焊接鋼橋結構細節(jié)疲勞行為分析及壽命評估.pdf

1、各種連接細節(jié)的疲勞性能是焊接鋼橋研究的熱點問題之一。隨著運營車輛總重和交通量的不斷增加，近些年來焊接鋼橋所面臨的疲勞問題正日趨嚴重。本文結合我國焊接鋼橋疲勞研究的現狀，對焊接鋼橋細節(jié)的疲勞破壞行為、標準疲勞車荷載模型、變幅車輛荷載作用下的疲勞強度設計曲線和疲勞壽命可靠性評估方法等問題進行了系統(tǒng)深入的研究，最后以兩座典型橋梁為工程背景，建立了焊接鋼橋細節(jié)的疲勞壽命評估程序。本文主要就以下幾個方面進行了探討和研究。 全面總結了國內外

2、焊接鋼橋中易發(fā)生疲勞破壞的典型細節(jié)，對其疲勞破壞行為進行了分析，在此基礎上提出了焊接鋼橋的疲勞設計步驟及需要注意的問題，并就焊接鋼橋疲勞裂紋檢查和修復方法進行了討論。 在對BS5400、AASHTO以及Eurocode1等橋梁設計規(guī)范的疲勞荷載譜計算方法進行詳細介紹和分析的基礎上，針對我國現行公路橋梁設計規(guī)范未對車輛荷載譜進行明確規(guī)定的不足，通過對我國不同地區(qū)五條典型國道主干線所進行的車輛狀況調查，提出了用于鋼橋疲勞累積損傷計算

3、的10種典型車輛荷載模型及出現頻率，代表車輛模型包含2類客車和8類貨車。為方便應用，通過對不同跨徑簡支梁和兩等跨連續(xù)梁的模擬計算，提出了一個適用于我國國道主干線高速公路鋼橋的簡化疲勞車輛荷載模型，所提出的標準疲勞車模型包含一輛三軸車和一輛四軸車。通過分析證明了本文所提出的標準疲勞車模型能夠較好的反映橋梁的實際受力狀況，可用于我國國道主干線上的鋼橋疲勞計算。 依據我國道路交通荷載的調查數據，使用基于LEFM的疲勞壽命評估方法，對焊

4、接鋼橋典型細節(jié)在隨機變幅應力作用下的疲勞壽命曲線進行了研究，運用所編程序對五種交通荷載、四種跨徑和四種細節(jié)的變幅疲勞壽命曲線進行了模擬計算。通過對計算結果的擬合分析，提出了適合我國實際情況的變幅車輛荷載作用下焊接細節(jié)疲勞壽命設計曲線的修正方法。 研究了鋼橋細節(jié)疲勞壽命估算的兩種方法：一種是基于S—N曲線的方法，該方法可用于能夠明確疲勞強度等級的新建鋼橋焊接細節(jié)；另一種是基于LEFM的方法，該方法可用于不能明確疲勞強度等級或已存在

5、裂紋的焊接細節(jié)。通過分析，提出了這兩種分析方法的極限狀態(tài)方程，參考國內外大量文獻資料，確定了各隨機變量的統(tǒng)計參數，建立了基于可靠性理論的疲勞壽命評估方法。 以張石高速公路石家莊互通式立交主線上一座跨線橋主橋和湛江海灣大橋主橋為例，建立了焊接鋼橋連接細節(jié)疲勞壽命評估流程，可為焊接鋼橋的疲勞設計和養(yǎng)護維修策略制定提供科學決策依據。 最后，通過對我國四座大跨徑鋼箱梁斜拉橋的計算分析，就大跨度鋼橋主要受力細節(jié)的疲勞問題與橋梁跨徑