發(fā)布時(shí)間：2020-12-11 07:44

　　鋼箱梁正交異性橋面板憑借其強(qiáng)度高、自重輕、整體性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在橋梁工程中得到廣泛應(yīng)用。其各個(gè)構(gòu)件之間一般采用焊接連接的形式,焊接過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力和各種焊接缺陷均是影響其正常使用的不利因素,這些因素導(dǎo)致的鋼箱梁疲勞開裂問(wèn)題成為阻礙其發(fā)展的主要原因之一。本文利用正交異性鋼橋面板疲勞裂紋的巡檢結(jié)果,構(gòu)建了疲勞裂紋特征向量數(shù)據(jù)集;結(jié)合多尺度有限元模型分析各類裂紋對(duì)局部構(gòu)件的損傷,根據(jù)耦合疲勞裂紋的有限元模型計(jì)算結(jié)果,總結(jié)了各類裂紋產(chǎn)生原因�；�于模糊統(tǒng)計(jì)法研究疲勞裂紋特征向量與典型構(gòu)件損傷劣化程度之間的模糊關(guān)系,提出了鋼箱梁正交異性板的疲勞損傷安全性等級(jí)評(píng)估方法。本文的研究?jī)?nèi)容按以下幾點(diǎn)進(jìn)行展開:(1)根據(jù)某懸索橋鋼箱梁內(nèi)部正交異性橋面板已產(chǎn)生的疲勞裂紋的巡檢結(jié)果,構(gòu)建包含裂紋萌生位置、發(fā)展走向、裂紋長(zhǎng)度等信息的特征向量數(shù)據(jù)集。利用數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析算法挖掘出疲勞裂紋各特征向量之間的隱藏關(guān)系,并得到疲勞裂紋相對(duì)鋼箱梁整體的分布規(guī)律。(2)為兼顧到懸索橋整體的受力條件和疲勞裂紋萌生細(xì)部構(gòu)造計(jì)算精度要求,利用大型有限元軟件ABAQUS建立了包含梁?jiǎn)卧�、板殼單元和�?shí)體單元的多尺度有限元模型。使用擴(kuò)展有限元... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

韓國(guó)圣水（Sung-Soo）大橋

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-2-近年來(lái)，雖然國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)鋼橋疲勞斷裂問(wèn)題的研究有了一定進(jìn)展，實(shí)際工程中也采取了諸多防護(hù)措施，但依舊有鋼橋疲勞破壞導(dǎo)致垮塌事故的發(fā)生。1994年10月，韓國(guó)圣水（Sung-Soo）大橋在建成15年后倒塌，如圖1-1所示，造成了生命財(cái)產(chǎn)的損失[6-7]。該橋是一座全長(zhǎng)1160m的懸臂式鋼桁架梁橋，倒塌發(fā)生于11#橋墩與12#橋墩之間的懸掛跨位置，48m的鋼桁架主梁突然斷裂墜入河中。研究表明，垮塌是由桁架構(gòu)件連接處幾何突變位置的疲勞裂紋擴(kuò)展引起的。2007年8月，美國(guó)密西西比大橋在正常運(yùn)營(yíng)期間突然斷裂，橋梁上部結(jié)構(gòu)整體落入河中，如圖1-2所示。該橋在使用期間已進(jìn)行了足夠完善的檢查與檢測(cè)，當(dāng)?shù)氐难芯繉W(xué)者早在6年前便對(duì)該橋進(jìn)行了疲勞壽命分析，認(rèn)為該橋在短時(shí)間內(nèi)并不會(huì)出現(xiàn)斷裂破壞事故，但當(dāng)時(shí)該橋的連接部位已有較多的裂紋存在[8]。顯然，對(duì)于疲勞問(wèn)題的研究不夠透徹以及對(duì)疲勞損傷缺乏足夠的重視是導(dǎo)致該橋發(fā)生斷裂事故的主要原因。扁平鋼箱梁作為大跨度懸索橋、斜拉橋的主梁的主要截面形式，對(duì)其關(guān)鍵構(gòu)件進(jìn)行疲勞損傷及疲勞破壞的研究是十分必要的。a)倒塌前b)倒塌后圖1-1韓國(guó)圣水（Sung-Soo）大橋a)倒塌前b)倒塌后圖1-2美國(guó)密西西比河大橋

