公路钢桥腹板出平面疲劳细节分析

发布时间：2020-03-27 20:19

【摘要】：近几年钢桥的修建数量呈爆发性增长,钢桥因疲劳破坏造成的人员伤亡和经济损失引起了桥梁界的广泛重视。我国相关的桥梁规范中对疲劳细节的分类仍不够精确,很多新型的构造形式仍没有具体的疲劳验算模型,缺少实验数据支撑,所以对钢桥中各个疲劳细节的研究具有很重大的意义。钢桥发生疲劳破坏主要由承受的荷载和面外变形造成,荷载疲劳领域现在国内外研究数据较丰富,具有成熟的疲劳设计体系;而面外变形造成的疲劳破坏则因为与不同构造的疲劳细节受力形式相关,需要对钢桥中各个部位进行精确的疲劳应力研究才能对其进行分类,所以需要大量研究数据作为依据。因为考虑到翼缘板受较大拉力易产生横向裂纹,故在横向连接板与翼缘处留有一小间隙区域,而本文研究的腹板出平面疲劳细节正是位于钢桥主梁腹板与横向连接板端部的小间隙区域位置,在该区域产生的面外变形在实际的钢桥设计中,不能做到完全避免,且产生的疲劳裂纹部分位于主梁腹板上,直接影响钢桥整体的疲劳强度。本文首先对钢桥腹板出平面疲劳细节进行描述,分析了小间隙区域在实际中承受随机车辆荷载作用时,其应力变化的形式以及疲劳裂纹的延伸走向,然后介绍了本文研究涉及的荷载谱与应力谱、雨流计数法、疲劳强度曲线和疲劳损伤累积准则等理论知识。在总结国内外相关的疲劳荷载车模型后,针对西南地区的车辆荷载特点,利用疲劳损伤累积准则推出一个等效损伤后的简化标准疲劳车模型。通过有限元计算结果发现越靠近高应力点区域,应力变化梯度越大,沿主梁纵向分析各点有限元应力数据,发现纵向应力变化范围大于竖向应力变化范围,表明高应力点附近U型裂缝延伸范围大于水平裂缝。在对钢桥的腹板出平面疲劳细节进行优化分析中,采用大型有限元软件ANSYS模拟某小型钢桥进行计算,讨论了横梁的设置、腹板与加劲肋连接处不设置倒角、主梁下翼缘与加劲肋焊接、腹板高度、腹板厚度、小间隙高度、加劲肋厚度、加劲肋宽度等细部构造对腹板间隙处面外变形疲劳性能的影响效果。最后将前面分析的优化措施进行统筹管理,并通过实例计算优化前与优化后的小型钢桥模型,结果显示其整体优化效应可达到68.04%,且均满足抗疲劳检算要求。
【图文】：

一钢桥腹板出平面疲劳细节

图２－１腹板间隙处引起裂纹实图逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｔｈｅ邋ｃｒａｃｋ邋ｉｓ邋ｃａｕｓｅｄ邋ｉｎ邋ｗｅｂ邋ｓｐａｃｅ逡逑疲劳裂纹因其产生位置不同，受力不同，，呈现出不同的延伸形状，主要分为以下两逡逑
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U441.4

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 郝苏;;国际现行钢结构公、铁路桥梁疲劳设计规范综述[J];世界桥梁;2012年06期

2 周泳涛;鲍卫刚;翟辉;刘延芳;;公路钢桥疲劳设计荷载标准研究[J];土木工程学报;2010年11期

3 王春生;成锋;;钢桥腹板间隙面外变形疲劳应力分析[J];建筑科学与工程学报;2010年01期

4 钱冬生;;谈谈钢桥的疲劳和断裂[J];桥梁建设;2009年03期

5 卫星;李俊;强士中;;大跨钢桁拱轨道横梁半刚性连接节点疲劳性能试验研究[J];土木工程学报;2009年06期

6 李莹;黄侨;孙永明;;焊接钢桥腹板出平面变形疲劳问题的有限元分析[J];公路交通科技;2008年01期

7 杨晓红;陈忠安;;基于可靠度理论的焊接结构疲劳寿命评估[J];建筑结构;2007年06期

8 高宗余;李小珍;强士中;;大跨度公轨两用桥轨道横梁与整体节点连接疲劳试验研究[J];铁道学报;2007年03期

9 黄卫;林广平;钱振东;刘振清;;正交异性钢桥面铺装层疲劳寿命的断裂力学分析[J];土木工程学报;2006年09期

10 钟炜辉;郝际平;黄会容;;金属结构的疲劳损伤有限元分析研究[J];西安建筑科技大学学报(自然科学版);2006年04期

相关会议论文 前1条

1 唐继舜;钱冬生;;怎样能使钢桥疲劳设计又好又省[A];2006钢桥科技论坛全国学术会议论文集[C];2006年

相关博士学位论文 前3条

1 李莹;公路钢桥疲劳性能及可靠性研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

2 任伟平;焊接钢桥结构细节疲劳行为分析及寿命评估[D];西南交通大学;2008年

3 管德清;焊接钢结构疲劳强度与寿命预测理论的研究[D];湖南大学;2003年

相关硕士学位论文 前7条

1 李芹子;公路钢结构桥梁抗疲劳设计方法研究[D];长安大学;2014年

2 张先;正交异性钢桥面板抗疲劳设计研究[D];西南交通大学;2013年

3 成锋;钢桥腹板间隙的面外变形疲劳行为数值分析[D];长安大学;2010年

4 栾旭光;基于神经网络的桥梁疲劳损伤评估研究[D];中南大学;2009年

5 李鹏;汽车试验场道路强化系数的研究[D];吉林大学;2007年

6 罗晋明;钢桥整体节点疲劳性能研究[D];西南交通大学;2004年

7 任伟平;钢桥整体节点疲劳性能试验与研究[D];西南交通大学;2004年

本文编号：2603341