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重载公路小跨径PC梁桥疲劳车辆荷载谱与疲劳性能研究
| 论文题名： | 重载公路小跨径PC梁桥疲劳车辆荷载谱与疲劳性能研究 |
| 关键词： | 公路桥梁;重载交通;结构疲劳;桥梁荷载 |
| 摘要： | 桥梁的安全问题一直受业内人士的关注，桥梁使用寿命的设计基准期一般为100年，随着我国社会经济的发展，我国公路运输的交通流量和车辆荷载都呈增长趋势，特别是在我国自然资源丰富的中西部地区，交通荷载具有大流量、高轴载的特点，公路桥梁在长期高轴载作用下，会加剧桥梁的损坏，严重影响桥梁的使用寿命，车辆荷载对桥梁结构的疲劳损伤不容忽视。我国《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)中规定了桥梁的车辆荷载分为公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级两个等级，汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成，尚缺乏用于公路桥梁疲劳性能评估的疲劳荷载谱，且针对公路桥梁疲劳设计的车辆荷载目前的研究还不够深入。本文针对重载公路货运通道的车辆荷载进行研究，并选取典型桥梁进行疲劳寿命预测。 本研究主要内容包括：⑴选取重载公路货运通道典型路段对车辆类型、车间距、车重和车辆横向分布情况进行了现场调查与统计分析，拟合出车间距和各车型车重分布的概率密度函数，根据由Miner准则推导出的等效轴重和等效轴距计算公式，将具有相同轴数的不同车辆简化为一种典型车辆模型，最终得到适用于重载公路疲劳计算的疲劳车辆荷载频值谱，通过计算各车型对桥梁的损伤度，选择贡献最大的车型作为标准疲劳车的基本形式，并对不同跨径的简支梁桥计算其轴重修正系数，建立基于20m简支梁的标准疲劳车辆模型。⑵根据实际调查的交通数据，运用Matlab编写程序，模拟车辆荷载的随机过程，选取13m简支板梁和20m简支T梁，对其进行跨中弯矩影响线加载，计算在模拟的随机车辆荷载作用下的弯矩时间历程，并运用雨流计数法计算弯矩幅和统计弯矩幅的分布规律，拟合得到两种梁型的弯矩幅分布概率密度函数。⑶利用ANSYS对两种简支梁进行加载破坏全过程分析，确定其开裂荷载、屈服荷载和破坏荷载。为了确定所选梁型在调查的荷载作用下的使用寿命，引入基于应力的疲劳寿命预测方法对其疲劳寿命预测分析;建立各材料的疲劳本构关系，应用ANSYS有限元软件计算简支梁经过不同次数疲劳荷载作用后的剩余承载力，结果表明，随着疲劳荷载作用次数的增加，简支梁的疲劳剩余承载力一直呈下降趋势。 |
| 作者： | 王超 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 倪永军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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