扁平鋼箱梁公路橋正交異性橋面板疲勞性能參數(shù)化分析研究.pdf

1、大型基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)在服役期內(nèi)的養(yǎng)護和安全一直以來都是工程技術(shù)領(lǐng)域和養(yǎng)護管理部門研究和關(guān)注的熱點問題。正交異性鋼橋面板因其卓越的工程性能,例如高承載能力、低重量及易安裝等,而在大跨橋梁設(shè)計和建設(shè)中得到廣泛的應(yīng)用。然而,正交異性鋼橋面板受到車輛的反復(fù)作用使得焊縫處易發(fā)生疲勞開裂,嚴重影響了大跨橋梁的結(jié)構(gòu)和車輛通行安全。鋼結(jié)構(gòu)疲勞過程的不可逆性使得一旦發(fā)生疲勞開裂,其加固和維修的難度很大,對服役期內(nèi)橋梁的運營管理十分不利。
　　 本文以

2、扁平鋼箱粱公路橋正交異性橋面板為研究對象,圍繞其疲勞設(shè)計的安全性,對其在服役期內(nèi)的疲勞損傷累積規(guī)律及與車載、溫度等敏感性因素間的相關(guān)性規(guī)律展開研究。本文首先開展實際橋梁服役期內(nèi)的疲勞損傷累積規(guī)律研究,然后重點對其關(guān)鍵焊接細節(jié)在車輛、溫度等關(guān)鍵因素下的疲勞性能及其相關(guān)性規(guī)律進行研究,主要工作和成果如下:
　　 1.本文首先回顧了鋼箱梁橋的發(fā)展歷史,介紹了其受力特點和構(gòu)造形式;在總結(jié)歸納既有疲勞壽命評估方法的基礎(chǔ)上,提出了一種改進的

3、基于影響面的疲勞損傷分析方法。通過算例分析,表明該方法可有效提高大跨鋼箱梁公路橋的疲勞設(shè)計效率,具有顯著的工程價值和意義。
　　 2.對潤揚長江大橋斜拉橋4年服役期的疲勞應(yīng)變數(shù)據(jù)進行了分析,得到了2類關(guān)鍵焊接細節(jié)在真實環(huán)境作用下疲勞損傷累積規(guī)律。實測及分析結(jié)果表明:正交異性橋面板系的關(guān)鍵焊接細節(jié)的疲勞損傷隨環(huán)境溫度、車流量的增長而增長,其變化規(guī)律因焊接類型、橋梁整體結(jié)構(gòu)而異,同時臺風(fēng)等自然災(zāi)害的侵襲對疲勞損傷演化規(guī)律存在較大的影

4、響。因此,正交異性橋面板的疲勞設(shè)計應(yīng)充分考慮服役期內(nèi)環(huán)境溫度、車流量變化和自然災(zāi)害侵襲等重要因素對其疲勞壽命的影響。
　　 3.基于實橋的疲勞損傷累積規(guī)律及其關(guān)鍵影響因素的總結(jié)歸納結(jié)果,運用子模型技術(shù)建立潤揚長江大橋斜拉橋橋面板系的精細化有限元模型,并以此為基礎(chǔ)展開了車載作用下的頂板和縱向加勁肋的疲勞應(yīng)力分析。結(jié)果表明,頂板的疲勞性能主要由橫橋向應(yīng)力控制,縱向加勁肋的疲勞性能主要由順橋向的應(yīng)力控制;橋面系的疲勞應(yīng)力對頂板和鋪裝層

5、厚度、溫度及其橫隔板間距等關(guān)鍵參數(shù)的變化較為敏感,而對縱肋與橫隔板的厚度、高度敏感度較低。同時,橫隔板的設(shè)置對于橋面系各構(gòu)件的疲勞應(yīng)力的分布產(chǎn)生顯著的影響。
　　 4.以縱肋焊接細節(jié)為例,通過分析其關(guān)鍵影響線狀態(tài),建立三跨連續(xù)梁簡化疲勞驗算簡化模型,以此并結(jié)合實際交通調(diào)查結(jié)果建立了全國各地區(qū)的標準疲勞車模型。分析并得到了整車車重、軸重分配率、軸長、軸距分配和軸數(shù)等疲勞車輛模型參數(shù)對單車疲勞損傷和疲勞壽命間的影響規(guī)律,對正交異性橋