中承式钢管混凝土拱桥桥面板疲劳性能分析

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1、硕士学位论文中承式钢管混凝土拱桥桥面板疲劳性能分析RESEARCHONTHEDECKFATIGUEPERFORMANCEOFTHEHALF-THROUGHCFSTARCHBRIDGE王冠哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：U448.22学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工程硕士学位论文中承式钢管混凝土拱桥桥面板疲劳性能分析硕士研究生：王冠冒号左侧导师：吴红林副教授用黑体4申请学位：工程硕士号字,冒号学科：建筑与土木工程右侧用宋体4号字，所在单位：交通科学与工程学院多倍行距答辩日期：2015年6月1.5。授予学位单位：哈尔滨工业大学Cl

2、assifiedIndex:U448.22U.D.C:624DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONTHEDECKFATIGUEPERFORMANCEOFTHEHALF-THROUGHCFSTARCHBRIDGECandidate：WangGuanSupervisor：A.Prof.WuHonglinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ConstructionandCivilEngineeringAffiliation：S

3、choolofTransportationScienceandEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要早期建造的中承式钢管混凝土拱桥，很多的构造型式都是由吊杆悬吊横梁，然后在横梁之间直接铺设桥面板，而并没有设置相应的纵梁。这使得桥面系整体性较差，刚度偏低，桥梁整体的动力性能较差，振动幅度大，持续时间长，能量耗散慢，对于桥梁的使用性、耐久性和安全性都很不利。在这种情况下，实际运营中桥面发生

4、了很多病害，如桥面松散、开裂、破损甚至出现漏洞等严重问题。然而桥梁已经建成，再添加相应的纵梁无论从设计还是施工等其它方面都很难实现。所以，就要全面地分析桥梁的性能，进而从其它方面找到提高桥梁桥面系动力性能的方法。本文从引起桥面损伤的其中一个原因——桥面板的疲劳性能方面来分析桥面系的性能，使用分离式车桥耦合振动计算方法来研究结构的动力响应，并分析了多种因素对于桥面板疲劳性能的影响。首先，本文所使用的工程背景桥梁为坐落在辽宁省省会沈阳市浑河上的长青大桥，对桥梁中跨进行有限元建模，选取了相应的平面四自由度车辆模型以及桥面不平整度计算模型，结合自编程序对桥梁的车桥耦合

5、振动进行了细致的计算分析。分析了桥梁在车辆作用下的动力响应，如动位移、动力冲击系数以及动弯矩等。通过分析，发现处于横梁上的桥面板上缘处于异号的拉-压应力循环作用下，相比横梁间板中心的只受压应力产生更大的桥面板疲劳损伤。又分析了行车速度与桥面不平整度对桥梁动力性能的影响，发现不平整度越差，桥梁的动力响应越大；而行车速度的不同对于桥梁动力响应没有明显的变化规律。然后，着重从桥面板疲劳性能这一方面对桥梁桥面系进行了研究。计算分析了横梁宽度、桥面板厚度、桥面不平整度、行车速度等因素对于桥面板疲劳性能的影响。分析得知，横梁宽度越大，桥面板疲劳寿命越高；桥面板厚度越大，桥

6、面板疲劳寿命越高，且厚度达30cm后疲劳寿命增幅变缓；桥面不平整度越差，桥面疲劳性能越低，建议至少保持B级平整度以上水平；而行车速度对桥面板疲劳性能的影响没有明显规律。最后，给出了加固前长青桥的静、动力检测结果，以及添加钢纵梁等加固措施以及效果评价。又详细阐述了新近提出的剪刀式阻尼器加固方式以及其改进后的方案，并分别分析了其加固效果，发现改进后的剪刀式阻尼器比之前的加固效果又有了一定的提高。关键词：中承式钢管混凝土拱桥；车桥耦合振动；动力响应；应力幅；疲劳寿命；加固措施-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractMostofhalf-throughCF

7、STarchbridgesconstructedearlieraremadeupofcabel-hungcrossbeamswhichareconnectedbybridgedecks,withoutcorrespondinglongitudinalbeams.Thisresultsinthebadentirety,lowrigidity,baddynamicperformance,largevibrationrange,longlengthoftimeandslowenergydissipation,whichareharmfulfortheperforma

8、nceofuse,durability