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钢桥U型肋正交异性板的疲劳累积损伤分析
| 论文题名： | 钢桥U型肋正交异性板的疲劳累积损伤分析 |
| 关键词： | 钢桥U型肋正交异性板;疲劳累积;损伤分析;材料模型 |
| 摘要： | 目前，我国还没有关于正交异性钢桥面板的设计规范，国外相关规范也在不断修订完善中，但仅可作为参考，能否直接用于我国大跨度正交异性整体钢桥面桥梁的设计尚缺乏可靠依据。因此有必要对正交异性钢桥面板受力特别是疲劳性能进行较为系统的研究，并对研究成果进行总结，为将来桥梁设计提供理论支持和技术储备。从目前的研究现状来看，国内外的专家和学者主要是基于疲劳试验和传统的疲劳分析方法对正交异性钢桥面板疲劳性能进行研究。受限于疲劳试验的高研究成本，理论分析在疲劳研究领域是一个重要途径。而传统的分析方法并不能揭示正交异性钢桥面板疲劳破坏全过程，不能科学地反映正交异性钢桥面板疲劳破坏的特征。本文主要基于损伤力学理论结合有限元分析方法对U型肋正交异性钢桥面板的疲劳累积损伤过程进行模拟分析，以期得到对正交异性钢桥面板疲劳损伤全过程分析方法的实现。本文主要进行了以下几方面的工作： ①综合各国规范和工程实践，选取了3种常见的弧形切口形式，建立了钢桥面板空间有限元模型；对4处构造细节分别进行了横向最不利加载位置分析，并依据分析结果在纵桥向施加单位轮载，提取了构造细节处的应力纵向影响线；在此基础上验证多车效应对钢桥面板疲劳分析的影响。 ②采用雨流法实现了对随机荷载的统计处理，并计算得到正交异性钢桥面板各疲劳细节的等效应力幅。 ③采用 FORTRAN90编写用户材料子程序 UMAT以反映疲劳损伤对单元刚度的影响，即耦合疲劳损伤的材料模型；并基于有限元软件ABAQUS进行软件的二次开发，完成了损伤力学－有限元方法对正交异性钢桥面板疲劳累积损伤过程的模拟分析。 ④通过损伤力学－有限元法分别对三种不同弧形切口形式的正交异性钢桥面板有限元模型进行疲劳累积损伤分析，并比较了横梁不同的弧形切口形式对正交异性钢桥面板疲劳性能的影响。分析结果表明：弧形切口的形式对顶板两处细节的疲劳性能影响不大，但对于横梁弧形切口周边的疲劳细节而言，欧洲规范EUROCODE3规定的弧形切口形式疲劳性能要优于美国规范AASHTO LRFD规定的形式以及我国虎门大桥采用的切口形式。 |
| 作者： | 吴林 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 程睿 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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