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正交异性钢桥面板U肋-横隔板构造细节的疲劳性能研究
| 论文题名： | 正交异性钢桥面板U肋-横隔板构造细节的疲劳性能研究 |
| 关键词： | 正交异性钢桥面板;U肋-横隔板;疲劳应力;有限元法;有效缺口应力法 |
| 摘要： | 正交异性钢桥面板因具有自重轻、施工便捷等优点，被广泛应用于各种类型的桥梁中。然而正交异性钢桥面板受力复杂，加之通行桥梁的车辆超载严重，各种焊接细节易出现疲劳开裂。研究车辆活载作用下的正交异性钢桥面板受力行为，分析构造细节的疲劳开裂机理，提出更为合理的正交异性钢桥面板构造设计，对桥梁的运营安全和耐久性显得尤为重要。论文从评价方法和实例分析两方面着手，讨论了正交异性钢桥面U肋-横隔板构造细节处的疲劳应力。主要研究内容和取得的成果如下： （1）介绍了正交异性钢桥面板的工程应用和疲劳开裂问题，回溯了疲劳的相关研究和实际钢桥的健康检测，并提出了本文的研究内容。 （2）分别概述了名义应力法、热点应力法、零点结构应力法、缺口应变法及基于线弹性断裂力学的原理、使用条件、计算方法以及相对应的规范标准。另外，着重指出了上述方法存在的优缺点。 （3）采用有效缺口应力法并以十字角焊缝为参考，分别计算单元类型、网格大小、焊根区域的网格划分方式对有效缺口应力的影响。结果表明：为避免解锁现象，有效缺口应力法计算时尽量使用高阶单元；网格大小必须满足IIW规定的最小要求，且无需过细划分导致工作量增加；当荷载平行于缺口时，可采用钥匙孔或U型孔建模；当荷载垂直于缺口时，应采用钥匙孔建模。 （4）以某工程试验为例，分别采用热点应力法和有效缺口应力法计算关键点处的疲劳应力。结果表明有效缺口应力法可以适用于正交异性桥面板的疲劳评价，且比热点应力法具有一定的优越性。文章比较两种不同的横隔板过渡形式的有效缺口应力，得到了更加合理的方案；U肋-横隔板弧形切口焊趾处的有效缺口应力显著大于焊根处，证明焊趾处更易萌生裂纹；比较不同的U肋厚度，发现U肋厚度的增加会导致U肋-横隔板弧形切口焊缝处疲劳强度的降低。 （5）现场实测某桥的应力时程曲线，采用雨流计数法、Miner准则并结合AASHTO规范条文计算正交异性钢桥面板典型易开裂处焊缝的等效应力幅，给出了疲劳寿命的估算值。结果表明：U肋-横隔板弧形切口焊缝处，靠近U肋侧和靠近横隔板侧疲劳寿命均不满足规范要求。该处疲劳开裂的原因是焊缝未打磨处理，导致焊缝质量降低。 |
| 作者： | 钱六五 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 祝志文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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