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-8-a)開口肋b)閉口肋圖1-3正交異性鋼橋面板縱肋形式1.3.1正交異性板疲勞問(wèn)題國(guó)外研究現(xiàn)狀20世紀(jì)中后期，正交異性鋼橋面板首先在發(fā)達(dá)國(guó)家得到廣泛應(yīng)用，歐美和日本相關(guān)學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)對(duì)正交異性鋼橋面板展開大量的試驗(yàn)研究。歐洲鐵路研究所[38]在捷克對(duì)試件進(jìn)行疲勞研究，重點(diǎn)對(duì)蘋果形開口、圓形開口和無(wú)開口3種橫隔板開口形式進(jìn)行疲勞荷載試驗(yàn)，以研究橫隔板開口形式對(duì)構(gòu)件疲勞抗力的影響。結(jié)果表明，3種開口形式的疲勞性能基本一致，在相同位置出現(xiàn)疲勞開裂，這表明無(wú)論何種開口形式，剪力都會(huì)對(duì)構(gòu)件細(xì)節(jié)產(chǎn)生不利影響。而當(dāng)構(gòu)件承受純受彎荷載作用時(shí)，圓形開孔較蘋果型開孔產(chǎn)生的應(yīng)力集中效應(yīng)更加明顯，因此蘋果型開口具有更好的疲勞性能。EvyVanPuymbroeck等[39]為精確考慮焊接殘余應(yīng)力、車輛荷載等因素對(duì)正交異性板疲勞設(shè)計(jì)響應(yīng)的影響，采用有限元的方法對(duì)縱向加勁肋與橋面頂板的焊接過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，計(jì)算了焊縫尺寸、焊接電流、焊接速度對(duì)焊接殘余應(yīng)力的影響。為盡量減小焊縫附近拉伸殘余應(yīng)力，將不同的焊接工序依次模擬，使得正交異性鋼橋面板具有更長(zhǎng)的疲勞壽命。JohanMaljaars等[40]對(duì)橋梁及輪渡甲板的正交異性板的疲勞裂紋開展研究，典型的疲勞裂紋往往出現(xiàn)在頂板與縱向加勁肋焊縫的焊根位置，向頂板方向擴(kuò)展。為解決有限的疲勞試驗(yàn)導(dǎo)致疲勞強(qiáng)度結(jié)果的不確定性，建立了該類裂紋的線彈性斷裂力學(xué)模型，為研究該類裂紋的疲勞性能提供了理論依據(jù)。該模型預(yù)測(cè)了一個(gè)相對(duì)較高的疲勞抗力，這接近于疲勞試驗(yàn)的結(jié)果。同時(shí)進(jìn)一步預(yù)測(cè)了裂紋檢測(cè)后較長(zhǎng)的殘余疲勞壽命，提供了更大的檢測(cè)間隔。IsaacFarreras-Alcover等[41]考慮了溫度變化、交通流量等因素對(duì)正交異性橋面板關(guān)鍵部位疲勞應(yīng)力的影響，利用監(jiān)?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]鋼橋面板頂板與縱肋連接焊根位置疲勞損傷特征[J]. 周緒紅,朋茜,秦鳳江,狄謹(jǐn).  交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào). 2018(01)
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博士論文
[1]基于應(yīng)變能的鋼橋面板與縱肋連接細(xì)節(jié)疲勞壽命評(píng)估方法及其可靠度研究[D]. 崔闖.西南交通大學(xué) 2018
[2]基于斷裂力學(xué)的鋼橋疲勞裂紋擴(kuò)展與壽命評(píng)估方法研究[D]. 宗亮.清華大學(xué) 2015
[3]基于斷裂力學(xué)的公路鋼橋疲勞壽命可靠度方法研究[D]. 鄭淳.華南理工大學(xué) 2013



本文編號(hào)：2910149