鋼橋面板溫度場及其疲勞效應的長期監(jiān)測與分析研究.pdf

1、正交異性鋼橋面板的疲勞分析與設計是目前國內外學術界與工程界的熱點研究領域。盡管名義應力法已廣泛應用于鋼橋面板的疲勞分析與設計，如何準確預測鋼橋面板在真實荷載與環(huán)境條件下的疲勞荷載效應，建立更為完善的鋼橋面板抗疲勞設計方法，仍是橋梁工程領域面臨的一大挑戰(zhàn)。本文以潤揚長江大橋南汊懸索橋和北汊斜拉橋的鋼橋面板為研究對象，研究車輛荷載和溫度共同作用下鋼橋面板的疲勞荷載效應計算方法。本文的主要工作和成果如下:
　　 1.基于長期監(jiān)測數(shù)據研

2、究了潤揚大橋懸索橋鋼橋面板焊接細節(jié)（頂板-縱肋焊接細節(jié)和縱肋對接焊接細節(jié)）的疲勞荷載效應與鋼橋面板溫度、車流量等的相關性特征。分析結果表明，兩類焊接細節(jié)的日等效應力幅與鋼橋面板溫度存在較強的季節(jié)相關性，表現(xiàn)為“夏季溫度高，日等效應力幅高;冬季溫度低，日等效應力幅低”的變化特點，并且頂板-縱肋焊接細節(jié)的日等效應力幅對溫度的變化更加敏感。在此基礎上得到了兩類焊接細節(jié)日等效應力幅的月平均值與溫度月平均值間的線性相關模型。
　　 2.基

3、于溫度長期監(jiān)測數(shù)據研究了潤揚大橋斜拉橋和懸索橋鋼橋面板的溫度統(tǒng)計分布特征。分析結果表明，鋼橋面板實測溫度可采用2個正態(tài)分布的加權和組成的概率密度函數(shù)進行準確估計，而鋼橋面板實測橫向溫差服從2個Weibull分布的加權和組成的概率密度函數(shù)。在此基礎上采用極值分析方法確定了具有50年重現(xiàn)期的潤揚大橋斜拉橋和懸索橋鋼橋面板的溫度標準值和溫差標準值。
　　 3.研究了鋼橋面板疲勞荷載效應簡化分析模型。首先采用多尺度有限元模擬方法建立了鋼

4、橋面板疲勞荷載效應的精細化分析模型，研究了頂板-縱肋焊接細節(jié)和縱肋對接焊接細節(jié)疲勞荷載效應的順橋向和橫橋向變化特征。分析結果表明，當局部構件尺度模型的長度足夠時，鋼橋面板第一結構體系對焊接細節(jié)疲勞荷載效應的影響很小，可以直接采用局部構件尺度模型計算疲勞荷載效應。在此基礎上將鋼橋面板（僅由頂板和頂板縱肋組成）簡化為順橋向支承在橫隔板上、橫橋向支承在頂板縱肋上的局部受力結構體系，以等效應力幅Seq為分析指標對簡化分析模型的計算參數(shù)進行了敏感

5、度分析和優(yōu)化分析，確定了車輛荷載作用下鋼橋面板疲勞荷載效應計算的簡化分析模型。
　　 4.研究了車輛荷載和溫度共同作用下鋼橋面板焊接細節(jié)疲勞荷載效應計算方法。建立了鋼橋面板-鋪裝層一體化疲勞分析模型，分析了溫度對鋼橋面板疲勞荷載效應的影響特點和影響規(guī)律，并與實測結果進行了對比分析。在此基礎上建立了隨機車輛荷載模擬方法及其鋼橋面板疲勞應力時程計算方法，并基于鋼橋面板溫度作用的全壽命模擬方法，建立了車輛荷載和溫度共同作用下焊接細節(jié)疲