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原文传递正交异性钢桥面板疲劳性能及维修加固方法研究

论文题名：	正交异性钢桥面板疲劳性能及维修加固方法研究
关键词：	正交异性钢桥面板;疲劳性能;使用寿命;裂纹维修;桥面加固
摘要：	正交异性钢桥面板由于诸多优点被广泛应用于国内外公路桥梁和铁路桥梁的建造中。目前，国内外已修建了大量采用正交异性钢桥面板的桥梁，随着交通流量剧增，车辆荷载日益增大，以及超载现象的频繁出现，服役桥梁中的钢桥面板出现了不同程度的疲劳裂纹与损伤病害。因此，本文针对正交异性钢桥面板疲劳细节分类、开裂原因、寿命预测及维修加固方法进行了相应研究。主要研究内容如下: 　　(1)结合国内外正交异性钢桥面的发展历程，调研分析了国内外研究学者对正交异性钢桥面板疲劳问题和相应的维修加固技术的研究成果，提出本文的研究内容和拟解决的问题与方法。　　(2)基于疲劳累积损伤理论和疲劳寿命预测方法，对比了各国规范中疲劳曲线的差异;针对某悬索桥的实桥检测结果，提出了正交异性钢桥面板易发生疲劳裂纹四类的细节构造:顶板与纵肋和横隔板连接构造处、两横隔板之间的顶板与纵肋连接构造处、纵肋与横隔板竖向连接焊缝下端以及横隔板挖孔自由边;分析了各疲劳细节的开裂原因并确定各疲劳细节的疲劳等级。　　(3)针对收集到的正交异性钢桥面板足尺试验资料，包括试验模型尺寸拟定、材料的选取、试验平台、测点布置及加载方案，讨论了正交异性桥面板四类疲劳细节在各加载工况下的应力分布;利用有限元软件Abaqus建立了试验模型的有限元计算模型，将有限元模型计算的数值结果与试验测试的数值结果进行对比分析，二者符合较好，这也验证了有限元模型计算的合理性与有效性。　　(4)采用各国规范中的疲劳荷载模型、车道日交通量规定以及相应的疲劳寿命预测方法，分别对正交异性钢桥面板的四类疲劳细节分别进行了寿命预测分析和比较。建立了空间结构局部应力的有限元模型，采用雨流计数法分析正交异性钢桥面板的四类疲劳细节关注点的应力历程和应力谱，由S-N曲线分析了四类细节的疲劳寿命，对比各国规范对四类细节疲劳寿命预测结果的差异。　　(5)从预防裂纹开裂措施、裂纹维修和钢桥面板加固三个方面论述了正交异性钢桥面板疲劳问题的解决途径。通过参数分析讨论正交异性钢桥面板的顶板厚度、横隔板厚度和纵肋厚度的合理取值;提出了预防裂纹产生的合理构造措施;针对既有的正交异性钢桥面板各疲劳细节处的疲劳裂纹，给出了相应的修复方法;讨论了两种正交异性桥面板的加固方法:改善桥面铺装和采用夹芯钢板系统，分析桥面铺装层厚度、桥面铺装层弹性模量和夹芯层弹性模量对加固效果的影响。综上所述，本文从正交异性钢桥面板的疲劳问题出发，提出了四类易开裂的疲劳细节，分析了四类疲劳细节的开裂成因与疲劳强度等级，进行了正交异性钢桥面板的足尺试验，根据各国规范对疲劳细节寿命进行了预测，并从预防、维修和加固三个层面提出了解决疲劳的问题的措施。
作者：	陈谦
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	雷俊卿
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文