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正交异性钢桥面板截面形式与疲劳性能研究

张凯斌  
【摘要】:正交异性钢桥面板是一种由纵、横向相互垂直的加劲肋(即纵肋和横隔板)连同桥面板组成的共同承受车轮荷载的整体结构。由于其兼具用料省、自重轻、极限承载力大和施工周期短等诸多优点,常作为钢箱梁或钢桁梁的一部分被广泛应用于现代大跨径桥梁的建造。本文在参阅大量国内外文献资料的基础上,以通用有限元程序ANSYS为手段,对正交异性钢桥面板的截面形式和疲劳性能进行了研究,主要完成了以下几个方面的内容: 1)从阐述正交异性钢桥面板截面形式的演变过程开始,引出了正交异性钢桥面板截面形式与疲劳性能之间的关系,接着对钢桥疲劳的相关理论和方法进行了简单的回顾和总结。 2)从疲劳设计准则、疲劳构造细节、疲劳曲线和疲劳荷载等4个方面对比分析了美国AASHTO LRFD (2007)、英国BS5400-10(1980)、欧洲Eurocode3 (1993)和中国铁路TB10002.2-2005、公路JTJ025-86以及钢结构GB50017-2003等规范中的疲劳设计方法,并重点分析了规范中关于正交异性钢桥面板构造细节的分类和桥面板、纵肋以及横隔板一些构造参数的规定。 3)以九江长江公路大桥为工程背景,设计了3组共计10种截面形式,依次对其进行车轮荷载作用下的静力性能分析,根据分析结果,分别对比了不同纵肋截面形式、不同横隔板挖孔形式和不同纵肋小隔板布置形式对正交异性钢桥面系各连接构造处应力分布和应力集中的影响规律。 4)采用英国规范BS5400的验算方法,对所拟10种截面形式中的1种(即背景工程的实际截面形式)进行了疲劳应力分析,并对其在不同失效概率水平下的疲劳损伤和疲劳寿命进行了评估。 5)根据有限元分析和验算结果,对正交异性钢桥面板截面形式未来发展的方向进行了简单的探讨。


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