dc o n c r e t e f i l l e dc h o r d s,a n ds p e c i m e n sc o n s i s t i n go fc o n c r e t e f i l l e db r a c e sa n dc h o r d s I ti ss h o w nt h a tt h es p e c i m e n s w i t hc o n c r e t e f i l l e db r a c e sa n dc h o r d sh a v ei m p r o v e ds t r u c t u r a l s t i f f n e s sa n di n t e r n a l f o r c e s,w h e r et h el o a dt r a n s f e rb e t w e e nt h ec e n t e rc h o r dt os i d ec h o r d i sc h a n g e df r o m d e p e n d i n go np u r eo b l i q u eb r a c e st os h a r e dl o a dt r a n s f e ro fo b l i q u ea n dh o r i z o n t a lb r a c e s T h e i n t e r n a l f o r c eo f o b l i q u eb r a c e s t r a n s f o r m s f r o ma x i a l f o r c e t o t h e c o m b i n e df o r c eo fa x i a lf o r c ea n db e n d i n g m o m e n t T h e m a x i m u m s t r e s sl o c a t i o n s,s t r e s sv a l u e sa n dd i s t r i b u t i o no fT I W J so b t a i n e db yf a t i g u et e s ta g r e ew i t ht h ef i n i t ee l e m e n tc a l c u l a t i o n s Wh e nb o t ht h eb r a c e sa n dc h o r d sa r ef i l l e dw i t hc o n c r e t e,t h eo v e r a l l s t r e s sa n dp e a ks t r e s s i naT I W Ja r er e d u c e d,l e a d i n gt oi m p r o v e ds t r e s sd i s t r i b u t i o ni nt h eT I W J,s l o w g r o w t ho fc r a c k sa n dl o n g e r f a t i g u e l i f eo f t h e i n t e r s e c t i n gw e l d e d j o i n t K e yw o r d s:b r i d g ee n g i n e e r i n g;c o n c r e t e f i l l e ds t e e l t u b e;t u b u l a r i n t e r s e c t i n gw e l d e dj o i n t;s c a l e d o w nm o d e l;s t r e s sd i s t r i b u t i o n;f