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新型正交异性钢桥面板抗疲劳优化设计
| 论文题名： | 新型正交异性钢桥面板抗疲劳优化设计 |
| 关键词： | 正交异性钢桥面板;优化设计;受力分析;疲劳性能 |
| 摘要： | 正交异性钢桥面板因具有承载能力大、重量轻、制造加工方便等优点，并广泛应用于大跨度钢桥中。但在使用过程中，结构出现了大量的疲劳裂纹，严重影响桥梁的使用性能。为改善正交异性板钢桥面的疲劳性能，做的主要工作和相应结论如下: (1)通过调研既有正交异性板钢桥的疲劳病害发现，出现疲劳裂纹较多的部位有4个。总结了国内外相关研究成果，为改善结构的疲劳性能，国外有学者提出新型正交异性板结构。 (2)分析各疲劳易损部位的损伤机理。针对正交异性板的受力特点，指出疲劳裂纹是荷载和面外变形共同作用的结果，设计参数和构造细节对关键部位的疲劳性能有重要影响。 (3)分别建立传统和两种新型正交异性板的有限元模型，沿横向和纵向变换加载位置，对比各疲劳易损部位的名义应力幅和面外变形情况。分析结果表明:新型正交异性板结构在纵肋—顶板焊缝处出现了更大的竖向挠曲变形，进而产生了更大的应力幅，疲劳性能较差，需要进一步优化;对于纵肋—横隔板焊缝和横隔板开槽部位，相应部位的面外变形与应力幅没有明显关系，但400mm纵肋的结构产生的应力幅最小，疲劳性能较优。 (4)以应力幅和面外变形为指标，针对纵肋跨度为400mm的新型正交异性板结构，进行设计参数优化和构造细节优化，同时讨论了应力与面外变形的关系。分析结果表明:顶板的竖向挠曲变形和D1、D2、D3点的应力幅随顶板厚度的增加而减小，横隔板厚度对面外变形和应力幅的影响不大，增加纵肋的厚度是有利的，横隔板间距从4m增加到8m，跨中挠度增加了2倍;加入顶部小隔板后明显减小了顶板的竖向挠度，也使应力幅减小了72.4％。最后给出一种疲劳性能较优的正交异性板结构方案。 |
| 作者： | 王一莹 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 卜一之 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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