详情

原文传递车桥耦合振动下波形腹板钢-混凝土组合箱梁桥的疲劳性能及可靠性研究

论文题名：	车桥耦合振动下波形腹板钢-混凝土组合箱梁桥的疲劳性能及可靠性研究
关键词：	组合箱梁桥;混凝土;车桥耦合振动;疲劳细节;路面不平整度
摘要：	近年来，随着我国基础设施的大规模建设，土木工程建筑和交通运输等行业的蓬勃发展，跨海峡跨山河的桥梁工程正在大批建设中。在钢结构桥梁的发展中，对近几年兴起的波形腹板钢-混凝土组合箱梁桥的研究处于起步阶段，尤其是对波形腹板钢-混凝土组合箱梁细节疲劳的研究，且目前规范还未对波形腹板类桥梁有明确规定。然而，在车辆作用下及路面不平整度很差的情况下，波形腹板钢-混凝土组合箱梁桥可能会因细节疲劳失效而降低其使用寿命。为了研究波形腹板钢-混凝土组合箱梁桥在不同路面条件下因车辆荷载作用对其细节疲劳寿命的影响，本文的主要研究内容如下：　　（1）为进行波形腹板钢-混凝土组合箱梁桥的车桥耦合动力响应分析，对组合箱梁桥进行现场荷载试验研究，并采用ANSYS软件建立组合箱梁桥的有限元模型；基于车辆模型理论模拟方法，结合车辆与桥梁接触的动力学模型对车辆模型进行了数值模拟；考虑到路面不平整度对车桥耦合振动的影响，根据路面不平整度退化分析，建立了考虑路面条件的车桥耦合振动模型；通过荷载试验分析结果与车桥耦合理论分析结果进行对比分析，以验证车桥耦合振动程序及组合箱梁ANSYS有限元模型的正确性。　　（2）根据已有文献统计出的我国标准疲劳车模型，对波形腹板钢-混凝土组合箱梁桥疲劳细节的静、动应力及应力幅进行分析，并对细节疲劳累积损伤进行分析；为了建立桥梁损伤模型，根据各国疲劳规范的疲劳强度曲线，选择合适的疲劳设计规范，确定疲劳细节的S-N曲线及分类；根据疲劳细节类型确定波形腹板钢-混凝土组合箱梁的疲劳细节（细节①~细节⑤），分析各疲劳细节测点的静应力确定其疲劳代表测点。　　（3）对各疲劳细节代表测点的疲劳动应力、疲劳动应力幅及其相应的疲劳动力冲击系数进行分析，分析中考虑了路面不平整度、车辆速度及车道工况的影响；根据线性累积损伤准则将计算得变幅疲劳应力等效为相应的常幅疲劳应力，即需计算等效应力幅值；结合雨流计数方法，对疲劳应力幅循环次数进行提取并计算各细节等效应力幅值，根据路面不平整度等级退化条件对各疲劳细节的日平均疲劳累积损伤及寿命进行评估。　　（4）通过对组合箱梁细节疲劳性能分析，选择组合箱梁疲劳细节①进行可靠度分析。首先根据疲劳功能函数及可靠指标理论基础（MonteCarlo抽样法）编写可靠指标计算的MATLAB程序，并对疲劳功能函数中随机变量的概率特征进行统计；然后选取合适的目标疲劳可靠指标，对不同路面条件及车辆交通量下的细节疲劳可靠指标计算结果与目标疲劳可靠指标进行对比分析，最终得到波形腹板钢-混凝土组合箱梁得到疲劳失效时所需服役的时间，即对目标疲劳可靠指标下的波形腹板钢-混凝土组合箱梁桥的细节疲劳寿命进行评估。
作者：	白倩
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	冀伟
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2022