钢箱梁桥疲劳寿命与TMD系统延寿研究

发布时间：2020-07-03 03:26

【摘要】：钢桥在车辆荷载、人群荷载、风荷载和地震荷载等疲劳荷载作用下,钢桥中产生了变幅疲劳应力,当变幅疲劳应力反复循环到一定次数时,钢桥就会发生疲劳损伤,疲劳损伤的累积会减少钢桥的使用寿命,甚至造成安全事故。因此,对钢桥的疲劳寿命问题展开研究迫在眉睫。国内外学者虽然进行了大量的研究,取得了不少研究成果,但对延长钢桥疲劳寿命方面研究不多。针对目前钢桥疲劳寿命研究方面的不足,本文以一座(45+60+45)m的3跨钢箱梁桥为例,评估了它在疲劳车辆荷载作用下的疲劳寿命,同时进行了调谐质量阻尼器(TMD)系统对钢箱梁桥的减振和延寿效果研究。主要研究结果如下:(1)对基于名义应力法、局部应力应变法、线弹性断裂力学法、损伤力学法、可靠度的疲劳寿命评估方法的理论进行了阐述,并对它们进行了分析比较,结合本文采用的某3跨钢箱梁桥的特点,最后决定采用名义应力法对其进行疲劳寿命评估。(2)使用MidasFEA建立某3跨钢箱梁桥模型,通过对其进行静力分析,找出钢箱梁桥疲劳寿命评估的控制点。参考我国公路钢结构桥梁设计规范(JTGD64-2015),确定了疲劳车辆荷载的模型。参考英国BS5400规范和美国AASHTO规范,考虑了疲劳车冲击作用和多车效应的影响。在3种不同S-N曲线修正方法下,对钢箱梁桥的疲劳寿命进行了评估,并根据评估的结果选出最佳S-N曲线修正方法。(3)使用Midascivil分析得出了调谐质量阻尼器(TMD)系统减振效果最佳时,TMD系统的质量比、阻尼比和频率比参数,并将其与理论计算得出的结果进行了对比。(4)分析了 TMD系统在最佳参数下的延寿效果,在设置TMD系统后,钢箱梁桥的延寿率大于21.36%。
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U448.36
【图文】：

疲劳损伤,发展过程,钢材

等方面有关。钢材局部拉应力过大，疲劳应力反复循环的次数过多，钢材自身的性能较逡逑差等等情况都会导致钢材发生疲劳破坏。在疲劳荷载作用下钢材首先出现疲劳裂纹，然逡逑后疲劳裂纹逐渐扩展，这是钢材发生疲劳破坏的两个阶段。如图１．１所示，结构或材料逡逑从受到荷载开始，到疲劳裂纹达到一定宽度ａｏ为止，荷载的循环次数称为裂纹形成寿命，逡逑此后裂纹继续扩展，达到临界长度为止的疲劳荷载循环次数称为裂纹扩展寿命［１］。逡逑ＣＩ邋０逦Ｃｌ邋ｃｒ逡逑纹形成１＿？裂纹扩展＿邋裂纹长度Ｇ逡逑图１．１疲劳损伤发展过程逡逑１逡逑

雨流计数法,峰点,谷点

雨流亦停止流动；逡逑的起点和终点作为该荷载的半循环计数；逡逑载谱的每一部分计一次数。逡逑的应变历程，雨水开始从谷点１流出，到达峰点２后垂直４，从峰点４继续下流遇到比谷点１更低的谷点５停止流点２流出的雨流流经谷点３，继续下流遇到峰点２垂直滴＇全循环；从峰点４流出的雨流到达谷点５后垂直下落至５４低的峰点６流下的雨流停止流动，形成４－５－７半循环；６，继续下流遇到峰点５垂直滴落的雨流停止流动，形成５－雨流到达谷点８后垂直下落至８＇点，在此点遇到了比谷止流动，形成７－８－１０半循环；从峰点８流出雨流经峰点９落的雨流停止流动，形成８－９－８＇全循环，如图２．１所示。逡逑应变逡逑

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