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两种形状弧形切口正交异性钢桥面板的疲劳性能对比研究
| 论文题名： | 两种形状弧形切口正交异性钢桥面板的疲劳性能对比研究 |
| 关键词： | 弧形切口;正交异性钢桥面板;纵肋焊缝;疲劳寿命 |
| 摘要： | 论文基于国内某正交异性钢桥面板横隔板弧形切口处母材出现的疲劳开裂，通过现场应力监测和有限元分析，对比研究了正交异性钢桥面板横隔板两种弧形切口的疲劳性能，主要研究内容和结论如下： 首先，为揭示两种形状弧形切口正交异性钢桥面板构造细节的轮载应力响应特征，评价弧形切口面外变形的大小，并对比两种不同形状弧形切口正交异性钢桥面板构造细节的疲劳性能，基于桥面随机交通流，本文开展了同一车道下两个不同形状横隔板弧形切口构造细节的应力响应同时监测、应力谱分析和疲劳寿命评价，以及基于该桥实测疲劳车模型的有限元分析。研究表明，随机车流作用下，弧形切口、横隔板-纵肋焊缝、面板-纵肋焊缝构造细节产生了较大的应力响应。弧形切口构造细节与横隔板-纵肋构造细节相似，一个轴组只能产生一个应力循环，而面板-纵肋焊缝能单独而清晰地识别轴组内的每个单轴。弧形切口构造细节应力响应为压应力，面外应力分量显著小于面内应力分量，表明横隔板弧形切口是明显的以面内应力为主导。新切口得到的最大应力幅和等效应力幅均大于原切口，疲劳寿命小于原切口，表明基于设计并在现场加工形成的新切口不能改善弧形切口的疲劳性能，因而达不到对横隔板弧形切口构造细节疲劳加固的目的。 其次，针对两种形状弧形切口，建立了多尺度有限元模型，依次对比分析了两种切口形状对正交异性钢桥面板弧形切口、横隔板-纵肋焊缝、面板-纵肋焊缝构造细节在轮载作用下的应力响应特征。研究表明，正交异性钢桥面板局部效应非常明显，不同弧形切口构造细节应力影响线都较短。弧形切口和焊趾处均出现了明显的应力集中现象和梯度效应，几何形状扩大后的新切口应力梯度较原切口小，但是热点总应力大于原切口。针对弧形切口母材，本文根据国际焊接协会提出的S-N疲劳性能评估曲线选用疲劳等级FAT140，评定的弧形切口疲劳开裂寿命与实际相符，且新切口疲劳寿命小于原切口，与实测结果相符。 最后，本文通过对模型是否模拟焊缝以及改变弧形切口型式，分析了对不同弧形切口构造细节的影响。研究表明，焊缝模拟对弧形切口在轮载靠近时有一定影响，对RF-3构造细节的影响很大，表明焊趾处有明显的应力集中；而对构造细节RF-1和RF-2，以及面板-纵肋焊缝影响较小。通过对AASHTO LRFD和Eurocode3建议的切口型式与本文两种切口型式对比研究，表明弧形切口型式的改变对弧形切口相关构造细节产生了重要影响。 |
| 作者： | 阮诗鹏 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 祝志文;王甜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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