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原文传递扁平钢箱梁公路桥正交异性桥面板疲劳性能参数化分析研究

论文题名：	扁平钢箱梁公路桥正交异性桥面板疲劳性能参数化分析研究
关键词：	扁平钢箱梁公路桥;正交异性桥面板;疲劳性能;S-N曲线;车辆模型;健康监测;焊接细节;参数化分析
摘要：	大型基础设施结构在服役期内的养护和安全一直以来都是工程技术领域和养护管理部门研究和关注的热点问题。正交异性钢桥面板因其卓越的工程性能,例如高承载能力、低重量及易安装等,而在大跨桥梁设计和建设中得到广泛的应用。然而,正交异性钢桥面板受到车辆的反复作用使得焊缝处易发生疲劳开裂,严重影响了大跨桥梁的结构和车辆通行安全。钢结构疲劳过程的不可逆性使得一旦发生疲劳开裂,其加固和维修的难度很大,对服役期内桥梁的运营管理十分不利。　　本文以扁平钢箱粱公路桥正交异性桥面板为研究对象,围绕其疲劳设计的安全性,对其在服役期内的疲劳损伤累积规律及与车载、温度等敏感性因素间的相关性规律展开研究。本文首先开展实际桥梁服役期内的疲劳损伤累积规律研究,然后重点对其关键焊接细节在车辆、温度等关键因素下的疲劳性能及其相关性规律进行研究,主要工作和成果如下: 　　 1.本文首先回顾了钢箱梁桥的发展历史,介绍了其受力特点和构造形式;在总结归纳既有疲劳寿命评估方法的基础上,提出了一种改进的基于影响面的疲劳损伤分析方法。通过算例分析,表明该方法可有效提高大跨钢箱梁公路桥的疲劳设计效率,具有显著的工程价值和意义。　　 2.对润扬长江大桥斜拉桥4年服役期的疲劳应变数据进行了分析,得到了2类关键焊接细节在真实环境作用下疲劳损伤累积规律。实测及分析结果表明:正交异性桥面板系的关键焊接细节的疲劳损伤随环境温度、车流量的增长而增长,其变化规律因焊接类型、桥梁整体结构而异,同时台风等自然灾害的侵袭对疲劳损伤演化规律存在较大的影响。因此,正交异性桥面板的疲劳设计应充分考虑服役期内环境温度、车流量变化和自然灾害侵袭等重要因素对其疲劳寿命的影响。　　 3.基于实桥的疲劳损伤累积规律及其关键影响因素的总结归纳结果,运用子模型技术建立润扬长江大桥斜拉桥桥面板系的精细化有限元模型,并以此为基础展开了车载作用下的顶板和纵向加劲肋的疲劳应力分析。结果表明,顶板的疲劳性能主要由横桥向应力控制,纵向加劲肋的疲劳性能主要由顺桥向的应力控制;桥面系的疲劳应力对顶板和铺装层厚度、温度及其横隔板间距等关键参数的变化较为敏感,而对纵肋与横隔板的厚度、高度敏感度较低。同时,横隔板的设置对于桥面系各构件的疲劳应力的分布产生显著的影响。　　 4.以纵肋焊接细节为例,通过分析其关键影响线状态,建立三跨连续梁简化疲劳验算简化模型,以此并结合实际交通调查结果建立了全国各地区的标准疲劳车模型。分析并得到了整车车重、轴重分配率、轴长、轴距分配和轴数等疲劳车辆模型参数对单车疲劳损伤和疲劳寿命间的影响规律,对正交异性桥面板关键构件的疲劳性能与横隔板间距的相关性规律进行了研究。研究结果表明,扁平钢箱梁的疲劳寿命是车辆与焊接细节的应力影响线耦合的结果,车辆模型各参数与疲劳寿命间的敏感性规律差别较大,疲劳寿命在多个模型参数下都存在一个敏感区域。
作者：	林日长
专业：	防灾减灾工程及防护工程
导师：	李爱群;丁幼亮
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文