公路鋼橋疲勞性能及可靠性研究.pdf

1、我國(guó)公路鋼橋發(fā)展較晚，疲勞研究相對(duì)滯后，設(shè)計(jì)規(guī)范比較陳舊。早期修建的為數(shù)不多的公路鋼橋，大部分參考國(guó)外規(guī)范和我國(guó)鐵路鋼橋規(guī)范，許多鋼橋已狀態(tài)不佳。改革開(kāi)放后我國(guó)公路鋼橋發(fā)展很快，但由于缺少規(guī)范的科學(xué)指導(dǎo)，對(duì)公路鋼橋疲勞問(wèn)題的特殊性認(rèn)識(shí)不足，以及細(xì)節(jié)構(gòu)造處理不當(dāng)?shù)纫蛩?，造成疲勞破壞的事例屢?jiàn)不鮮。因此開(kāi)展針對(duì)公路鋼橋抗疲勞設(shè)計(jì)和疲勞壽命評(píng)估方面的研究是十分必要、急迫和有意義的。本文主要針對(duì)我國(guó)公路鋼橋疲勞方面存在的若干問(wèn)題開(kāi)展了研究工作。

2、
　　在鋼橋抗疲勞設(shè)計(jì)方面，針對(duì)我國(guó)公路鋼橋現(xiàn)行規(guī)范的不足之處，提出可供我國(guó)公路鋼橋抗疲勞設(shè)計(jì)參考的方法，并通過(guò)實(shí)例分析證明該方法的可行性與適用性。在鋼橋結(jié)構(gòu)中，由于構(gòu)造不當(dāng)及對(duì)具體情況分析的欠缺，次內(nèi)力和扭曲應(yīng)力已成為復(fù)雜構(gòu)造細(xì)節(jié)疲勞破壞的主導(dǎo)因素，針對(duì)這一問(wèn)題，開(kāi)展對(duì)復(fù)雜疲勞細(xì)節(jié)的受力特點(diǎn)研究，以焊接鋼橋疲勞開(kāi)裂的首要原因——腹板小間隙處的出平面變形為例進(jìn)行分析，尋找導(dǎo)致這種破壞的根源，提出針對(duì)這一細(xì)節(jié)的改進(jìn)措施，并對(duì)這些改進(jìn)

3、措施進(jìn)行比較、分析，可供工程實(shí)際參考使用，同時(shí)這種分析思路也可為其它復(fù)雜構(gòu)造細(xì)節(jié)的疲勞評(píng)估提供參考。
　　在鋼橋疲勞壽命評(píng)估方面，開(kāi)展對(duì)適用于鋼結(jié)構(gòu)橋梁的兩種確定性疲勞壽命評(píng)估方法，名義應(yīng)力法和斷裂力學(xué)方法應(yīng)用于公路鋼橋結(jié)構(gòu)的實(shí)用方法的研究。對(duì)名義應(yīng)力法評(píng)估鋼橋疲勞壽命中的關(guān)鍵因素應(yīng)力集中系數(shù)進(jìn)行研究，采用有限元方法對(duì)公路鋼橋常見(jiàn)的兩種結(jié)構(gòu)形式的焊趾應(yīng)力集中系數(shù)隨結(jié)構(gòu)參數(shù)變化的情況進(jìn)行分析，得到應(yīng)力集中系數(shù)回歸公式，可為工程中的使

4、用提供方便。通過(guò)研究結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)應(yīng)力集中的影響，可以為改進(jìn)設(shè)計(jì)和加工工藝，降低應(yīng)力集中提供理論依據(jù)，同時(shí)還可以提高名義應(yīng)力法評(píng)估結(jié)構(gòu)疲勞壽命的精度。另外，還對(duì)斷裂力學(xué)方法評(píng)估鋼橋疲勞壽命中的關(guān)鍵因素應(yīng)力強(qiáng)度因子進(jìn)行研究，采用有限元方法計(jì)算了兩種含裂紋的公路鋼橋常見(jiàn)結(jié)構(gòu)形式的應(yīng)力強(qiáng)度因子，并得到了形狀函數(shù)關(guān)于裂紋長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)寬度的擬合公式，為工程中的實(shí)際使用提供了理論依據(jù)。
　　我國(guó)現(xiàn)行的公路鋼橋規(guī)范尚未對(duì)疲勞荷載形式進(jìn)行規(guī)定，基于我國(guó)

5、公路鋼橋疲勞設(shè)計(jì)和疲勞壽命評(píng)估的需要，對(duì)疲勞荷載模型的建立方法進(jìn)行研究，分別對(duì)車(chē)輛荷載調(diào)查、模型車(chē)輛建立和Monte-Carlo方法模擬隨機(jī)車(chē)輛荷載的方法進(jìn)行了分析評(píng)述。對(duì)國(guó)外的一些疲勞車(chē)模型和我國(guó)橋梁規(guī)范強(qiáng)度設(shè)計(jì)車(chē)輛荷載模型，在不同橋型和跨徑造成的疲勞損傷進(jìn)行了分析比較，有助于我國(guó)公路鋼橋疲勞設(shè)計(jì)、評(píng)估時(shí)選用合適的車(chē)輛模型，這方面的研究在我國(guó)公路鋼橋疲勞車(chē)的制定方面也具有一定的意義。另外，還開(kāi)展了對(duì)公路鋼橋?qū)崪y(cè)應(yīng)力譜的特點(diǎn)和分布形式的