随机车流作用下钢桥面板疲劳寿命研究

发布时间：2023-04-10 00:20

　　21世纪以来,随着社会经济的不断迅猛发展,交通量与车辆轴重的不断增加,桥梁结构形式更为多变,其跨越能力不断提高,而正交异性钢桥面板自重小、承载力大、便于施工等特性逐渐应用于大跨径桥梁。但随之也出现了因车辆荷载反复作用产生疲劳累积损伤,同时其焊缝初始缺陷加剧了这一情况,致使正交异性钢桥面板U肋-顶板焊缝疲劳开裂的问题。本文基于WIM实测数据,以已有的S-N曲线和Palmgren-Miner线性累积损伤理论、线弹性断裂力学理论和Paris裂纹扩展模型的理论为基础,建立了疲劳裂纹扩展跨尺度模型,分析了随机车辆参数的概率分布特征,明确了随机荷载主要参数的采样方式及其对应力幅与应力幅循环次数的影响。基于上述理论,进行了考虑焊缝缺陷初始深度、路表温度、轴重相关性等多因素的正交异性钢桥面板焊缝疲劳寿命分析。本文的主要研究内容如下:(1)基于传统疲劳损伤理论的S-N曲线及Palmgren-Miner线性累积损伤理论,可解决结构承受常/变幅应力幅循环下的疲劳状况。通过有限元法求解应力强度因子并建立宏/微观疲劳裂纹的跨尺度模型并对疲劳寿命进行分析。(2)对影响随机车辆荷载的主要参数进行统计分析,研究了主要...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 疲劳问题与随机车流研究现状
        1.2.1 钢桥疲劳研究现状
        1.2.2 随机车流研究现状
    1.3 本文中的创新
    1.4 本文研究内容
第二章 正交异性钢桥面板细节疲劳分析方法
    2.1 传统疲劳损伤理论
        2.1.1 S-N曲线
        2.1.2 Palmgren-Miner线性累积损伤理论
    2.2 跨尺度分析方法
        2.2.1 跨尺度疲劳裂纹扩展模型
        2.2.2 跨尺度疲劳寿命计算结果
    2.3 断裂力学理论(LEFM法)
        2.3.1 疲劳裂纹扩展模型
        2.3.2 疲劳裂纹扩展寿命
    2.4 本章小结
第三章 随机车流荷载统计与模拟
    3.1 工程背景
    3.2 实测车流分析
        3.2.1 交通流统计分析
        3.2.2 车辆参数统计分析
    3.3 随机车流模拟
        3.3.1 基于Copula函数的轴重抽样
        3.3.2 随机车流程序
    3.4 本章小结
第四章 正交异性钢桥面板细节疲劳寿命分析
    4.1 桥梁概况
    4.2 疲劳应力幅及循环次数
        4.2.1 钢桥面板疲劳分析细节的选定及有限元模型
        4.2.2 车辆加载方式
        4.2.3 轮迹横向分布频率
        4.2.4 构造细节应力时程分析
        4.2.5 铺装层温度对构造细节应力的影响
        4.2.6 动力效应及应力时程的提取计数
    4.3 疲劳作用参数分析
        4.3.1 试验样本设计
        4.3.2 神经网络预测模型
        4.3.3 疲劳作用参数统计分析
    4.4 疲劳累积损伤及寿命分析
        4.4.1 基于传统疲劳损伤理论的疲劳累积损伤及寿命分析
        4.4.2 基于断裂力学理论的疲劳累积损伤及寿命分析
        4.4.3 基于疲劳裂纹跨尺度方法的疲劳累积损伤及寿命分析
        4.4.4 轴重相关性及温度效应对疲劳累积损伤及寿命的影响
    4.5 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
附件



本文编号：3787995