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港珠澳大桥钢—混组合连续梁桥疲劳特性有限元分析
| 论文题名： | 港珠澳大桥钢—混组合连续梁桥疲劳特性有限元分析 |
| 关键词： | 钢-混组合;连续梁桥梁;S-N曲线;疲劳荷载谱;累计疲劳损伤;有限元分析 |
| 摘要： | 桥梁结构在运营期内受到车辆荷载、风荷载等活载的反复作用，会在结构内部产生循环变化的应力，并由此产生相应的疲劳损伤，当疲劳损伤累积到一定的程度后，结构便会发生疲劳破坏。疲劳破坏是一种突发的脆性断裂破坏，对桥梁的危害性极大，因此应当极力避免。港珠澳大桥浅水区非通航孔钢-混组合连续梁桥是港珠澳大桥中的一个重要组成部分，其建成后具有使用寿命长、行车速度快、交通量巨大等诸多特点，这加大了桥梁发生疲劳破坏的可能性，因此在对该桥进行运营阶段的性能评估时，疲劳评估也应当是其中的一部分。 本文以港珠澳大桥浅水区非通航孔钢-混组合连续梁桥为工程背景，以有限元仿真软件Midas FEA为技术手段。主要从钢-混组合连续梁桥中剪力钉的疲劳性能和运营期内钢-混组合连续梁桥疲劳寿命评估这两方面来开展相应的研究。具体而言，本文的主要研究内容及其相应的研究成果如下: (1)详细介绍目前对钢-混组合梁桥进行疲劳性能研究的三种理论方法:传统的应力—寿命评估方法、局部应力—应变法和基于线弹性断裂力学(LEFM)的分析方法。最后根据港珠澳大桥钢-混组合连续梁桥的实际情况选择传统的应力—寿命评估方法来对该桥的疲劳特性进行研究; (2)运用Midas FEA对剪力钉的推出试验进行仿真分析，并将有限元仿真分析的结果与现有规范计算得出的结果和实际推出试验的结果进行对比，得出影响剪力钉疲劳性能的各种因素:剪应力幅、疲劳荷载上下限值和混凝土的强度。最后根据有限元仿真分析的结果和现有的文献的分析总结，拟合出适合港珠澳大桥钢-混组合连续梁桥疲劳性能研究所需的疲劳S-N曲线; (3)运用Midas FEA建立港珠澳大桥钢-混组合连续梁桥的全桥有限元模型，并根据英国规范BS5400和文献6中的方法确定出该桥梁运营期内车辆荷载的疲劳荷载谱，最后根据传统的应力—寿命评估方法对该桥运营期内受力最不利位置的疲劳性能进行评估，从最后计算的结果来看，在标准疲劳车作用下，港珠澳大桥钢-混组合连续梁桥各构造细节位置处在120年设计基准期内产生的累计疲劳损伤度均远小于1，说明该桥桥在120年的设计基准期内不会发生相应的疲劳破坏，在运营期内，该桥相应的疲劳寿命可以认为是无限的。 |
| 作者： | 李鹏 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 刘沐宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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