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正交异性钢板—超薄RPC组合桥面结构疲劳性能研究
| 论文题名： | 正交异性钢板—超薄RPC组合桥面结构疲劳性能研究 |
| 关键词： | 桥梁工程;正交异性钢板-超薄RPC组合桥面;疲劳试验;有限元分析 |
| 摘要： | 随着国民经济的飞速发展，国内兴建了许多大跨径桥梁。正交异性钢板因其自重轻、运输架设方便等突出的优点而被广泛应用于大跨度钢桥。然而，大量的工程实践经验发现，正交异性钢桥面板存在两大技术难题：钢桥面疲劳开裂和钢桥面铺装病害。国内外研究人员通过几十年的探索，进行了很多有益的尝试，但仍未能从根本上解决上述难题。笔者所在的研究团队提出，通过抗剪连接件将密实配筋的活性粉末混凝土(Compact Reinforced Reactive Powder Concrete，简称CRRPC)与正交异性钢桥面板结合成整体形成组合结构，有望在解决钢桥面两大技术难题方面取得突破。该新型桥面简称为“正交异性钢板-超薄RPC组合桥面结构”。由于正交异性钢桥面的结构特殊性和实际运营环境的复杂性，这种新型组合桥面结构的疲劳性能研究对于其工程应用是至关重要的。本文基于虎门悬索桥桥面改造工程，对“正交异性钢板-超薄RPC组合桥面结构”的疲劳性能进行了初步研究，通过数值分析和疲劳试验等方法主要完成了以下工作： (1)分别通过三维空间有限元软件Midas Civil和ANSYS建立了虎门悬索桥的全桥整体计算以及桥面板局部轮载效应计算模型。综合两部分的计算结果，对虎门悬索桥加劲梁截面应力计算关键控制点在采用新型组合桥面结构前后的应力值进行了对比分析，并结合AASHTO规范的相关疲劳验算规定，对正交异性钢桥面板的疲劳寿命进行了评估。分析结果表明：采用“正交异性钢板-超薄RPC组合桥面结构”可以保证全桥主缆体系的结构安全性，并能够极大地减小钢桥面疲劳开裂的风险。 (2)完全按照虎门悬索桥正交异性钢桥面板的尺寸，建立了桥面板条带足尺疲劳试验模型。疲劳应力幅根据虎门悬索桥在采用新型组合桥面结构之后的活性粉末混凝土的纵桥向最大拉应力决定。“正交异性钢板-超薄RPC组合桥面结构”抗弯疲劳性能试验结果表明：该新型组合桥面结构经过200万次设计应力幅的反复作用后，RPC层不会疲劳开裂，具备应用于虎门悬索桥的技术可行性。 (3)完全按照虎门悬索桥正交异性钢桥面板的尺寸，建立了一个2×5m的两跨连续组合梁疲劳数值分析模型。采用有限元软件ANSYS对其进行了非线性分析，并将分析结果导入专用的疲劳分析软件MSC.Fatigue，对其进行了疲劳数值模拟。通过数值分析得到了正交异性钢板-超薄RPC组合连续梁的静载和疲劳破坏模式以及不同存活率下的结构疲劳荷载-寿命曲线。 |
| 作者： | 刘梦麟 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 邵旭东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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