基于WIM的疲劳荷载模型和钢桥疲劳性能评估方法研究
发布时间：2022-08-13 12:04
钢结构桥梁具有自重轻、施工方便等优点,是大跨度桥梁的主要结构形式。钢桥正交异性板作为桥面系,既直接承受交通荷载,又参与结构受力,受力情况非常复杂。正交异性钢桥面板在车辆荷载的长期作用下极易发生疲劳开裂,国内外正交异性钢桥面板疲劳开裂事故的相继报道已经引发了人们对正交异性钢桥面板疲劳破坏问题的关心和重视。因此,深入研究钢桥正交异性钢桥面板的疲劳损伤累积规律和疲劳可靠度评估方法,具有重要的理论意义和工程应用价值。本文针对钢桥正交异性钢桥面板的疲劳损伤问题,结合动态称重（WIM）、现场试验、长期监测和数值模拟,研究了浙江省内不同等级道路上的车辆荷载统计特征和疲劳车辆荷载模型;提出了适用于带铺装层正交异性钢桥面板热点应力计算的有限元模型建立和修正方法;建立了基于长期监测应力数据和基于实测车辆参数概率分布的正交异性钢桥面板焊缝热点疲劳可靠度评估方法。主要内容包括:（1）研究了浙江省内不同等级道路上车辆荷载参数的统计模型和疲劳荷载模型。基于浙江省内不同等级道路（包括高速公路、一级公路、二级公路和城市干道）上的车辆荷载动态称重（WIM）数据,研究了不同等级道路上的车流构成,讨论了车流参数的时间特征,...
【文章页数】：182 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 车辆荷载模型研究现状
1.2.1 车辆荷载统计模型
1.2.2 疲劳车辆荷载模型
1.3 钢桥疲劳评估方法研究现状
1.3.1 基于疲劳强度曲线的疲劳评估方法
1.3.2 基于断裂力学的疲劳评估方法
1.3.3 基于连续损伤力学的疲劳评估方法
1.4 本文的主要研究内容与思路
参考文献
第二章 基于动态称重数据的车辆荷载统计模型
2.1 引言
2.2 基于动态称重系统的车辆荷载实测
2.3 车辆荷载数字特征
2.3.1 数据预处理
2.3.2 车流构成
2.3.3 车流时间特征
2.3.4 车流横向分布
2.4 车辆荷载统计模型
2.4.1 车辆荷载参数统计模型
2.4.2 车速的统计模型
2.4.3 车辆轴重统计模型
2.4.4 车辆总重的统计模型
2.5 本章小结
参考文献
第三章 基于实测车辆数据的钢桥疲劳荷载模型
3.1 引言
3.2 各国规范中的疲劳车辆荷载模型
3.2.1 英国BS5400规范
3.2.2 美国AASHTO规范
3.2.3 欧洲Eurocodel规范
3.2.4 中国规范
3.2.5 疲劳车辆荷载模型比较
3.3 疲劳荷载模型
3.4 车辆参数对疲劳损伤的影响
3.4.1 加载车模型
3.4.2 整车车重对疲劳损伤的影响
3.4.3 轴重分配率对疲劳损伤的影响
3.4.4 轴长对疲劳损伤的影响
3.4.5 轴距分配对疲劳损伤的影响
3.5 本章小结
参考文献
第四章 正交异性钢桥面板车辆荷载效应现场实测与数值模拟
4.1 引言
4.2 热点应力定义和计算
4.2.1 热点应力的定义
4.2.2 热点应力的计算
4.3 车辆荷载效应现场实测方案
4.3.1 工程背景
4.3.2 测点布置
4.3.3 静载工况
4.3.4 动载工况
4.4 车辆荷载效应现场实测结果分析
4.4.1 静载下焊接细节应力
4.4.2 动载下焊接细节应力
4.5 冲击系数实测结果分析
4.6 正交异性钢桥面板有限元模型
4.6.1 轮载模型
4.6.2 有限元模型边界选取
4.6.3 局部精细多尺度有限元模型
4.7 疲劳应变影响参数分析
4.7.1 铺装层弹性模量
4.7.2 铺装层泊松比
4.7.3 轮载横向尺寸
4.7.4 轮载纵向尺寸
4.8 有限元模型修正与验证
4.9 本章小结
参考文献
第五章 基于实测热点应力的正交异性钢桥面板疲劳可靠度分析
5.1 引言
5.2 基于热点应力法的S-N曲线
5.3 金昌路运河桥正交异性钢桥面板应力长期监测
5.3.1 传感器选择
5.3.2 测点选择
5.3.3 传感器安装
5.4 基于实测热点应力的正交异性钢桥面板疲劳损伤分析
5.4.1 监测数据预分析
5.4.2 疲劳损伤计算方法
5.4.3 金昌路运河桥正交异性钢桥面板的疲劳损伤
5.5 基于实测热点应力的正交异性钢桥面板疲劳可靠度评估
5.5.1 极限状态方程
5.5.2 荷载效应的统计建模
5.5.3 金昌路运河桥正交异性钢桥面板疲劳可靠度
5.6 本章小结
参考文献
第六章 基于车辆参数概率分布的正交异性钢桥面板焊缝热点疲劳可靠度分析
