基于波形钢板的钢箱梁正交异性桥面板力学性能研究.pdf

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1、学校代码：10286分类号：U44密级：公开UDC：624学号：152486基于波形钢板的钢箱梁正交异性桥面板力学性能研究研究生姓名：张娴导师姓名：吴文清教授申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称土木工程论文答辩日期2018年5月29日二级学科名称桥梁与隧道工程学位授予日期20年月日答辩委员会主席王文炜评阅人袁爱民熊文2018年6月6日硕士学位论文基于波形钢板的钢箱梁正交异性桥面板力学性能研究专业名称：桥梁工程研究生姓名：张娴导师姓名：吴文清教授RESEARCHONMECHANICALPROPERTIESOFOR

2、THOTROPICBRIDGEDECKBASEDONCORRUGATEDSTEELPLATEADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYSupervisedbySoutheastUniversityApril2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究

3、成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信

4、息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要虽然正交异性钢桥面板具有其独特的优势，但是由于传统正交异性桥面板构造(简称：传统桥面板)复杂、细节繁多，且施工质量不易保证等问题，极易产生疲劳开裂等问题，严重影响和制约了该结构的使用性能。虽然欧洲、美国、日本、中国等国家对此开展了大量的研究工作，以期解决正交异性钢桥面板容易产生疲劳开裂的问题，然而疲劳开裂问题并未真正消除。正交异性钢桥面板的疲劳裂纹包括荷载引起的疲劳裂纹和面外变形引起的疲劳裂纹。由荷载引起的疲劳裂纹典型的有纵肋对接焊缝处，由面外变形引起

5、的疲劳裂纹主要有纵肋与横肋连接焊缝处、纵肋与顶板连接焊缝处。因此有必要从应力幅和面外变形两个指标去考察正交异性桥面板的受力情况。本文提出了一种波形钢板加劲肋钢正交异性桥面板（简称：新型桥面板）结构，其桥面板主要由上顶板、波形加劲肋、下顶板等构成，各个组成部分由高强螺栓连接，可以大大减小焊缝数量；由于新型结构的组成特点，其横断面由上顶板、波形钢板和下顶板组成了桁架结构形式，使得结构横向受力成为可能，由此也大大提高截面的横向抗弯刚度，使得截面纵横向受力更加均匀，有望从根本上解决正交异性钢桥面板容易产生疲劳开裂的问题。本文将对新型桥

6、面板结构的受力特性展开研究，并与传统桥面板结构进行对比分析。本文主要研究内容有：（1）本文基于传统结构，提出了新型结构的三大受力体系，并通过有限元模拟的方法，考察了顶板各关键点的横向、纵向应力比，分析表明新型结构桥面板的受力更加均匀合理。（2）本文以应力幅和面外变形幅为指标，通过有限元模拟的方法对两种结构(新型桥面板结构和传统桥面板结构)的疲劳性能进行分析。基于初步有限元分析成果，确立两种结构各自的疲劳易损部位，然后对疲劳易损部位进行加载，得到该部位最大、最小应力和变形，以确定结构的应力幅和变形幅，并对其疲劳性能进行评估。分析

7、表明，新型结构各个疲劳易损部位的受力情况均较优，是一种具有潜力的正交异性桥面板结构。（3）本文通过有限元分析的方法，考察新型结构各个部位参数变化对不同疲劳易损部位应力幅的影响，并确立了新型正交异性结构两组较优参数组合方案；研究表明，不带横肋的新型正交异性桥面板结构将成为进一步的研究方向。关键词：正交异性桥面板；波形钢板；U型加劲肋；疲劳；应力幅；面外变形IAbstractAbstractAlthoughtheorthotropicbridgedeckhasitsuniqueadvantages,duetotheproblems

8、ofthetraditionalorthotropicbridgedeckwithcomplexstructureanddetails,itispronetofatiguecrackingproblems,whichseriouslyaffectsandrestrictsth