钢桥腹板出平面变形疲劳应力敏感性分析及检测方法研究

发布时间：2020-05-16 02:14

【摘要】：钢桥腹板间隙处的出平面变形是钢桥中常见的疲劳问题,然而,我国早期钢桥设计时缺少疲劳分类等级,规范条文没有预料到疲劳抗力如此低,特别是一些钢桥结构局部细节位置的设计,其疲劳特性没有被充分考虑,导致许多服役的钢桥出现由于疲劳开裂导致结构整体出现破坏的特殊事件。基于此研究背景,本文研究了钢桥腹板间隙处出平面变形疲劳应力的影响因素,并引入了一种疲劳应力的检测方法。运用有限元软件分析了钢桥腹板间隙处的等效应力分布状态,以及出平面变形量的规律;采用敏感性分析方法,分别就腹板间隙大小、腹板厚度、肋板刚度三个影响参数对腹板间隙处的等效应力大小、出平面变形量进行了敏感性分析;研究表明:对于本文的仿真模型,存在最优的腹板间隙大小G=30 mm,使得腹板间隙根部的范式等效应力最小,在经济技术条件允许情况下,适当增加腹板厚度,可以同时减少腹板间隙处的等效应力和出平面变形量,采用较柔性的肋板材料,可以有效减小出平面变形量。理论上建立了构件热弹性应力与其表面温变之间的关系,并通过带孔平板的热弹性应力效应试验,验证了热弹性应力理论及IR-TSA系统的有效性;采用IR-TSA系统对一座在役钢桥腹板间隙处的应力集中位置进行了定性检测。研究表明:在带孔平板热弹性应力效应试验中,测点A、B实测温度变化与理论分析结果最大误差分别为4%,2.67%;IR-TSA系统在实际交通荷载的作用下,能有效的在钢桥腹板间隙肋板根部处检测到突变的应力。
【图文】：

肋板,钢箱梁,横隔板,U型

图 1.1 钢箱梁 U 型肋板及横隔板裂缝在多主梁的钢桥中，相邻的主梁一般采用加劲肋板和横撑相连，从而达到桥载在主梁间互相分配从而避免单梁受力[6]，为了规避主梁的翼板和其肋板连接起时发生由于变形不同步导致的破坏，通常在加劲肋和翼缘之间留有一定的空为腹板间隙，如图 1.2。由于车道荷载不能均匀的分配到每一片梁上，相邻梁产生相对竖向位移，从而导致横撑和肋板产生转动，一般钢梁的上翼板受到混面板等的约束，腹板间隙就会承担这一部分的扭曲变形，特别是在肋板与主梁接处，极易出现局部的应力集中，，带来裂缝源，导致主梁腹板开裂，如图 1.3

平面变形,腹板,间隙,肋板

图 1.1 钢箱梁 U 型肋板及横隔板裂缝在多主梁的钢桥中，相邻的主梁一般采用加劲肋板和横撑相连，从而达到桥面荷载在主梁间互相分配从而避免单梁受力[6]，为了规避主梁的翼板和其肋板连接在一起时发生由于变形不同步导致的破坏，通常在加劲肋和翼缘之间留有一定的空隙称为腹板间隙，如图 1.2。由于车道荷载不能均匀的分配到每一片梁上，相邻梁间会产生相对竖向位移，从而导致横撑和肋板产生转动，一般钢梁的上翼板受到混凝土面板等的约束，腹板间隙就会承担这一部分的扭曲变形，特别是在肋板与主梁的焊接处，极易出现局部的应力集中，带来裂缝源，导致主梁腹板开裂，如图 1.3。
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U441

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