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大跨径悬索加劲钢桁梁桥典型节点疲劳性能分析研究
| 论文题名： | 大跨径悬索加劲钢桁梁桥典型节点疲劳性能分析研究 |
| 关键词： | 悬索加劲钢桁梁桥;疲劳性能;移动荷载;使用寿命 |
| 摘要： | 随着公轨两用钢桁梁桥的快速发展，整体节点的疲劳性能对整座桥梁的安全和寿命越来越关键。整体节点处汇交杆件多，受力较大，焊缝密集且构造复杂，疲劳问题突出。本文以重庆曾家岩嘉陵江大桥为工程背景，采用理论分析的手段对大跨径悬索加劲钢桁梁桥典型节点的疲劳性能进行了研究，同时根据现有试验条件合理设计了整体节点缩尺模型及试验方案。 首先，本文介绍了疲劳分析基础理论，阐述了变幅循环荷载与常幅循环荷载的等效转换方法和泄水计数法的计数规则等。根据《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64-2015)、《城市道路工程设计规范》(CJJ37-2012)等相关规范，结合《重庆曾家岩嘉陵江大桥施工图设计说明》，制定出公轨两用桥梁的疲劳荷载谱，并通过对渝澳大桥和轨道交通3号线牛角沱站的交通状况实地调研，验证了荷载谱制定过程中所取上层公路日通行交通量、地铁标准疲劳车轴重等参数是合理的。 其次，以曾家岩大桥为工程背景，采用有限元软件Midas/Civil建立了全桥空间有限元模型，进行标准疲劳车加载下的移动荷载分析，按照杆件应力幅最大原则，确定出全桥最不利节点B3节点，即典型节点。按照《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64-2015)和《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB10091-2017)以及国外规范对公路和轨道交通疲劳荷载作用下，节点板与杆件高强度螺栓连接部位进行了疲劳检算，检算结果表明典型节点处节点板与杆件高强度螺栓连接满足规范要求。使用泄水计数法对B3节点处主桁杆件轴力历程例进行了统计处理，基于Miner线性损伤累计理论，确定出疲劳试验的等效轴力幅。 最后，在节点疲劳试验模型设计阶段，初选了单节点和双节点两个模型方案进行比选，罗列出两种方案各自的优缺点，并考虑试验条件的限制，选择单节点方案作为疲劳试验的试验模型。依据相似原理对1∶2.5大比例尺节点缩尺试验模型进行了合理的设计，对除试验节点以外的易损位置进行了局部加强。采用数值模拟的方式对试验模型进行疲劳分析，使用有限元软件Midas/FEA建立试验节点的精细化板单元模型并模拟试验加载200万次。根据试验节点中除高强度螺栓连接位置以外部分的疲劳寿命以及损伤度，结合实桥典型节点处主桁杆件与节点板高强度螺栓疲劳检算结果，评价典型节点的疲劳性能，计算结果表明曾家岩大桥典型节点的疲劳性能满足设计要求。 |
| 作者： | 何沛建 |
| 专业： | 土木工程；桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 耿波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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