正交異性閉口加勁鋼橋面板力學(xué)及疲勞性能研究.pdf

1、斜拉橋、懸索橋是目前大跨徑橋梁的主要橋型，鋼箱梁是其主要的橋面結(jié)構(gòu)體系?，F(xiàn)代意義的鋼箱梁均采用正交異性鋼橋面板結(jié)構(gòu)，即在橋面板的底面用縱肋和橫肋作補(bǔ)強(qiáng)，它作為加勁梁、橫肋、縱肋的組合體而發(fā)揮作用，是一種效率很高的結(jié)構(gòu)。橫隔梁、縱肋在垂直方向互相交織，形成網(wǎng)絡(luò)狀承重結(jié)構(gòu)物，與上部的鋼板共同稱為正交異性鋼橋面板。由于構(gòu)造的多樣性及復(fù)雜性，其力學(xué)性能及疲勞問題一直受到工程技術(shù)人員的關(guān)注。 正交異性鋼橋面板自二戰(zhàn)后問世以來(lái)，因自重輕，極

2、限承載力大，高度低，易于加工制造，施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，已被歐洲、日本等國(guó)家廣泛使用在大、中跨度橋梁中。上個(gè)世紀(jì)末，隨著正交異性鋼橋面板理論的不斷成熟和施工工藝的提高，美國(guó)等國(guó)家也開始越來(lái)越多的應(yīng)用正交異性鋼橋面板。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，正交異性閉口加勁鋼橋面板在我國(guó)得到了迅速發(fā)展，特別是我國(guó)近年來(lái)眾多大跨度長(zhǎng)江大橋的建造，更是促進(jìn)了正交異性閉口加勁鋼橋面板的發(fā)展和應(yīng)用。 橋面在各種車輛荷載反復(fù)作用下引起的累積損傷；同時(shí)鋼橋面板由

3、于直接受車輛的局部作用，應(yīng)力影響線短，一輛車駛過會(huì)引起數(shù)次應(yīng)力循環(huán)，加上焊接節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力集中和難免的焊接缺陷，鋼橋面板易于疲勞開裂，英、德、荷、法、比、日等國(guó)家鋼橋面板應(yīng)用較早的一些國(guó)家已在實(shí)橋中發(fā)現(xiàn)了疲勞裂紋。歐美等國(guó)家對(duì)鋼橋疲勞破壞實(shí)例的廣泛研究表明對(duì)鋼橋特別是正下交異性鋼橋面板進(jìn)行疲勞驗(yàn)算是一項(xiàng)很重要的任務(wù)。它涉及到正交異性鋼橋面板的結(jié)構(gòu)分析、應(yīng)力計(jì)算、疲勞強(qiáng)度、車輛荷載譜、疲勞驗(yàn)算方法等關(guān)鍵問題。 本文以大、中跨度橋梁中廣

4、泛使用的正交異性鋼橋面板為研究對(duì)象，開展對(duì)正交異性閉口加勁鋼橋面板的受力性能和疲勞性能分析，研究閉口加勁正交異性鋼橋面板變形和應(yīng)力狀態(tài)，并比較不同截面形狀的閉口加勁肋及橫隔板缺口形式對(duì)正交異性橋面板板力學(xué)及疲勞性能的影響，為我國(guó)正交異性鋼橋面板設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。 正交異性鋼橋面板結(jié)構(gòu)體系橋面頂板、縱向加勁肋和橫隔板的連接處力學(xué)性能復(fù)雜，是結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生疲勞裂紋非常敏感的位置，縱向加勁肋的截面形狀和橫隔板的缺口類型是連接處應(yīng)力分布極

5、為重要的影響因素。 本文以不同截面形狀的閉口加勁肋及不同橫隔板缺口形式建立正交異性鋼橋面板有限元分析模型，研究分析其力學(xué)性能及疲勞性能。 本文的主要研究?jī)?nèi)容如下： (1)研究正交異性鋼橋面板結(jié)構(gòu)體系縱向加勁肋、橫隔板、頂板三者連接處的應(yīng)力狀態(tài)； (2)研究不同截面形狀的縱向加勁肋及橫隔板(或橫梁)中不同缺口形式對(duì)正交異性鋼橋面板結(jié)構(gòu)體系連接細(xì)節(jié)處力學(xué)性能的影響； (3)研究不同截面形狀的縱向加勁肋