港珠澳大橋鋼—混組合連續(xù)梁橋疲勞特性有限元分析.pdf

1、橋梁結(jié)構(gòu)在運(yùn)營期內(nèi)受到車輛荷載、風(fēng)荷載等活載的反復(fù)作用，會在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生循環(huán)變化的應(yīng)力，并由此產(chǎn)生相應(yīng)的疲勞損傷，當(dāng)疲勞損傷累積到一定的程度后，結(jié)構(gòu)便會發(fā)生疲勞破壞。疲勞破壞是一種突發(fā)的脆性斷裂破壞，對橋梁的危害性極大，因此應(yīng)當(dāng)極力避免。港珠澳大橋淺水區(qū)非通航孔鋼-混組合連續(xù)梁橋是港珠澳大橋中的一個重要組成部分，其建成后具有使用壽命長、行車速度快、交通量巨大等諸多特點，這加大了橋梁發(fā)生疲勞破壞的可能性，因此在對該橋進(jìn)行運(yùn)營階段的性能評估

2、時，疲勞評估也應(yīng)當(dāng)是其中的一部分。
　　 本文以港珠澳大橋淺水區(qū)非通航孔鋼-混組合連續(xù)梁橋為工程背景，以有限元仿真軟件Midas FEA為技術(shù)手段。主要從鋼-混組合連續(xù)梁橋中剪力釘?shù)钠谛阅芎瓦\(yùn)營期內(nèi)鋼-混組合連續(xù)梁橋疲勞壽命評估這兩方面來開展相應(yīng)的研究。具體而言，本文的主要研究內(nèi)容及其相應(yīng)的研究成果如下:
　　 (1)詳細(xì)介紹目前對鋼-混組合梁橋進(jìn)行疲勞性能研究的三種理論方法:傳統(tǒng)的應(yīng)力—壽命評估方法、局部應(yīng)力—應(yīng)變法

3、和基于線彈性斷裂力學(xué)(LEFM)的分析方法。最后根據(jù)港珠澳大橋鋼-混組合連續(xù)梁橋的實際情況選擇傳統(tǒng)的應(yīng)力—壽命評估方法來對該橋的疲勞特性進(jìn)行研究;
　　 (2)運(yùn)用Midas FEA對剪力釘?shù)耐瞥鲈囼炦M(jìn)行仿真分析，并將有限元仿真分析的結(jié)果與現(xiàn)有規(guī)范計算得出的結(jié)果和實際推出試驗的結(jié)果進(jìn)行對比，得出影響剪力釘疲勞性能的各種因素:剪應(yīng)力幅、疲勞荷載上下限值和混凝土的強(qiáng)度。最后根據(jù)有限元仿真分析的結(jié)果和現(xiàn)有的文獻(xiàn)的分析總結(jié)，擬合出適合港

4、珠澳大橋鋼-混組合連續(xù)梁橋疲勞性能研究所需的疲勞S-N曲線;
　　 (3)運(yùn)用Midas FEA建立港珠澳大橋鋼-混組合連續(xù)梁橋的全橋有限元模型，并根據(jù)英國規(guī)范BS5400和文獻(xiàn)6中的方法確定出該橋梁運(yùn)營期內(nèi)車輛荷載的疲勞荷載譜，最后根據(jù)傳統(tǒng)的應(yīng)力—壽命評估方法對該橋運(yùn)營期內(nèi)受力最不利位置的疲勞性能進(jìn)行評估，從最后計算的結(jié)果來看，在標(biāo)準(zhǔn)疲勞車作用下，港珠澳大橋鋼-混組合連續(xù)梁橋各構(gòu)造細(xì)節(jié)位置處在120年設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)產(chǎn)生的累計疲勞