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大跨悬索桥复杂受力部位的疲劳裂纹分析与数值模拟
| 论文题名： | 大跨悬索桥复杂受力部位的疲劳裂纹分析与数值模拟 |
| 关键词： | 大跨悬索桥;复杂受力部位;疲劳裂纹;数值模拟;车辆荷载 |
| 摘要： | 钢桥复杂受力部位在长期往复车辆荷载的作用下，往往会出现疲劳损伤的不断累积和疲劳裂纹的扩展，不仅会造成后期维修加固费用的浪费，而且可能在没有明显征兆的情况下引发结构连接部位的断裂破坏，危及结构安全运营。本文针对大跨悬索桥典型复杂受力部位（索梁锚固区、中央扣区域），研究了车辆荷载作用下相关连接构造的疲劳损伤机理，并对其疲劳寿命进行了评估，所完成的主要工作如下: (1)建立了包含有限元模型、车辆荷载模型以及基于S-N曲线的疲劳寿命评估流程的面向疲劳状态评估的数值模型。利用通用有限元程序ANSYS建立了桥梁整体有限元模型和索梁锚固区、中央扣区域局部精细化模型，根据实测数据对桥梁整体有限元模型进行了校核，并基于子模型衔接整体模型和局部精细模型;通过桥梁收费系统的实测数据，建立了一个包含车辆类型、横向车道分布、轴重、轴距信息的精细化车辆荷载概率模型;结合有限元分析和车辆荷载概率模型，以及基于S-N曲线的疲劳寿命评估公式，给出概率有限元疲劳寿命评估流程。 (2)分析了索梁锚固区相关构造的疲劳开裂原因，并对其疲劳寿命进行了评估。通过对索梁锚固区开裂情况的统计分析，研究了斜顶板球扁钢加劲肋与承力板的连接、斜顶板与吊耳板连接的裂纹形态、分布特点及扩展规律。通过有限元分析，研究了索梁锚固区的传力特征，对应力集中区域的应力状态进行了分析，探讨了斜顶板加劲肋与承力板的连接、斜顶板与吊耳板连接的开裂原因;在此基础上，对索梁锚固区域相关应力集中区域进行了寿命评估;最后基于索梁锚固区受力特征，给出了索梁锚固区一种构造优化方案。 (3)分析了中央扣区域的受力特征，并对其相关构造细节的疲劳寿命进行了评估。通过有限元分析，研究了中央扣区域的受力特征，并对造成相关构造细节应力集中的原因进行了探讨;在此基础上，通过概率有限元分析，对中央扣区域的应力集中构造进行了寿命评估;最后基于中央扣受力特征，给出了中央扣区域一种构造优化方案。 |
| 作者： | 潘胜军 |
| 专业： | 防灾减灾工程及防护工程 |
| 导师： | 郭彤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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