【硕士论文】正交异性闭口加劲钢桥面板力学及疲劳性能研究.pdf

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1、崔海军正交异性闭口加劲钢桥面板力学及疲劳性能研究摘要斜拉桥、悬索桥是目前大跨径桥梁的主要桥型，钢箱梁是其主要的桥面结构体系。现代意义的钢箱梁均采用正交异性钢桥面板结构，即在桥面板的底面用纵肋和横肋作补强，它作为加劲梁、横肋、纵肋的组合体而发挥作用，是一种效率很高的结构。横隔梁、纵肋在垂直方向互相交织，形成网络状承重结构物，与上部的钢板共同称为正交异性钢桥面板。由于构造的多样性及复杂性，其力学性能及疲劳问题一直受到工程技术人员的关注。正交异性钢桥面板自二战后问世以来，因自重轻，极限承载力大，高度低，易于加工制造，施工周期短等优点，已被欧洲、同本等国家广泛使用在大、中跨度桥梁中。上个

2、世纪末，随着正交异性钢桥面板理论的不断成熟和施工工艺的提高，美国等国家也开始越来越多的应用正交异性钢桥面板。自20世纪80年代以来，正交异性闭口加劲钢桥面板在我国得到了迅速发展，特别是我国近年来众多大跨度长江大桥的建造，更是促进了正交异性闭口加劲钢桥面板的发展和应用。桥面在各种车辆荷载反复作用下引起的累积损伤；同时钢桥面板由于直接受车辆的局部作用，应力影响线短，一辆车驶过会引起数次应力循环，加上焊接节点的应力集中和难免的焊接缺陷，钢桥面板易于疲劳开裂，英、德、荷、法、比、日等国家钢桥面板应用较早的一些国家已在实桥中发现了疲劳裂纹。欧美等国家对钢桥疲劳破坏实例的广泛研究表明对钢桥特

3、别是J下交异性钢桥面板进行疲劳验算是一项很重要的任务。它涉及到正交异性钢桥面板的结构分析、应力计算、疲劳强度、车辆荷载谱、疲劳验算方法等关键问题。本文以大、中跨度桥梁中广泛使用的正交异性钢桥面板为研究对象，开展对正交异性闭口加劲钢桥面板的受力性能和疲劳性能分析，研究闭口加劲正交异性钢桥面板变形和应力状态，并比较不同截面形状的闭口加劲肋及横隔板缺口形式对正交异性桥面板板力学及疲劳性能的影响，为我国正交异性钢桥面板设计提供理论依据。正交异性钢桥面板结构体系桥面项板、纵向加劲肋和横隔板的连接处力学性能复杂，是结构容易产生疲劳裂纹非常敏感的位置，纵向加劲肋的截面形状和横隔板的缺口类型是连

4、接处应力分布极为重要的影响因素。扬州I大学硕十学位论文本文以不同截面形状的闭口加劲肋及不同横隔板缺口形式建立正交异性钢桥面板有限元分析模型，研究分析其力学性能及疲劳性能。本文的主要研究内容如下：(1)研究正交异性钢桥面板结构体系纵向加劲肋、横隔板、顶板三者连接处的应力状态；(2)研究不同截面形状的纵向加劲肋及横隔板(或横梁)中不同缺口形式对正交异性钢桥面板结构体系连接细节处力学性能的影响；(3)研究不同截面形状的纵向加劲肋及横隔板(或横梁)中不同缺口形式对正交异性钢桥面结构体系力学疲劳性能的影响；(4)研究桥面铺装层弹性模量和铺装层厚度的改变对桥面板力学性能及疲劳性能的影响。关键

5、词：正交异性闭口加劲钢桥面板；纵向加劲肋；横隔板缺口；力学性能；疲劳性能；有限元分析崔海军正交异性闭口加劲钢桥面板力学及疲劳性能研究AbstractCable-stayedbridge，suspensionbridgeisamajorlong—spanbridge-typebridge，steelboxgirderbridgeisthemainstructuralsystem．Themodemsenseofthesteelboxgirderalluseorthotropicsteeldeckstructure．Thatis，thebottomdeckofthebridgewith

6、longitudinalribsandcross—ribbedforreinforcement，itasacombinationbodyofstiffeninggirder,crossbeam，longitudinalribandplayarole，itisahighlyefficientstructure．Crossbeam，longitudinalribsintertwinedwitheachotherinverticaldirectiontoformanetwork·likeload—bearingstructures，together、析t11theupperdeckof

7、thesteelbridgeknownasorthotropicsteeldeck．Duetothediversityandcomplexityofstructure，itsmechanicalandfatiguepropertieshasbeentheconcernofengineersandtechnicians．OrthotropicsteelbridgesinceitsinceptionafterWorldWarII，duetotheadvantagesoflightwe