正交异性钢桥面板u肋弧形切口疲劳受力特性研究

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1、分类号U443单位代码10618密级公开学号2120970067专业硕士学位论文正交异性钢桥面板U肋弧形切口疲劳受力特性研究研究生姓名：杨显导师姓名及职称：安永日副研究员申请专业学位类别工程硕士学位授予单位重庆交通大学论文提交日期2015年4月15日专业领域名称建筑与土木工程论文答辩日期2015年6月5日2015年6月5日重庆交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，

2、均已在文中ｔｕ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：兴ｆｉ：年＾月日？重庆交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆交通大学可将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采巧影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本人学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并进行信息服务（包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络

3、传播等），同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。学位论文作者签名：＾指导教师签名：＾白？曰期：年女月曰曰期《／戶＿＾：如辟月曰＾＾本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊（光盘版）电子杂志社ＣＮＫＩ系列数据库中全文发布，并按《中国优秀博硕±学位论文全文数据库出版章程》规定享受相关权益。学位论文作者签名：ｉ指导教师签名掏曰期：／：年＾月曰曰期＞］：＊２〇１辟月曰ｉｆ＾ｙTheresearchoffatiguestresscharacteristicsofUribarcincisionoforthotropicsteelbridg

4、edeckADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：YangXianSupervisor：Prof.AnYongriChongqingJiaotongUniversity,Chongqing,China摘要目前，悬索桥和斜拉桥是大跨径桥梁的主要桥型，钢箱梁是大跨径桥梁最主要的桥面结构体系。现在钢箱梁大部分都采用的是正交异性钢桥面板结构，正交异性钢桥面板是由纵、横向相互之间垂直的加劲肋，并连同桥面板组成的共同承受车轮荷载的整体结构。它拥有一系列的优点，例如自重轻、用料省、极限承载力大、施工周期短，因此，如今该结

5、构形式的的桥面板结构常常作为钢箱梁的一部分被广泛用于大跨径桥梁的建造中。随着我国高速公路和铁路的高速发展，正交异性钢桥面板凭借其优越的结构形式在公路桥梁和铁路桥梁中得到广泛的运用。但是由于正交异性钢桥面板受力比较复杂，而且其构造形式不断改进和发展，同时随着应力集中和焊接缺陷的出现，容易发生疲劳破坏，如桥面板在各类车辆荷载的反复作用下会引起累积损伤；钢桥面板因为直接承受车辆的局部作用，而使得应力影响线短，一辆车行驶过后都会引起多次的应力循环，再加上焊接处的应力集中以及焊接缺陷，钢桥面板很容易发生疲劳开裂。因此正交异性钢桥面板的疲劳问题长期以来一直是公路和铁路桥梁中的关键问

6、题。世界上一些较早应用钢桥面板的国家如日本、德国、法国、英国等已经在目前运营中的实桥中发现了疲劳裂纹。世界各国研究者针对钢桥的疲劳破坏实例进行了广泛深入的研究，结果表明对钢桥特别是正交异性钢桥面板进行疲劳验算是一项很关键的任务。它包含了正交异性钢桥面板的应力计算、结构分析、疲劳强度、疲劳验算方法以及车辆荷载谱等核心问题。本文采用ANSYS大型通用有限元软件对钢箱梁正交异性钢桥面板进行了数值模拟，对弧形切口形状、顶板厚度、横隔板厚度等关键参数进行了分析,研究了横隔板与U肋焊缝交叉处的应力状态。结果表明：过焊孔的形状对应力的影响显著，顶板对焊缝交叉处的应力影响较小，横隔板厚

7、度对疲劳裂纹的产生有较大的影响。通过对过焊孔焊缝端部和焊孔边缘应力分布情况的分析，采用Miner线性累积损伤准则，计算了各关注点的等效应力幅，通过比较发现，对于过焊孔焊缝端部，公路标准比铁路标准的等效应力幅大；对于过焊孔焊缝边缘，则恰恰相反。另外，本文针对过焊孔焊缝端部的应力集中现象采取了措施，通过优化过焊孔的构造能有效地缓解该处的应力集中情况。关键词：正交异性钢桥面板,疲劳裂纹,过焊孔,等效应力幅，疲劳寿命IABSTRACTAtpresent,thesuspensionbridgeandcable-stayedbridgeisthema