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正交异性钢桥面板疲劳试验与寿命评估
| 论文题名： | 正交异性钢桥面板疲劳试验与寿命评估 |
| 关键词： | 正交异性钢桥面板;疲劳试验;寿命评估;应力分布;维修加固措施 |
| 摘要： | 正交异性钢桥面板因其用钢量少、结构自重轻、生产加工速度快等多项优点,作为大、中跨结构桥梁的桥面体系广泛应用于悬索桥、斜拉桥以及城市高架桥梁。但是,在车辆循环荷载作用下,钢桥面板容易在结构疲劳敏感细节出现疲劳开裂问题。钢桥面板组成构件之间复杂的焊接连接、荷载作用下的复杂应力分布、构造细节的几何应力集中、焊接质量和焊接残余应力、生产加工缺陷、偏差以及设计时对疲劳问题考虑不周等是导致钢桥面板疲劳开裂的主要因素。 本文通过两种不同加载方式的钢桥面板模型足尺疲劳试验,并且结合钢桥面板的现场静、动力测试,分析研究桥面盖板、横隔板和纵肋连接细节,横隔板挖孔细节,纵肋拼接嵌补段细节等疲劳敏感区域的疲劳强度等级以及应力分布特征。依据国内外相关文献资料,对钢桥面板的疲劳寿命评估方法进行研究,评析了基于S-N曲线、Miner理论的评估方法和基于线弹性断裂力学的评估方法。最后对钢桥面板典型疲劳裂纹的维修加固方法进行分析总结,提出合理的维修加固措施。 足尺钢桥面板疲劳试验研究表明,循环荷载作用下钢桥面板出现疲劳裂纹的细节较多。足尺钢桥面板模型疲劳试验过程中在纵肋与盖板连接细节、纵肋与横隔板连接细节以及纵肋拼接嵌补段细节出现了肉眼可见的疲劳裂纹。疲劳试验过程中的应力监测结果表明,由于焊接残余应力的影响,钢桥面板在受压的疲劳细节部位出现了疲劳裂纹,可见焊接残余应力是钢桥面板疲劳开裂的主要因素之一;另外,钢桥面板疲劳细节部位的测点应力在疲劳试验前期基本不发生变化,但是当循环荷载累积到一定次数后,测点应力将会伴随着疲劳裂纹的萌生和扩展出现突变或迅速降低的现象。若以测点应力突变作为构件疲劳失效的基准,加劲肋与横隔板连接端部的疲劳细节高于AASHTO中D类和EURCODE的63类细节等级;加劲肋与盖板连接的疲劳细节高于AASHTO中D类和EURCODE的71类细节等级;纵肋嵌补段连接焊缝处疲劳细节的疲劳强度大于AASHTO规范中D类细节的疲劳强度和EUROCODE中71类细节的疲劳强度。 钢桥面板现场静力和动力测试结果证明,结构疲劳敏感细节部位的应力分布受车轮荷载局部效应的影响较大;疲劳细节的纵、横向影响线均较短,单个车辆通过时会出现多个应力循环。 |
| 作者： | 付炳宁 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 王春生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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