正交异性钢桥面板横隔板弧形切口的疲劳性能研究

发布时间：2017-11-22 05:00

  本文关键词：正交异性钢桥面板横隔板弧形切口的疲劳性能研究

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【摘要】：论文基于国内某正交异性钢桥面板桥梁横隔板弧形切口母材出现的疲劳开裂现象,通过有限元计算和现场实测两种途径,讨论了正交异性钢桥面板横隔板弧形切口的疲劳性能。主要研究内容及成果如下:首先,通过建立结构多尺度有限元模型,按照AASHTO规范中的标准疲劳设计卡车进行加载,获得了构造细节在移动轮载作用下的应力响应,然后基于名义应力法和热点应力法开展了疲劳寿命评价,再研究了横隔板厚度对弧形切口应力的影响。研究表明,弧形切口在纵桥向的应力影响线可取为2倍横隔板间距,故可采用简化标准疲劳车的中轴或后轴单独加载,因而一个AASHTO标准疲劳车将在弧形切口产生2~3个应力循环;弧形切口应力集中明显,不同位置处的名义应力对细节寿命评估的影响很大,名义应力难以定义,其疲劳性能评价采用热点应力法按IIW中疲劳强度等级为140MPa的S-N曲线评价是合适的,也可将名义应力位置定义在距离切口边缘6mm处;增加横隔板厚度可以明显降低弧形切口边缘的应力,建议了合适的横隔板厚度。研究认为,该自锚式悬索桥弧形切口疲劳开裂与横隔板太薄和桥梁超载或卡车通行量大有关,也可能与构造细节制造工艺不佳、存在较大残余应力等有关。其次,通过改变正交异性钢桥面板横隔板的切口形状,如横隔板弧形切口型式、切口高度,比较了横隔板-纵肋连接处焊缝和弧形切口母材构造细节的应力变化,相关结论可以为钢桥设计提供参考。最后,通过现场实测得到了大桥横隔板弧形切口构造细节的名义应力时程曲线。采用雨流计数法并根据Miner累积损伤准则得到了横隔板弧形切口的等效应力幅,然后基于AASHTO规范中的S-N曲线评估其疲劳寿命,并指出了弧形切口母材开裂的原因。本文主要运用有限元方法分析了弧形切口开裂的原因,同时以实测数据作为比较,获得了疲劳细节的实际寿命,并对切口的形状参数展开了研究,最后为钢桥的建设和维护提出了相关建议。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441.4

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