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正交异性钢桥面板抗疲劳设计研究

张先  
【摘要】:正交异性钢桥面板由于其具有自重轻、建筑高度低、极限承载能力大,使用寿命长,易于加工制造和安装、结构连续等诸多优点得到了广泛运用,但是其结构板件众多、构造复杂,再考虑到焊接残余应力,初始缺陷等原因的影响,极易出现疲劳损伤。论文在此背景下从构造细节和设计参数两个方面进行了正交异性钢桥面板抗疲劳性能研究,主要工作如下: (1)阐述正交异性钢桥面板的研究现状,并对钢桥疲劳研究的基础理论进行整理和回顾。 (2)根据工程案例建立适当的钢箱梁整体和局部参数化有限元模型,对正交异性钢桥面板代表性部位的受力特性进行分析研究,通过与实验室模型试验的结果数据进行对比验证,确认所采用有限元仿真分析方法与实验室模型试验方法对结构代表性部位的分析具有一定的等效性。 (3)在病害调研和病害成因分析的基础上结合各国规范的相关规定,针对裂纹起源于焊趾和裂纹起源于焊根的两种情形对纵肋与面板纵向连接焊缝的疲劳性能进行仿真分析研究,针对横肋出现较大面外变形和较大竖向挠曲变形的两种情形对纵肋贯穿横肋弧形开口形状的疲劳性能进行仿真分析研究,得到两种构造细节的合理构造。 (4)引入正交试验法对正交异性钢桥面板设计参数的合理匹配进行试验研究,介绍如何通过预实验选择需要考察的交互作用。在对有限元仿真分析结果进行极差分析和方差分析的基础上,分清设计参数影响效果的主次顺序和显著程度,找到试验范围内设计参数的最优组合。


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