桥面铺装对正交异性钢桥面板抗疲劳性能影响的研究

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1、分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文桥面铺装对正交异性钢桥面板抗疲劳性能影响的研究作者姓名：程志彬入学年份：2013年9月指导教师：张敏江教授学科专业：交通运输工程王占飞副教授申请学位：工学硕士所在单位：交通工程学院论文提交日期：2015年11月论文答辩日期：2015年12月学位授予日期：2016年1月答辩委员会主席：张少青答辩委员会组成：张少青包龙生宋福春张海薛兴伟论文评阅人：王吉英薛兴伟硕士研究生学位论文摘要I摘要正交异性钢桥面板是由相互垂直的纵、横向加劲肋和上部的钢板焊

2、接形成，它具有自重轻、极限承载力大、施工效率高、结构形式美观等特点。然而由于其结构形式比较复杂，并且焊接不当容易产生焊接残余应力，结构自身也存在缺陷，施工质量以及直接承受车轮荷载的反复作用等综合因素的影响，正交异性钢桥面板容易发生疲劳破坏。德国和英国在1960年修建的钢桥，在1980年桥面板上就出现了不同程度的疲劳裂纹，这为正交异性钢桥面板疲劳破坏的研究提供了有利的证据，同时也使国内外对正交异性钢桥面板的疲劳破坏问题日益关注。桥面铺装铺设在钢桥面板上，铺装层参数的任何改变都对正交异性钢桥面板各部分

3、的受力、变形都有着重要影响，本文是基于以往正交异性钢桥面板结构形式研究的基础上，用ABAQUS有限元软件对铺设不同形式桥面铺装的正交异性钢桥进行了有限元分析。具体工作如下：（1）查阅有关文献资料，认知正交异性钢桥面板的疲劳问题及发展现状，进一步理解其铺装体系及钢桥面板疲劳性能的分析方法；研读现有的国内外的正交异性钢桥面板疲劳试验的研究资料，重点掌握钢桥疲劳试验中钢桥面铺装的设计方法。（2）利用有限元软件建立正交异性钢桥面板与桥面铺装层层间剪切模型，计算在空载、标载及超载等不同工况下钢桥面板与铺装层

4、层间剪切摩擦系数，并经回归分析确定层间摩擦系数与桥面荷载的关系表达式。（3）考虑钢桥面板与铺装层之间的接触状态，利用有限元软件ABAQUS建立正交异性钢桥模型，分别以有无桥面铺装层、桥面铺装层厚度以及桥面铺装层刚度为变量建立参数化有限元模型，确定铺装层参数变化对钢桥面板疲劳细节等效应力幅的影响。（4）利用正交试验法对钢桥面铺装结构层参数的合理匹配进行了试验研究，分析桥面铺装结构层参数的不同匹配对其疲劳细节等效应力幅的影响。基于有限元仿真分析结果进行极差分析的基础上，确定铺装层设计参数影响效果的主次

5、顺序和影响趋势，找到试验范围内铺装层设计参数的最佳组合，为以后对桥面铺装结构层形式、材料及厚度的选取提供了理论基础。关键词：正交异性钢桥面板；桥面铺装；疲劳性能；疲劳细节；应力幅；正交试验II摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractOrthotropicsteelbridgedeckisweldedwiththeverticalandhorizontalstiffeningribandthebridgedeck.Ithastheadvantagesofligh

6、tweight,largebearingcapacity,fastconstructionspeed,beautifulstructureandsoon.However,duetothecomplexstructureoforthotropicsteelbridgedeck,theresidualstresscausedbywelding,thestructuraldefects,theconstructionqualityandthedirectbearingonthewheelload,ort

7、hotropicsteelbridgedeckiseasytosufferfromfatiguedamage.ThesteeldeckpanelsmadeinGermanyandBritainin1960shavedifferentdegreesoffatiguecrackinginthe80's,whichprovidesanempiricalstudyonthefatiguefractureoforthotropicdeckpanelsandmakesthefatiguecrackingofs

8、teelbridgedeckmoreandmoreattractivebothathomeandabroad.Bridgedeckpavementdirectlylaidontheorthotropicsteelbridgepanel,whichmakesanychangeinthepavementlayerhasimportantinfluenceonthestressanddeformationoforthotropicsteelbridgedeck.Thatbasedonth