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基于断裂力学的斜拉桥锚拉板疲劳寿命评估
| 论文题名： | 基于断裂力学的斜拉桥锚拉板疲劳寿命评估 |
| 关键词： | 斜拉桥;锚拉板;疲劳寿命;断裂力学 |
| 摘要： | 在大跨钢或钢混叠合梁斜拉桥中，索梁锚固结构种类较多，是关键的受力部位，其中锚拉板式因具有构造简单、安装和维修方便、传力路径明确等突出优点，近年来得到广泛应用，但是由于焊缝分布复杂、应力集中严重，在汽车荷载作用下，疲劳问题较为严重。本文以乌江大桥锚拉板为例，综合应用断裂力学计算理论、结构有限元分析理论和结构可靠度理论，建立了基于断裂力学的锚拉板疲劳寿命评估方法，为解决锚拉板的疲劳问题提供了有效的评估方法。 本文的研究工作具体如下: (1)阐述了钢桥疲劳问题的研究现状。分别总结了疲劳问题的研究简史和现有的几种疲劳研究方法;介绍了钢桥抗疲劳设计的基本流程;对锚拉板的应用情况及研究现状进行了介绍，同时分析了锚拉板的构造和受力特点，并由此识别了锚拉板的典型疲劳构造细节。 (2)开展断裂力学方法研究。研究了应力强度因子的计算方法，对锚拉板典型疲劳细节分别采用解析法和有限元仿真分析法计算了裂纹尖端的应力强度因子，并分析了其变化规律。 (3)开展基于断裂力学的锚拉板疲劳寿命评估方法研究。首先建立乌江大桥的全桥有限元模型，确定了受力最具代表性的锚拉板位置，将最新钢桥规范的疲劳荷载计算模型按索力影响线加载，得到了锚拉板的疲劳荷载谱;结合局部有限元模型得到各典型疲劳细节的应力脉;利用疲劳裂纹扩展模型的Paris公式积分获得了各细节的疲劳寿命。 (4)开展疲劳可靠性研究。在钢桥疲劳可靠度理论的基础上，建立了基于断裂力学的疲劳可靠度模型，讨论了各基本随机变量的分布特征以及目标可靠度指标的合理取值，并由此得到了锚拉板可靠度指标与使用寿命之间的关系曲线。 |
| 作者： | 唐武 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 李立峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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