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《长沙理工大学》 2015年
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正交异性钢桥面横隔板切口弧形区域疲劳开裂及对策研究

吕凯  
【摘要】:某大桥的管养单位在对大桥的一次日常巡检中发现该桥钢箱梁正交异性钢桥面板纵肋下横隔板切口弧形区域发生了开裂。通过进一步的观展发现,裂纹的发展速率较快且不断有新的裂纹出现。为避免裂纹持续的发展和增多对结构的安全性和适用性造成影响,需明确开裂位置的受力模式,了解结构开裂的原因,并据此提出适当的加固修复方法。本文主要做了以下工作:1.运用有限元软件ANSYS建立钢箱梁节段模型并确定合理的加载形式;通过试算得到使切口弧形区域受力最不利的面内面外加载位置;分析结构在最不利加载状况下的受力模式及变形特性;研究面外增大效应发生的原因。2.通过计算和对比获得适用于背景工程大桥钢箱梁的最优切口形状;通过对比归纳得出横隔板切口位置横隔板在荷载作用下的一般受力和变形规律;对得到的最优切口形状弧形区域圆弧的半径做了进一步优化。3.对不同加固修复方案的可行性进行了分析;明确止裂孔边沿的受力状况,对止裂孔的受力情况进行评估以确定是否需要采取进一步的加固措施;研究在止裂孔基础上进一步添加钢板进行补强的修复效果;研究添加内隔板后结构的受力模式;研究添加支撑板后结构的受力模式。
【关键词】:正交异性钢桥面板 钢箱梁 加固修复方法 疲劳开裂
【学位授予单位】:长沙理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U441.4;U443.31
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-10
  • 第一章 绪论10-28
  • 1.1 正交异性桥面板的发展10-11
  • 1.2 国内外研究概况11-21
  • 1.2.1 钢材疲劳的相关研究11-13
  • 1.2.2 国外的相关研究13-19
  • 1.2.3 国内的相关研究19-20
  • 1.2.4 相关规范20-21
  • 1.3 不同开裂部位适用的修复方法21-25
  • 1.3.1 纵肋与顶板连接位置的加固与修复21-23
  • 1.3.2 纵肋与纵肋拼接位置的加固与修复23
  • 1.3.3 纵肋与横隔板相交位置的加固与修复23-25
  • 1.4 工程背景25-27
  • 1.5 本文研究内容27-28
  • 第二章 背景工程横隔板切口弧形区域开裂原因研究28-40
  • 2.1 有限元模型的建立及加载形式的确定28-30
  • 2.1.1 有限元模型的建立28-29
  • 2.1.2 加载形式的确定29-30
  • 2.2 横隔板切口弧形区域的受力状况研究30-34
  • 2.2.1 加载工况的确定31-32
  • 2.2.2 最不利加载工况及其应力32-34
  • 2.3 最不利加载工况下切口弧形区横隔板的变形研究34-39
  • 2.3.1 面内加载时结构的变形34-36
  • 2.3.2 面外加载时结构的变形36-37
  • 2.3.3 面外增大效应发生的原因37-39
  • 2.4 本章小结39-40
  • 第三章 横隔板切口形式的优化40-50
  • 3.1 影响横隔板切口受力的主要因素40-41
  • 3.2 适用切口形状的研究41-43
  • 3.2.1 常见的横隔板切口形式41-43
  • 3.2.2 不同横隔板切口形式弧形区域的应力水平43
  • 3.3 荷载作用下横隔板切口弧形区域的一般变形及受力模式43-48
  • 3.3.1 变形模式的研究43-46
  • 3.3.2 受力模式的研究46-48
  • 3.4 切口弧形区域半径的优化48-49
  • 3.4.1 不同切口半径的有限元模型48
  • 3.4.2 计算结果的分析48-49
  • 3.5 本章小结49-50
  • 第四章 加固与修复方法研究50-63
  • 4.1 横隔板切口弧形区域的相关加固修复方法50-52
  • 4.1.1 可行加固修复方法的讨论50-52
  • 4.1.2 可行加固修复方法的确定52
  • 4.2 止裂孔边沿的受力状况52-53
  • 4.2.1 止裂孔的有限元模拟52-53
  • 4.2.2 计算结果分析53
  • 4.3 加钢板补强法补强效果研究53-57
  • 4.3.1 加钢板补强法的有限元模拟54-55
  • 4.3.2 计算结果分析55-57
  • 4.4 添加内隔板对结构受力的影响57-58
  • 4.4.1 添加内隔板后结构的受力57
  • 4.4.2 计算结果的分析57-58
  • 4.5 添加支撑板对结构受力的影响58-61
  • 4.5.1 添加支撑板后结构的受力58-60
  • 4.5.2 计算结果的分析60-61
  • 4.6 本章小结61-63
  • 结论与展望63-66
  • 结论63-64
  • 展望64-66
  • 参考文献66-69
  • 致谢69

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