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铆接桁架桥剩余使用寿命分析与评估
| 论文题名： | 铆接桁架桥剩余使用寿命分析与评估 |
| 关键词： | 铆接桁架桥;疲劳使用寿命评估;疲劳荷载谱;应力谱模拟;传统疲劳分析方法;损伤容限方法;断裂有限元模型 |
| 摘要： | 现在世界各地还存有大量建于20世纪初的铆接钢桁架桥,疲劳已成为控制其使用寿命的主要因素,因而它们的疲劳使用寿命问题得到了工程界的极大关注,但中国这方面的研究开展的较晚,只有少数学者做过为数不多的几座此类的实桥评估,针对中国目前的研究现状,该文系统地探讨了铆接桁架桥的疲劳使用寿命评估问题,主要工作内容有:(1)对公路、铁路桥梁疲劳荷载特征进行了研究.由于公路桥梁受载历史较为复杂,一般很难得到其真实的受载历史,用现在的疲劳荷载代替会得到较为安全的结果.而铁路桥梁疲劳荷载规律性比较明显,主要体现为同种载重的车辆类型的技术参数比较接近、车辆装载情况比较规整(一般为满载或空载两大类),并且有历年的运输密度与车辆装载情况(列车平均牵引辆数、空载率)可以调查,利用以上特点和资料得出典型车辆模型和疲劳荷载谱,能比较真实的反映桥梁的受载历史.该文在疲劳荷载特征基础上针对公路、铁路桥梁分别总结出了一套较为实用的获得疲劳荷载谱的方法,包括交通调查的方法、疲劳荷载谱模型车辆的建立等,并编制了程序利用MONTE-CARLO方法进行了计算机模拟,很好的模拟了疲劳荷载的随机性;(2)对公路、铁路桥梁应力谱的模拟方法进行了研究,解决了公路桥梁疲劳荷载加载过程中的多车效应、铁路桥梁疲劳荷载加载的双线交会效应等一系列问题,并编制了影响线加载程序进行了模拟实现,编制了雨流法计数程序RAINFLOW实现了由应力历程到应力谱的转换;(3)用传统疲劳分析方法分别对一座公路铆接桁架桥——上海市外白渡桥和一座铁路铆接桁架桥——南昌赣江南桥进行了疲劳使用寿命分析,并把计算应力谱与实测应力谱进行了对比,两者较为相近;(4)研究了损伤容限方法评估铆接桁架桥疲劳使用寿命问题,且编制了有限元程序SH_FRAC,此程序可以计算较复杂边界条件下的应力强度因子,较好的解决了断裂力学模型过于简化的问题,并采用了两种断裂模型四种受载模式计算了赣江南桥第十孔吊杆U1L1杆的应力强度因子曲线,并分别利用其进行了该杆的疲劳寿命计算,结果表明:简化的角钢断裂模型由于夸大了构件受载的偏心作用而得出偏安全的结果,不考虑钉载力的断裂模型会由于忽略钉载对局部应力场的作用而得出偏不安全的计算结果. |
| 作者： | 徐磊 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 陈惟珍;陈忠延 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 同济大学 |
| 学位年度： | 2003 |
| 正文语种： | 中文 |
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