详情

原文传递非对称钢桁梁斜拉桥索梁锚固区域受力特性及疲劳研究

论文题名：	非对称钢桁梁斜拉桥索梁锚固区域受力特性及疲劳研究
关键词：	非对称钢桁梁斜拉桥;索梁锚固结构;受力特性;索力效应谱;疲劳寿命评估
摘要：	随着我国综合国力的不断壮大，国内铁路网建设进入了一个全新的发展阶段，其中灵活多变且跨越能力极强的斜拉桥结构在交通网的设计建设中起到了不可或缺的作用；并且公路与铁路共用桥位、两者结合的桥型正在逐步成为合理利用跨江通道资源继而最大限度构建区域联动协作的主要设计理念；然而索梁锚固结构作为结构中拉索与主梁之间的连接节点，承担着传递荷载的重要使命，该结构安全与否直接影响到全桥合理受力状态；此外由于索梁结构本身空间局限性使得其局部应力集中现象严重突出，导致该结构构造细节疲劳损伤概率明显增加。因此，本文以所含新型复合式双锚拉板锚箱结构的公铁两用钢桁梁斜拉桥作为依托工程，通过数值模拟及理论分析对所受最不利荷载位置索梁锚固结构进行局部受力特性研究；借助编程技术实现期望随机车流活载生成并计算用户对象疲劳荷载效应谱；对比不同疲劳寿命评估方法对索梁锚固结构连接焊缝寿命和内部构件裂纹扩展寿命进行评估。本文主要研究内容及成果如下：　　（1）回顾公铁两用斜拉桥的建设发展历程，调研目前设计使用较多的钢桁梁斜拉桥索梁锚固结构构造特点并且归纳概括各结构形式研究现状；分析钢结构桥梁疲劳灾害成因，归纳现广泛使用的钢结构桥梁疲劳性能分析方法，整合现有索梁锚固结构疲劳性能研究相关文献；论述公铁两用钢桁梁斜拉桥索梁锚固结构中疲劳问题分析研究必要性。　　（2）通过有限元软件MidasCivil建立全桥模型进行分析，确定了五种索梁锚固结构构造形式中所受荷载最不利位置处索梁锚固结构构造及所受斜拉索索力荷载数值；选取典型双锚拉板锚箱式索梁锚固结构对象对其进行局部受力特性研究，利用计算软件ANSYS建立三维实体模型并对其进行空间仿真分析，最终对索梁锚固结构内部各板件进行单独受力分析后确定其受载后最不利应力位置。　　（3）利用Python计算机编程语言，对比单线加载情况下斜拉索索力影响线跨中区段最值后选取编号DB15对应影响线作为荷载效应谱加载对象，撰写交互性程序使用户能够基于MonteCarlo统计模拟方法随机生成期望列车车流活载并可以计算不同研究对象索力效应谱，最终输出实际运营期间索梁锚固结构所直接受到斜拉索索力疲劳荷载效应谱。　　（4）参考相关规范中不同构造细节，选取索梁锚固结构内部主要传力焊缝进行分类评级后，根据Miner线性累计疲劳准则并结合局部有限元模型对其连接焊缝进行疲劳寿命评估；基于LEFM理论以裂纹尖端小范围弹性屈服问题代表结构构件疲劳裂纹扩展寿命分析，在有限元软件中模拟构件表面初始裂纹并结合上一章制定出的疲劳荷载效应谱，对构件本身疲劳裂纹寿命进行评估。最对比二者疲劳寿命后最终选取偏安全数值作为整体结构理论寿命年限。
作者：	王哲
专业：	土木工程;桥梁与隧道工程
导师：	巫祖烈;杜柏松
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022