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大跨斜拉桥典型构造细节的疲劳寿命评估

何江波  
【摘要】:在20世纪60年代,焊接钢桥构造细节的疲劳问题还没有引起桥梁工程界的重视,致使很多钢桥在出现疲劳裂纹以后,没有得到及时的处理,从而酿成了灾难性的事故。根据美国土木工程学会疲劳与断裂分委会的调查结果,超过80%的钢结构破坏是由疲劳产生的。疲劳破坏己成为桥梁钢结构失效的主要形式之一。随着焊接钢结构桥梁数量的不断增加,桥梁钢结构的疲劳问题已逐渐成为桥梁工程界的一个重要课题。 针对焊接钢桥的疲劳研究中存在的一些实际问题,以及钢桥结构特别是焊接细节疲劳破坏的特点,本文对标准疲劳车荷载模型的制定以及车辆荷载作用下典型细节的变幅疲劳强度设计曲线特征等问题进行了系统深入的总结和研究,给出了桥梁钢结构基于S-N曲线的疲劳寿命分析方法及相应的具体流程,最后以鄂东长江公路大桥为研究对象,对大跨度斜拉桥的一些典型焊接构造细节进行了疲劳寿命评估,本论文所做的工作和取得的研究成果如下: (1)介绍了目前国内外对车辆荷载谱的研究历史及现状,对目前比较具有代表性的美国规范AASHTO、英国规范BS5400、以及欧洲规范Eurocodel的桥梁疲劳荷载谱的计算方法进行了介绍。针对我国的实际车辆运营状况,建议了一个适用于我国国道主干线高速公路桥梁的简化标准疲劳车荷载模型,即简化的三轴和四轴标准疲劳车模型。 (2)对国内外焊接钢桥的疲劳破坏特点、疲劳破坏机理和较易出现疲劳破坏的典型焊接构造细节做了总结和分析。此外,总结出了桥梁钢结构焊接细节的疲劳设计原则、方法、以及步骤,并建议了提高桥梁钢结构焊接细节疲劳强度的方法。 (3)针对我国实际情况,提出了变幅车辆荷载作用下的疲劳寿命设计曲线,以此为基础,对鄂东长江公路大桥典型焊接构造细节的疲劳寿命进行了评估。


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