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四线双桁连续钢桁梁整体钢桥面构造细节疲劳研究

王百乐  
【摘要】:随着结构分析方法的改进,焊接技术的提高及高强钢材的普及,正交异性整体钢桥面板在桥梁建设中得到了广泛的应用。但由于其构造复杂,焊接残余应力不易控制,结构本身的缺陷以及直接承受车轮荷载反复作用等综合因素的影响,正交异性钢桥面板构造细节的疲劳破坏问题越来越受到桥梁研究者的关注。美国土木工程学会的调查结果显示,80%-90%的钢结构破坏和疲劳有着密切关系。因此,研究正交异性钢桥面板构造细节的疲劳破坏问题显得尤为必要。本课题针对四线双桁连续钢桁梁桥,研究其正交异性整体钢桥面典型构造细节结构形式的疲劳性能问题。 本文对疲劳的基本概念、疲劳的破坏机理以及影响疲劳强度的因素等基础理论进行了系统的归纳;对钢桥疲劳的研究方法和正交异性整体钢桥面的力学特点、疲劳破坏的典型构造细节、破坏机理及疲劳评估方法进行了分析总结。 本文以东新赣江桥为工程背景,选取正交异性整体钢桥面典型构造细节,进行模型设计,并根据其构造形式及受力特点确定疲劳加载方案。运用大型通用有限元软件ANSYS进行线性应力分析,详细研究了各种构造细节的结构形式在不同加载吨位下的应力分布情况。在此基础上,采用有限元疲劳分析软件MSC.Fatigue对各种构造细节进行疲劳寿命分析。 通过以上分析,得到疲劳寿命与应力幅的回归曲线,提出了推荐疲劳设计S-N曲线及容许应力幅值,研究结果为正交异性整体钢桥面构造细节的疲劳设计提供了一定的参考依据。


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