正交異性鋼橋面板疲勞性能及維修加固方法研究.pdf

1、正交異性鋼橋面板由于諸多優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外公路橋梁和鐵路橋梁的建造中。目前，國(guó)內(nèi)外已修建了大量采用正交異性鋼橋面板的橋梁，隨著交通流量劇增，車輛荷載日益增大，以及超載現(xiàn)象的頻繁出現(xiàn)，服役橋梁中的鋼橋面板出現(xiàn)了不同程度的疲勞裂紋與損傷病害。因此，本文針對(duì)正交異性鋼橋面板疲勞細(xì)節(jié)分類、開(kāi)裂原因、壽命預(yù)測(cè)及維修加固方法進(jìn)行了相應(yīng)研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)結(jié)合國(guó)內(nèi)外正交異性鋼橋面的發(fā)展歷程，調(diào)研分析了國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者對(duì)正交異性

2、鋼橋面板疲勞問(wèn)題和相應(yīng)的維修加固技術(shù)的研究成果，提出本文的研究?jī)?nèi)容和擬解決的問(wèn)題與方法。
　　(2)基于疲勞累積損傷理論和疲勞壽命預(yù)測(cè)方法，對(duì)比了各國(guó)規(guī)范中疲勞曲線的差異;針對(duì)某懸索橋的實(shí)橋檢測(cè)結(jié)果，提出了正交異性鋼橋面板易發(fā)生疲勞裂紋四類的細(xì)節(jié)構(gòu)造:頂板與縱肋和橫隔板連接構(gòu)造處、兩橫隔板之間的頂板與縱肋連接構(gòu)造處、縱肋與橫隔板豎向連接焊縫下端以及橫隔板挖孔自由邊;分析了各疲勞細(xì)節(jié)的開(kāi)裂原因并確定各疲勞細(xì)節(jié)的疲勞等級(jí)。
　　

3、(3)針對(duì)收集到的正交異性鋼橋面板足尺試驗(yàn)資料，包括試驗(yàn)?zāi)Ｐ统叽鐢M定、材料的選取、試驗(yàn)平臺(tái)、測(cè)點(diǎn)布置及加載方案，討論了正交異性橋面板四類疲勞細(xì)節(jié)在各加載工況下的應(yīng)力分布;利用有限元軟件Abaqus建立了試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷挠邢拊?jì)算模型，將有限元模型計(jì)算的數(shù)值結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)試的數(shù)值結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，二者符合較好，這也驗(yàn)證了有限元模型計(jì)算的合理性與有效性。
　　(4)采用各國(guó)規(guī)范中的疲勞荷載模型、車道日交通量規(guī)定以及相應(yīng)的疲勞壽命預(yù)測(cè)方法，分別

4、對(duì)正交異性鋼橋面板的四類疲勞細(xì)節(jié)分別進(jìn)行了壽命預(yù)測(cè)分析和比較。建立了空間結(jié)構(gòu)局部應(yīng)力的有限元模型，采用雨流計(jì)數(shù)法分析正交異性鋼橋面板的四類疲勞細(xì)節(jié)關(guān)注點(diǎn)的應(yīng)力歷程和應(yīng)力譜，由S-N曲線分析了四類細(xì)節(jié)的疲勞壽命，對(duì)比各國(guó)規(guī)范對(duì)四類細(xì)節(jié)疲勞壽命預(yù)測(cè)結(jié)果的差異。
　　(5)從預(yù)防裂紋開(kāi)裂措施、裂紋維修和鋼橋面板加固三個(gè)方面論述了正交異性鋼橋面板疲勞問(wèn)題的解決途徑。通過(guò)參數(shù)分析討論正交異性鋼橋面板的頂板厚度、橫隔板厚度和縱肋厚度的合理取值

5、;提出了預(yù)防裂紋產(chǎn)生的合理構(gòu)造措施;針對(duì)既有的正交異性鋼橋面板各疲勞細(xì)節(jié)處的疲勞裂紋，給出了相應(yīng)的修復(fù)方法;討論了兩種正交異性橋面板的加固方法:改善橋面鋪裝和采用夾芯鋼板系統(tǒng)，分析橋面鋪裝層厚度、橋面鋪裝層彈性模量和夾芯層彈性模量對(duì)加固效果的影響。綜上所述，本文從正交異性鋼橋面板的疲勞問(wèn)題出發(fā)，提出了四類易開(kāi)裂的疲勞細(xì)節(jié)，分析了四類疲勞細(xì)節(jié)的開(kāi)裂成因與疲勞強(qiáng)度等級(jí)，進(jìn)行了正交異性鋼橋面板的足尺試驗(yàn)，根據(jù)各國(guó)規(guī)范對(duì)疲勞細(xì)節(jié)壽命進(jìn)行了預(yù)測(cè)，