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车辆荷载作用下桥梁伸缩缝强度与疲劳问题研究
| 论文题名： | 车辆荷载作用下桥梁伸缩缝强度与疲劳问题研究 |
| 关键词： | 桥梁伸缩缝;强度问题;抗疲劳性能;车轮荷载;有限单元法 |
| 摘要： | 伸缩缝是桥梁结构的重要组成部分，也是桥梁结构中的薄弱部位，其在轮压荷载的往复作用下容易发生强度或疲劳破坏，由此产生的伸缩缝维护费用可达桥梁总维护费用的20%，因此，伸缩缝的强度与疲劳问题是当前桥梁工程中的重要课题。本文针对两种常见的桥梁伸缩缝，研究了它们在车辆荷载作用下的强度和疲劳问题，并提出了优化建议。 首先，介绍了两种常见桥梁伸缩缝（RBM160型模数式伸缩缝、RBKF160型梳齿板式伸缩缝）的结构形式，提出了确定竖向轮压荷载的计算方法。其中，模数式伸缩缝采用基于分布式弹簧-阻尼单元的数值分析方法，梳齿板式伸缩缝则基于技术文件假设。随后，采用有限单元法分析了上述两种伸缩缝在车轮作用下的瞬态结构动力响应，评价了伸缩缝结构的强度。最后，采用雨流计数法将上述两种伸缩缝的热点应力时程转化为疲劳应力谱，采用 Goodman公式考虑了平均应力对疲劳寿命的影响，采用线性疲劳累计损伤理论估算了热点的疲劳寿命。其中，本文还研究了梳齿板式伸缩缝车轮反复作用下的螺纹松动问题。 研究结果表明：（1）模数式伸缩缝跳车的轮载冲击系数分析结果与技术文件中的推荐值相近，说明技术文件的取值比较合理。（2）对模数式伸缩缝而言：①竖向轮压荷载作用下一般不会发生强度破坏；②中梁与横梁的焊缝位置疲劳寿命最短，增加焊缝的饱满度可以提高疲劳寿命。（3）对梳齿板式伸缩缝而言：①跨缝板下缝腔边缘位置混凝土易发生强度破坏，该位置也是混凝土疲劳寿命最短的位置，可采用钢纤维混凝土增强其耐久性；②锚固螺栓螺纹和锚固区混凝土均易发生疲劳损坏，但由于螺杆局部螺牙有明显的应力集中现象，疲劳寿命更短，故螺纹的初始松动是该位置的疲劳损坏导致的；③一端支承的悬臂结构比两端支承的非悬臂结构对锚固螺栓和混凝土的抗疲劳性能更不利，所以应避免采用悬臂结构。 |
| 作者： | 张纬 |
| 专业： | 防灾减灾工程及防护工程 |
| 导师： | 丁勇;王博 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 宁波大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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