钢-混凝土组合梁桥腐蚀疲劳研究和疲劳车辆模型优化

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1、学校代号10532学号S150100022分类号U447密级公开硕士学位论文钢–混凝土组合梁桥腐蚀疲劳研究和疲劳车辆模型优化学位申请人姓名宁莎丽培养单位土木工程学院导师姓名及职称邓露教授学科专业土木工程研究方向桥梁疲劳论文提交日期2018年6月1日学校代号：10532学号：S150100022密级：公开湖南大学硕士学位论文钢–混凝土组合梁桥腐蚀疲劳研究和疲劳车辆模型优化学位申请人姓名：宁莎丽导师姓名及职称：邓露教授培养单位：土木工程学院专业名称：土木工程论文提交日期：2018年6月1日论文答辩日期：

2、2018年6月4日答辩委员会主席：李正农教授Studyofcorrosionfatigueofsteel-concretecompositegirderbridgesandoptimizationoffatiguetruckmodelbyNINGShaliB.E.(HuaZhongUniversityofScienceandTechnology)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMaster

3、ofEngineeringinCivilEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorDENGLuMay,2018湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本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。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签

4、名：日期：年月日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门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。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在______年解密后适用本授权书。2、不保密□√。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I钢–混凝土组合梁桥腐蚀疲劳研究和疲劳车辆模型优

5、化摘要钢–混凝土组合梁由于兼具钢桥自重轻和混凝土桥面耐压的优势，在我国的应用正变得越来越广泛。组合梁桥服役期间同时受到环境腐蚀的间接作用和车辆荷载的直接作用，因此而引起的疲劳损伤也在不断地威胁着这类桥梁的安全。国内外学者对桥梁疲劳和环境腐蚀作用方面进行了大量研究，并得到了一些有意义的成果。然而，目前各国学者对于车辆荷载和环境腐蚀共同作用对疲劳寿命的影响规律的研究还不够充分。我国桥梁的疲劳设计和评估规范中也未考虑腐蚀环境的影响。因此，研究组合梁桥的腐蚀疲劳寿命随车辆荷载的变化规律有助于更准确预测疲劳寿

6、命，为组合梁桥腐蚀疲劳寿命的计算提供参考。此外，标准疲劳车模型的合理性直接关系到公路桥梁疲劳设计和评估结果的准确性。在我国《公路桥涵设计通用规范》中，标准疲劳车模型的参数主要参照欧洲规范，而该模型能否准确地表征我国公路桥梁所受的交通荷载还有待商榷。针对以上问题，本文首先研究了规范中疲劳车辆模型的合理性，指出既有模型存在一定的局限；然后，基于对已有文献中我国交通实测数据的分析，优化了疲劳车辆模型；最后建立了一座典型钢–混组合梁桥有限元模型，结合获得的疲劳车辆模型，计算了不同车重、车流量和环境腐蚀等级下

7、组合梁桥的疲劳寿命，进而研究了不同交通荷载作用下环境腐蚀对其疲劳寿命的影响。具体研究内容如下：（1）通过系统总结已有文献中我国代表性地区的等效模型车辆荷载频值谱，基于Miner线性累积损伤准则，分别计算了此6个地区的车辆荷载和规范中标准疲劳车模型作用下简支梁桥的疲劳损伤，并基于计算结果分析了标准疲劳车模型的适用性。此外，基于文献实测交通荷载数据，对疲劳车辆模型的轴重比和轴距进行了优化，该结果可为我国规范中标准疲劳车模型的制定提供参考。（2）基于建立的某典型钢–混凝土组合梁桥的ANSYS有限元模型，采

8、用移动多点荷载的加载方式，获得了简支梁桥易疲劳细节在不同腐蚀环境、疲劳车车重和日均车流量的影响下的应力时程曲线和相应的应力幅值；然后基于获得的应力结果计算了各工况下组合梁桥的疲劳寿命及腐蚀引起的疲劳寿命降低比例；接着分析了疲劳寿命降低比例随车重和车流量的变化规律。在此基础上，提出了疲劳腐蚀修正系数概念（即考虑腐蚀作用的疲劳寿命与不考虑腐蚀作用的疲劳寿命之比），并给出了利用该系数量化环境腐蚀影响的疲劳寿命计算方法。最后，本文还分析了不同钢梁尺寸对疲劳腐蚀修正系数的影响。