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随机交通荷载下正交异性钢桥面板疲劳可靠度评估
| 论文题名： | 随机交通荷载下正交异性钢桥面板疲劳可靠度评估 |
| 关键词： | 悬索桥;斜拉桥;钢桥面板;疲劳可靠度;随机交通荷载 |
| 摘要： | 随着社会的发展和经济的增长，为了满足大跨的需要，悬索桥和斜拉桥被越来越多的建造和修建。由于自身的材料和力学特性，正交异性钢桥面板被广泛用于大跨桥梁的钢箱梁建造中。然而，桥梁结构会不可避免地经受动力荷载，这会对正交异性钢桥面板造成严重的疲劳损伤。为了评估正交异性钢桥面板的疲劳损伤和疲劳寿命，需要研究基于数值模拟的疲劳可靠度。由于车流的随机性、无序性和车辆严重超载，典型疲劳卡车荷载已经不适用于疲劳可靠度的研究，因此本文对随机交通荷载下正交异性钢桥面板的疲劳可靠度进行了评估。论文主要的工作和成果如下: (1)基于动态称重系统的随机车流统计分析。根据动态称重系统的监测数据，车型、车道、车重等分布参数被统计和拟合。由于超载现象的产生，车重不再满足单峰分布。基于期望最大化算法的高斯混合分布可以用来拟合车重。根据一年的车流统计，采用线性函数来预测未来的车流。在得到了车流参数后，编译了随机车流模拟程序，这为进一步的疲劳荷载效应分析奠定了基础。 (2)根据实桥的设计参数，建立了正交异性钢桥面板的节段有限元模型。根据主要裂缝可能产生的位置，进行了钢桥面板细节分类，再根据焊接细节的受力特征和加载工况确定了主要的研究对象。采用雨流计数法提取应力循环，通过比较各国不同疲劳规范选择了欧洲规范的S-N曲线来计算等效应力幅。拟合了总重和等效应力幅的函数关系，这样随机交通荷载下的等效疲劳应力幅可以通过随机车流模拟程序得到。在得到循环次数和等效应力幅后，计算了钢桥面板的疲劳损伤。计算结果表明行车道的疲劳损伤比超车道的疲劳损伤严重16倍。 (3)编译了蒙特卡洛算法来计算钢桥面板的疲劳可靠指标。由于车流和交通荷载的增长，计算了考虑这些因素后的可靠指标并计算了预测车流下的疲劳可靠指标。计算结果表明行车道的疲劳可靠指标比超车道的可靠指标低得多。随着车流和交通荷载的增长，行车道会偏于不安全，因此有必要也必须控制车流和交通荷载。最后，选取合适的疲劳目标可靠度指标，对钢桥面板的疲劳寿命进行了预测。 |
| 作者： | 王逸凡 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | Mohammad Noori;李今保 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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