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预应力混凝土连续梁桥在车辆荷载作用下的疲劳特性研究
| 论文题名： | 预应力混凝土连续梁桥在车辆荷载作用下的疲劳特性研究 |
| 关键词： | 预应力混凝土连续梁桥;疲劳特性;车辆荷载;有限元模拟 |
| 摘要： | 随着高速公路的发展，预应力混凝土连续梁桥以其桥墩少、受力合理等独特优势而被广泛使用。预应力混凝土连续梁桥主梁连接部负弯矩区压应力的储备，克服了自重大的难题，使其极限承载能力得到普遍认可。但这并不代表它具有良好的疲劳耐久性，尤其在密集的车流量长期作用下，其疲劳强度能否满足使用要求仍然存在疑虑。因此，本文重点以预应力混凝土连续梁桥——重庆石柱桥为原型，利用有限元软件模拟分析预应力混凝土连续梁桥在车辆荷载作用下的疲劳性能，主要研究内容及结论如下: ①建立石柱桥有限元实体模型，对施加预应力后的连续梁桥进行模态分析，根据固有振型确定桥梁刚度薄弱部位、应力集中部位即为疲劳破坏危险部位。 ②运用MATLAB软件编程以实现服从对数正态分布的随机车辆荷载谱模拟，将该荷载谱随机作用于桥面行车道上，对预应力混凝土连续梁桥进行瞬态(Transient)动力分析，计算车辆荷载对桥梁上部结构的动力响应。 ③基于混凝土及预应力钢绞线的疲劳S—N曲线分析理论，将求解的结果通过雨流计数法处理，计算出该桥梁危险截面材料的等效常幅应力水平、等效常应力幅和循环次数等相关参数;根据线性疲劳累积损伤理论，计算危险部位材料的疲劳寿命和疲劳损伤度，分析得到:在车辆荷载谱作用下，预应力混凝土连续梁桥的疲劳寿命取决于混凝土材料的疲劳寿命;车辆荷载引起高应力状态下预应力筋的疲劳损伤度比混凝土小;跨中部位预应力筋的动力响应比支座部位大。 ④基于前人实际调查统计的车辆荷载谱，采用与随机车辆荷载谱相同的车流量和加载方式将其作用于桥面行车道上，计算预应力混凝土连续梁桥危险部位材料的疲劳寿命和疲劳损伤度;比较两种荷载谱作用下桥梁疲劳参数的计算结果得到:两种荷载谱引起桥梁的动力响应特性较为接近，甚至服从正态分布的随机车辆荷载谱比按统计调查比例分布的车辆荷载谱模拟加载结果更保守，可见用于验算分析预应力混凝土连续桥梁的疲劳特性是可行的。 |
| 作者： | 王玲 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 韩西 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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