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正交异性钢桥面板热点应力法的疲劳寿命评估
| 论文题名： | 正交异性钢桥面板热点应力法的疲劳寿命评估 |
| 关键词： | 正交异性钢桥面板;疲劳寿命;热点应力法;疲劳性能;足尺模型试验;正交异性 |
| 摘要： | 由于正交异性钢桥面板结构在承载能力、跨越能力、受力性能和经济性等方面的综合优势被广泛应用于各种桥型，在表现出强大生命力的同时又因其构造复杂性、众多的交叉焊缝、由焊接残余应力和初始缺陷引起的局部应力集中导致疲劳问题突出。大致准确预测新建桥梁的疲劳寿命并判断其能否达到设计使用寿命要求，既是确保其在设计寿命期内安全性的必然要求也是疲劳设计和评估的最终目的。论文以正交异性钢桥面板U肋横隔板细节为研究对象，基于热点应力法计算其疲劳寿命，通过进行足尺模型试验以实测数据进行验证并建立足尺试验模型的有限元模型，通过名义应力法、热点应力法分别进行有限元计算来证明热点应力法进行疲劳寿命评估的有效性和可行性，在对正交异性钢桥面板等复杂结构的疲劳评估上相对于名义应力法的优越性。主要做的工作如下: (1)概述了正交异性钢桥面板结构的发展历程、应用现状、结构特点和受力特征，简述了疲劳、正交异性钢桥面板疲劳问题和热点应力法在钢桥疲劳研究中的的发展历程和应用现状; (2)简述了正交异性钢桥面板结构疲劳分析的基本理论和相关基本概念，总结了当前阶段几种主要的疲劳寿命评估方法; (3)详细介绍了热点应力法的基本原理，通过有限元方法和子模型技术研究了热点应力值对单元类型、网格尺寸、外推方法等相关参数的敏感性; (4)以港珠澳大桥为工程背景，根据既有交通量调查报告推算出标准疲劳车荷载模型，建立对应有限元模型，通过有限元计算确定要研究最不利细节-U肋横隔板焊趾处及对应的最不利加载工况，在对应位置加载后结合循环计数法得到其应力谱，基于热点应力法S-N曲线及Miner准则，估算其疲劳寿命为129.13年; (5)通过对该桥进行足尺模型试验并建立对应有限元模型来验证基于热点应力法计算疲劳寿命的准确性，能够满足120年使用寿命的设计要求及热点应力法进行疲劳寿命评估的有效性和优越性。足尺模型试验的设计原则、设计方案、加载方案、测试方案及足尺模型试验有效性的验证可以为以后相关类似试验提供参考和借鉴。 |
| 作者： | 吴月峰 |
| 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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