铁路钢箱梁正交异性钢桥面板疲劳性能研究

论文摘要

钢箱梁正交异性板以其施工速度快、结构重量轻、节约钢材、跨越能力大、结构形式美观等优点近些年被的大跨度桥梁设计者所青睐。但由于其结构复杂、疲劳效应明显、焊接残余应力效应突出等原因也限制了其进一步推广和使用。特别是列车荷载作用下桥面板的疲劳问题一直是研究的热点。甬江铁路特大斜拉桥采用钢箱梁正交异性板结构形式,而钢箱梁主要应用于大跨度公路桥梁中,在铁路桥梁中应用尚属首次,因此需要对钢箱梁正交异性板在铁路荷载下的疲劳性能进行详细的研究。本文以甬江特大铁路斜拉桥为工程背景,通过有限元分析结合模型试验的方法,研究了在铁路荷载作用下不同加劲肋以及不同横隔板开口形式的钢箱梁正交异性板的疲劳性能的差异。因此本文的研究内容对此种结构今后在铁路桥梁中的应用具有较大的参考价值。论文的具体工作如下：1.研究了在铁路荷载作用下,正交异性板不同加筋肋形式以及不同开口形式对疲劳性能的影响。2.研究了在进行有限元分析时,道砟模型的建立对顶板、加筋肋、横隔板等疲劳敏感部位应力分布的影响。3.对疲劳模型试验方案进行介绍,并且对试验数据进行整理与分析,与有限元计算结果进行比较,总结模型试验概况,并对两种不同加筋肋模型进行评价。试验证明：U型加筋肋在疲劳试验进行250万次后发现疲劳裂纹,V型加筋肋未发现裂纹,V型的疲劳性能较好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 正交异性钢桥面板概述
• 1.1.1 交异性桥面板的构造
• 1.1.2 正交异性桥面板受力体系
• 1.2 正交异性钢箱梁桥面板的疲劳问题
• 1.3 疲劳问题的研究现状
• 1.3.1 疲劳问题研究的历史
• 1.3.2 桥梁疲劳问题的研究成果
• 1.3.3 桥梁疲劳问题的研究现状
• 1.4 本文工程背景及研究的主要内容
• 1.4.1 工程背景
• 1.4.2 研究的主要内容
• 第2章 正交异性板疲劳的基本分析理论
• 2.1 正交异性钢桥面板板计算理论
• 2.1.1 概述
• 2.1.2 P-E法
• 2.1.3 有限单元法
• 2.2 疲劳基本理论
• 2.2.1 概述
• 2.2.2 疲劳应力
• 2.2.3 S—N曲线
• 2.2.4 p—S—N曲线
• 2.2.5 疲劳极限
• 2.2.6 抗疲劳设计的一般方法
• 2.3 小结
• 第3章 加劲肋形式与横隔板开口形式对比分析
• 3.1 前言
• 3.2 有限元模型的建立
• 3.2.1 加劲肋形式的选取
• 3.2.2 加载力的确定
• 3.3 应力情况对比
• 3.3.1 顶板应力分布情况
• 3.3.2 加劲肋应力分布情况
• 3.3.3 横隔板应力分布情况
• 3.4 总体对比
• 3.5 小结
• 第4章 有道砟模型与无道砟模型应力对比分析
• 4.1 前言
• 4.2 建模思路对比
• 4.3 应力情况对比
• 4.3.1 顶板应力分布情况对比
• 4.3.2 加劲肋应力分布情况对比
• 4.3.3 横隔板应力分布情况对比
• 4.4 总体对比
• 4.5 小结
• 第5章 铁路钢箱梁正交异性板疲劳模型试验
• 5.1 疲劳试验模型的目的
• 5.2 疲劳试验模型的设计
• 5.3 模型测点的布置
• 5.3.1 测试内容
• 5.3.2 模型测点布置
• 5.4 模型加载方案
• 5.4.1 模型加载图
• 5.4.2 模型加载方案
• 5.5 试验模型数据处理与分析
• 5.5.1 试验模型数据处理
• 5.5.2 试验模型数据分析
• 5.6 小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 致谢
• 参考文献