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原文传递正交异性钢桥面板疲劳性能研究

论文题名：	正交异性钢桥面板疲劳性能研究
关键词：	大跨径公路桥梁;正交异性钢桥面板;疲劳开裂;热点应力;弧形缺口
摘要：	正交异性钢桥面板目前已广泛应用于大跨径公路桥梁，但其纵肋、面板和横隔板间的连接焊缝等部位疲劳开裂现象突出。特别是与纵肋相交的横隔板弧形缺口边缘较为严重，而各国规范和工程实践做法迥异。本文采用静力参数分析和断裂力学方法对钢桥面横隔板的疲劳性能进行了研究，并对横隔板弧形缺口形式进行优化，供今后设计者参考。本文主要进行了以下几方面的工作：　　(1)阐述了正交异性钢桥面板的发展历程、应用情况及受力特点，对国内外涉及钢桥面板构造优化与疲劳的研究进行了综述。　　(2)对国内外钢桥面板疲劳开裂实例进行了概括，阐述了其疲劳开裂原因，并着重分析了钢桥面横隔板的疲劳开裂问题。详细阐述了钢结构的疲劳研究方法。　　(3)综合考察了各国规范和工程实践，选取4种不同的常见弧形缺口形式，建立钢桥面板的空间模型，对疲劳荷载、最不利加载模式和应力集中点位置等进行了研究。对已有热点应力计算方法进行了分析，确定了热点应力及几何应力集中系数的计算方法。　　(4)考虑横隔板间距和厚度、纵肋高度、缺口间隙等尺寸参数变化，比较分析了4种形式弧形缺口边缘的热点应力与应力集中效应。结果表明，对于这4种缺口形式，与疲劳性能密切相关的热点应力与几何应力集中系数Scf均表现出对各尺寸参数的明显相关性。在此基础上对横隔板弧形缺口形式进行优化分析，并推荐了一种相对较优的缺口形式。　　(5)应用断裂力学原理，对弧形缺口边缘裂纹的应力强度因子有限元计算方法和可行性进行了研究。由此对4种弧形缺口形式中两种裂纹尖端的应力强度因子进行了比较分析，结果表明缺口形式HM_40的疲劳性能最佳。最后考虑弧形缺口半径和缺口间隙变化对第3章推荐的缺口形式进行进一步优化，提出最终的弧形缺口优化形式。
作者：	张东波
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	李立峰
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