6.1 引言
6.2 车辆荷载参数随机模拟
6.2.1 复杂统计模型的样本模拟
6.2.2 随机车流模拟
6.3 正交异性钢桥面板热点应力影响面
6.3.1 热点应力外推点影响面
6.3.2 热点应力影响面
6.4 基于车辆参数概率分布的钢桥面板焊缝热点疲劳可靠度分析方法
6.4.1 热点应力时程计算
6.4.2 方法验证
6.4.3 方法小结
6.5 本章小结
参考文献
第七章 结论与展望
7.1 本文结论
7.2 研究展望
作者简历
本文编号：3677003
【文章页数】：182 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 车辆荷载模型研究现状
1.2.1 车辆荷载统计模型
1.2.2 疲劳车辆荷载模型
1.3 钢桥疲劳评估方法研究现状
1.3.1 基于疲劳强度曲线的疲劳评估方法
1.3.2 基于断裂力学的疲劳评估方法
1.3.3 基于连续损伤力学的疲劳评估方法
1.4 本文的主要研究内容与思路
参考文献
第二章 基于动态称重数据的车辆荷载统计模型
2.1 引言
2.2 基于动态称重系统的车辆荷载实测
2.3 车辆荷载数字特征
2.3.1 数据预处理
2.3.2 车流构成
2.3.3 车流时间特征
2.3.4 车流横向分布
2.4 车辆荷载统计模型
2.4.1 车辆荷载参数统计模型
2.4.2 车速的统计模型
2.4.3 车辆轴重统计模型
2.4.4 车辆总重的统计模型
2.5 本章小结
参考文献
第三章 基于实测车辆数据的钢桥疲劳荷载模型
3.1 引言
3.2 各国规范中的疲劳车辆荷载模型
3.2.1 英国BS5400规范
3.2.2 美国AASHTO规范
3.2.3 欧洲Eurocodel规范
3.2.4 中国规范
3.2.5 疲劳车辆荷载模型比较
3.3 疲劳荷载模型
3.4 车辆参数对疲劳损伤的影响
3.4.1 加载车模型
3.4.2 整车车重对疲劳损伤的影响
3.4.3 轴重分配率对疲劳损伤的影响
3.4.4 轴长对疲劳损伤的影响
3.4.5 轴距分配对疲劳损伤的影响
3.5 本章小结
参考文献
第四章 正交异性钢桥面板车辆荷载效应现场实测与数值模拟
4.1 引言
4.2 热点应力定义和计算
4.2.1 热点应力的定义
4.2.2 热点应力的计算
4.3 车辆荷载效应现场实测方案
4.3.1 工程背景
4.3.2 测点布置
4.3.3 静载工况
4.3.4 动载工况
4.4 车辆荷载效应现场实测结果分析
4.4.1 静载下焊接细节应力
4.4.2 动载下焊接细节应力
4.5 冲击系数实测结果分析
4.6 正交异性钢桥面板有限元模型
4.6.1 轮载模型
4.6.2 有限元模型边界选取
4.6.3 局部精细多尺度有限元模型
4.7 疲劳应变影响参数分析
4.7.1 铺装层弹性模量
4.7.2 铺装层泊松比
4.7.3 轮载横向尺寸
4.7.4 轮载纵向尺寸
4.8 有限元模型修正与验证
4.9 本章小结
参考文献
第五章 基于实测热点应力的正交异性钢桥面板疲劳可靠度分析
5.1 引言
5.2 基于热点应力法的S-N曲线
5.3 金昌路运河桥正交异性钢桥面板应力长期监测
5.3.1 传感器选择
5.3.2 测点选择
5.3.3 传感器安装
5.4 基于实测热点应力的正交异性钢桥面板疲劳损伤分析
5.4.1 监测数据预分析
5.4.2 疲劳损伤计算方法
5.4.3 金昌路运河桥正交异性钢桥面板的疲劳损伤
5.5 基于实测热点应力的正交异性钢桥面板疲劳可靠度评估
5.5.1 极限状态方程
5.5.2 荷载效应的统计建模
5.5.3 金昌路运河桥正交异性钢桥面板疲劳可靠度
5.6 本章小结
参考文献
第六章 基于车辆参数概率分布的正交异性钢桥面板焊缝热点疲劳可靠度分析
6.1 引言
6.2 车辆荷载参数随机模拟
6.2.1 复杂统计模型的样本模拟
6.2.2 随机车流模拟
6.3 正交异性钢桥面板热点应力影响面
6.3.1 热点应力外推点影响面
6.3.2 热点应力影响面
6.4 基于车辆参数概率分布的钢桥面板焊缝热点疲劳可靠度分析方法
6.4.1 热点应力时程计算
6.4.2 方法验证
6.4.3 方法小结
6.5 本章小结
参考文献
第七章 结论与展望
7.1 本文结论
7.2 研究展望
作者简历
本文编号：3677003
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/3677003.html
