钢桥面外变形疲劳损伤机理及维护策略分析

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1、论文独创性声明+本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：歌耖聊年钿如论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相

2、关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。(保密的论文在解密后应遵守此规定)撇：：瓴移厶矽年伽巧，导师签名：为戍年6RfB、分类号：U44；U4510710．20051040崖乡戈乎硕士学位论文钢桥面外变形疲劳损伤机理及维护策略研究国家自然科学基金项目资助(编号：50408028)钱慧导师姓名职称王春生副教授申请学位级别工学硕士学科专业名称桥梁与隧道工程论文提交日期2008年5月4日论文答辩日期2008年6月4日学位授予单位长安大学答辩委员会主席宋一凡教授学位论文评阅人宋一凡教授马保林教授级

3、高工洲Y¨i0●l舢9Ⅲ48肌7㈣3㈣3DamageMechanismandMaintenanceStrategyonOut—·of-planeFatigueforExistingSteelBridgesADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterSupportedByNationalNaturalScienceFoundationofChina(NO．50408028)Candidate：QianHuiSupervisor-AssociateProf．W

4、angChunshengChang’anUniversity,Xi’an，ChinaApril，2008!一：^≯；.，饲论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：歌耖．嘲年6R

5、知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。(保密的论文在解密后应遵守此规定)～：：瓴妒厶矽年办巧：导师签名：为成年6只fB、摘要目前，强度、刚度、稳定性控制着钢结构设计的主要方面，然而按照这种指导思想设计的桥梁结构面临较为普遍的疲劳问题。而面外变形疲劳在钢桥的疲劳中相当普遍，钢桥中常见的面外变形疲劳主要有两类，一类是随着极限状态设计法的推广与腹板屈曲后强度的利用，设计

6、上允许结构承受高于其临界屈曲荷载的外荷载作用，这样结构在正常使用状态即出现明显的“呼吸”特征，导致裂纹在腹板边缘焊趾处萌生、扩展，最终疲劳失效，即腹板的呼吸疲劳；另一类是由于结构在运营过程中，相互交错的构件之间发生了在设计阶段未曾预料的相互作用，这种相互作用使得结构的细节，如腹板间隙处于复杂的受力状态，易于发生面外变形，导致桥梁因面外变形产生疲劳破坏。本文参考国内外桥梁钢结构面外变形疲劳评估的文献，利用有限元数值分析方法分析了桥梁结构中典型面外变形疲劳细节的受力行为，并对其主要影响因素进行了参数

7、分析，探究了桥梁结构面外变形的疲劳损伤机理，结合一既有铁路钢桥实测资料，对该桥的面外变形疲劳寿命进行了评估。本文的主要研究工作如下：1．总结了国内外有关桥梁面外变形疲劳问题及其维修策略的研究成果和研究方法。由于影响面外变形疲劳问题的不确定因素较多，一般都采用试验的方法来获得结构在受力过程中所承受的应力，然后结合传统的疲劳分析方法或基于断裂力学的疲劳寿命评估’方法，对结构裂纹的扩展及其寿命进行评估。2．建立了三维有限元数值分析模型对桥梁结构中典型面外变形疲劳构造与细节进行分析，对影响面外变形疲劳的

8、主要参数进行了分析，对如何在新建桥梁中避免发生面外变形疲劳提出了建议。3．对几种典型面外变形疲劳问题维修方法通过数值模拟的方法进行了验证分析，确定了其适用条件。4．结合有限元分析结果与现场测量数据，对某既有铁路钢桥面外变形疲劳裂纹形成机理进行了分析，并采用断裂力学方法对其剩余寿命进行了评估，对进一步的维修提出了建议。关键词：面外变形疲劳，呼吸疲劳，腹板间隙，维修策略，既有铁路钢桥，疲劳寿命评估AbstractRecently，strength，rigidityandstabilityplayak