正交异性钢桥面板疲劳性能及维修加固方法研究

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1、学校代码：密级：公开硕士学位论文正交异性钢桥面板疲劳性能及维修加固方法研究作者姓名陈谦学科专业桥梁与隧道工程指导教师雷俊卿教授培养院系土木建筑工程学院二零一五年七月硕士学位论文正交异性钢桥面板疲劳性能及维修加固方法研究交通运输部创新科技项目（一一多塔长大斜拉桥关键技术研究课题资助作者：陈谦导师：雷俊卿北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有

2、关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学校代码：密级：公开北京交通大学硕士学位论文正交异性钢桥面板疲劳性能及维修加固方法研宄交通运输部创新科技项目（一一多塔长大斜拉桥关键技术研究课题资助作者姓名：陈谦学号：导师姓名：雷俊卿职称：教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：桥梁与隧道工程研究方向：桥梁结构理论及应用北京交通大学年月致谢致谢时光飞逝，三年的硕士学习即将结束，北京交通大学在我的人生里留下了宝贵的印记。在硕士求学阶段，我有幸遇到了导师雷俊卿教授，三年

3、里老师在生活和学业上给予了我极大的关心和指导。从老师讲授的大跨度桥梁结构理论课程到每周的学术讨论会，老师渊博的知识、严谨的治学态度和求真务实的学术风范使我受益匪浅。在本文的撰写过程中，老师倾注了大量心血，在此论文完成之际，谨向我尊敬的雷老师致以诚挚的感谢！同时，也感谢北京交通大学提供了良好的学习环境，感谢任课老师们的悉心教授课程和做人道理的传授，感谢土木建筑工程学院和桥梁工程系的老师们，特别是感谢季文玉老师、杜进生老师、齐梅兰老师、韩冰老师在论文开题阶段提出的建议，为论文的撰写明确了方向，以及卢文良老师、夏超逸老师在读研宄生期间给予的指导和帮助。在攻读硕士学

4、位期间，我有幸来到交通运输部公路科学研宄院实习，实习期间得到了李法雄博士的悉心指导与照顾，李法雄博士提供了良好的将理论与实践结合的平台，论文的研究内容和构思到资料收集都倾注了李博士的心血。此外，桥梁加固与改造技术研发部的工作人员在日常的实习工作和生活上对我悉心照顾，在此向其表示衷心的谢意，同时也感谢交通运输部公路科学研宄院为我提供这难得的机会！在学习及论文撰写期间，我得到了曹珊珊师姐对我的细心辅导，师兄刘昊苏、桂成中和黄祖慰也为论文提出了不少建设性的建议，同门好友闫达、杨震轩和刘启阳以及研二、研一的各位师弟师妹也提供了热心帮助，在此向他们表达我的感激之情！最

5、后，我要特别感谢养育我的父母和一直陪伴我的妻子张雅欣，正是因为有他们的亲情与关心、理解和支持，才能够支撑我完成学业，走向更高的平台，谢谢你们！陈谦年月于北京交通大学土木工程楼摘要摘要正交异性钢桥面板由于诸多优点被广泛应用于国内外公路桥梁和铁路桥梁的建造中。目前，国内外己修建了大量采用正交异性钢桥面板的桥梁，随着交通流量剧增，车辆荷载日益增大，以及超载现象的频繁出现，服役桥梁中的钢桥面板出现了不同程度的疲劳裂纹与损伤病害。因此，本文针对正交异性钢桥面板疲劳细节分类、开裂原因、寿命预测及维修加固方法进行了相应研究。主要研究内容如下：结合国内外正交异性钢桥面的发展

6、历程，调研分析了国内外研宄学者对正交异性钢桥面板疲劳问题和相应的维修加固技术的研宄成果，提出本文的研宄内容和拟解决的问题与方法。基于疲劳累积损伤理论和疲劳寿命预测方法，对比了各国规范中疲劳曲线的差异；针对某悬索桥的实桥检测结果，提出了正交异性钢桥面板易发生疲劳裂纹四类的细节构造：顶板与纵助和横隔板连接构造处、两横隔板之间的顶板与纵肋连接构造处、纵助与横隔板竖向连接焊缝下端以及横隔板挖孔自由边；分析了各疲劳细节的开裂原因并确定各疲劳细节的疲劳等级。针对收集到的正交异性钢桥面板足尺试验资料，包括试验模型尺寸拟定、材料的选取、试验平台、测点布置及加载方案，讨论了正

7、交异性桥面板四类疲劳细节在各加载工况下的应力分布；利用有限元软件建立了试验模型的有限元计算模型，将有限元模型计算的数值结果与试验测试的数值结果进行对比分析，二者符合较好，这也验证了有限元模型计算的合理性与有效性。采用各国规范中的疲劳荷载模型、车道日交通量规定以及相应的疲劳寿命预测方法，分别对正交异性钢桥面板的四类疲劳细节分别进行了寿命预测分析和比较。建立了空间结构局部应力的有限元模型，采用雨流计数法分析正交异性钢桥面板的四类疲劳细节关注点的应力历程和应力谱，由曲线分析了四类细节的疲劳寿命，对比各国规范对四类细节疲劳寿命预测结果的差异。从预防裂纹开裂措施、裂纹

8、维修和钢桥面板加固三个方面论述了正交异性钢桥面板疲劳