正交異性鋼橋面板疲勞性能及維修加固方法研究.pdf

1、正交異性鋼橋面板由于諸多優(yōu)點被廣泛應用于國內外公路橋梁和鐵路橋梁的建造中。目前，國內外已修建了大量采用正交異性鋼橋面板的橋梁，隨著交通流量劇增，車輛荷載日益增大，以及超載現(xiàn)象的頻繁出現(xiàn)，服役橋梁中的鋼橋面板出現(xiàn)了不同程度的疲勞裂紋與損傷病害。因此，本文針對正交異性鋼橋面板疲勞細節(jié)分類、開裂原因、壽命預測及維修加固方法進行了相應研究。主要研究內容如下:
　　(1)結合國內外正交異性鋼橋面的發(fā)展歷程，調研分析了國內外研究學者對正交異性

2、鋼橋面板疲勞問題和相應的維修加固技術的研究成果，提出本文的研究內容和擬解決的問題與方法。
　　(2)基于疲勞累積損傷理論和疲勞壽命預測方法，對比了各國規(guī)范中疲勞曲線的差異;針對某懸索橋的實橋檢測結果，提出了正交異性鋼橋面板易發(fā)生疲勞裂紋四類的細節(jié)構造:頂板與縱肋和橫隔板連接構造處、兩橫隔板之間的頂板與縱肋連接構造處、縱肋與橫隔板豎向連接焊縫下端以及橫隔板挖孔自由邊;分析了各疲勞細節(jié)的開裂原因并確定各疲勞細節(jié)的疲勞等級。
　　

3、(3)針對收集到的正交異性鋼橋面板足尺試驗資料，包括試驗模型尺寸擬定、材料的選取、試驗平臺、測點布置及加載方案，討論了正交異性橋面板四類疲勞細節(jié)在各加載工況下的應力分布;利用有限元軟件Abaqus建立了試驗模型的有限元計算模型，將有限元模型計算的數(shù)值結果與試驗測試的數(shù)值結果進行對比分析，二者符合較好，這也驗證了有限元模型計算的合理性與有效性。
　　(4)采用各國規(guī)范中的疲勞荷載模型、車道日交通量規(guī)定以及相應的疲勞壽命預測方法，分別

4、對正交異性鋼橋面板的四類疲勞細節(jié)分別進行了壽命預測分析和比較。建立了空間結構局部應力的有限元模型，采用雨流計數(shù)法分析正交異性鋼橋面板的四類疲勞細節(jié)關注點的應力歷程和應力譜，由S-N曲線分析了四類細節(jié)的疲勞壽命，對比各國規(guī)范對四類細節(jié)疲勞壽命預測結果的差異。
　　(5)從預防裂紋開裂措施、裂紋維修和鋼橋面板加固三個方面論述了正交異性鋼橋面板疲勞問題的解決途徑。通過參數(shù)分析討論正交異性鋼橋面板的頂板厚度、橫隔板厚度和縱肋厚度的合理取值

5、;提出了預防裂紋產生的合理構造措施;針對既有的正交異性鋼橋面板各疲勞細節(jié)處的疲勞裂紋，給出了相應的修復方法;討論了兩種正交異性橋面板的加固方法:改善橋面鋪裝和采用夾芯鋼板系統(tǒng)，分析橋面鋪裝層厚度、橋面鋪裝層彈性模量和夾芯層彈性模量對加固效果的影響。綜上所述，本文從正交異性鋼橋面板的疲勞問題出發(fā)，提出了四類易開裂的疲勞細節(jié)，分析了四類疲勞細節(jié)的開裂成因與疲勞強度等級，進行了正交異性鋼橋面板的足尺試驗，根據(jù)各國規(guī)范對疲勞細節(jié)壽命進行了預測，