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轻型钢-UHPC组合桥面结构的疲劳可靠性评估
| 论文题名： | 轻型钢-UHPC组合桥面结构的疲劳可靠性评估 |
| 关键词： | 轻型组合桥面;栓钉;超高性能混凝土;疲劳可靠性 |
| 摘要： | 正交异性钢桥面板具有自重轻、强度高、经济性能好、施工周期短等优点，现已普遍应用于各类大跨径桥梁中。然而，在已运营的实际工程中，由于受到车辆荷载的反复作用，正交异性桥面结构易出现钢桥面开裂和铺装层破损的现象。国内外学者也进行了大量研究，如增加钢桥面厚度、改变焊接深度、改变横隔板切口形状等方式，但仍未从根本上解决该难题。为此，湖南大学邵旭东教授科研团队提出了将配筋的超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete，简称UHPC）引入正交异性钢桥面中的“轻型钢-UHPC组合桥面”的结构形式，并通过一系列的理论和试验研究证明了其能够在很大程度上解决钢桥面的疲劳问题。 已有研究主要通过确定性分析方法对轻型组合桥面结构的疲劳性能进行了分析，但极少有研究考虑随机性因素的影响。桥梁的服役期间，由于受车辆荷载、施工误差、环境腐蚀等随机性因素的影响，基于确定性分析方法预测的桥梁疲劳寿命可能不够准确。这种情况下，基于疲劳可靠性理论的疲劳使用寿命将更加合理，同时也为轻型组合桥面结构在疲劳目标可靠指标下的正常服役提供一定的理论依据。因此，本文将对轻型组合桥面结构的疲劳可靠性进行研究。主要内容有： （1）系统地总结了基于传统疲劳理论对钢桥的疲劳可靠性评估的方法，其中对疲劳应力、S-N曲线、Miner线性累积损伤准则等基本理论进行了阐述，并介绍了美国、欧洲、英国以及中国规范中的标准疲劳车辆模型。 （2）基于疲劳可靠性理论对轻型组合桥面板的疲劳可靠性进行了评估。通过建立虎门大桥局部梁段 ANSYS有限元模型，计算和对比了轻型组合桥面板和沥青混凝土铺装桥面板的易疲劳开裂细节的疲劳可靠度，并研究了UHPC层厚度、交通量增长和车辆超载对轻型组合桥面板疲劳使用寿命的影响。 （3）基于疲劳可靠性理论分析了轻型组合桥面中栓钉连接件的疲劳可靠性。归纳了各国规范中对剪力连接件的疲劳规定；运用 ANSYS软件建立了带有栓钉的局部梁段有限元模型，计算了栓钉连接件的疲劳可靠度，并分析了栓钉的布距、交通量增长和车辆超载对栓钉连接件疲劳使用寿命的影响。 （4）对轻型组合桥面结构中 UHPC层进行了初步的弯拉疲劳寿命估算。详细地介绍了超高性能混凝土的背景，并对规范中关于UHPC相关规定进行了阐述；通过有限元分析提取了 UHPC层的抗拉应力，初步估算了 UHPC层的弯拉疲劳寿命，并考虑了配筋率对UHPC层疲劳寿命的影响。 |
| 作者： | 鲜亚兰 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 邓露 |
| 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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