發(fā)布時(shí)間：2021-12-30 10:22

　　正交異性板U肋結(jié)構(gòu)具有自重輕、承載能力大、建造周期短、安裝方便等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于大中跨度的橋梁中。然而,正交異性板U肋結(jié)構(gòu)疲勞問(wèn)題較為突出,其中頂板與縱肋連接焊縫是典型疲勞開(kāi)裂位置之一,且該處裂紋維修檢測(cè)困難,嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的安全。針對(duì)頂板與縱肋連接細(xì)節(jié)開(kāi)展研究,改善結(jié)構(gòu)疲勞性能,是推動(dòng)U肋結(jié)構(gòu)應(yīng)用發(fā)展的有效途徑之一。本文以U肋結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象,采用疲勞試驗(yàn)與數(shù)值分析相結(jié)合的方法,從連接細(xì)節(jié)局部應(yīng)力集中與疲勞裂紋擴(kuò)展行為兩方面系統(tǒng)研究不同形式U肋連接疲勞性能,本文主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）基于對(duì)U肋結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀的研究,對(duì)采用U肋內(nèi)焊技術(shù)和單面焊雙面成形工藝的兩種新型U肋接頭與采用單面焊的常規(guī)U肋接頭進(jìn)行疲勞試驗(yàn),采用單面焊雙面成形工藝的U肋接頭在試驗(yàn)中表現(xiàn)出優(yōu)良的疲勞性能;（2）建立了頂板與U肋接頭三維實(shí)體有限元模型,在試件實(shí)際開(kāi)裂位置處引入虛擬缺口應(yīng)力圓,重點(diǎn)分析焊縫熔透率、單面和雙面連接形式、焊縫過(guò)渡形式等對(duì)焊趾或焊根有效缺口應(yīng)力的影響,結(jié)果表明對(duì)于實(shí)現(xiàn)雙面連接的接頭,提升熔透率對(duì)改善接頭疲勞性能作用不大,可改變焊縫過(guò)渡形式,進(jìn)一步提高疲勞性能;（3）提出一種基于擴(kuò)展有限元法（X-FE... 

【文章來(lái)源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：87 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

U肋焊縫典型開(kāi)裂位置

2正交異性板加勁肋按照其開(kāi)口形式又可分為開(kāi)口式縱肋和閉口式縱肋，閉口式縱肋多采用U型加勁肋。閉口肋相比于開(kāi)口肋，可以提供更大的扭轉(zhuǎn)剛度，從而改善局部輪載作用下的橋面板的橫向應(yīng)力分布，同時(shí)，使用閉口肋，縱肋單跨的跨度可達(dá)到2.4m以上，與橫隔板交叉節(jié)點(diǎn)減少，因此U肋結(jié)構(gòu)在各種中等跨度和大跨度橋梁中得到迅速應(yīng)用。U肋結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的力學(xué)和經(jīng)濟(jì)特性，對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究并應(yīng)用于船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)對(duì)船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)發(fā)展具有重要意義。1.1.2U肋面板連接細(xì)節(jié)疲勞問(wèn)題自1971年，英國(guó)Seven橋中首次發(fā)現(xiàn)正交異性鋼橋疲勞裂紋以來(lái)，在世界范圍內(nèi)，相繼報(bào)道了大量正交異型板結(jié)構(gòu)疲勞開(kāi)裂案例，其中U肋與面板連接細(xì)節(jié)是正交異性板結(jié)構(gòu)疲勞開(kāi)裂典型位置之一。2007年日本鋼結(jié)構(gòu)委員會(huì)對(duì)日本阪神高速和首都高速兩座正交異性鋼橋進(jìn)行檢查，結(jié)果表明U肋與面板焊縫處裂紋占總裂紋數(shù)的9.7%。U肋與面板處在輪載作用下主要承受面外彎曲應(yīng)力作用，其主要裂紋形式如圖1.1所示。對(duì)于萌生于焊根和焊喉處的裂紋一般難以發(fā)現(xiàn)和維修，當(dāng)發(fā)現(xiàn)該處裂紋時(shí)，往往結(jié)構(gòu)承載力已經(jīng)嚴(yán)重降低，同時(shí)橋面板出現(xiàn)的穿透裂紋還會(huì)導(dǎo)致雨水進(jìn)入U(xiǎn)肋內(nèi)部，如圖1.2所示，造成鋼板的銹蝕，降低鋼橋使用壽命。此外，對(duì)于出現(xiàn)在U肋和面板連接位置的焊縫，維修時(shí)需要禁止行車，造成維修成本大大提高。圖1.1U肋焊縫典型開(kāi)裂位置圖1.2橋面板開(kāi)裂U肋面板連接細(xì)節(jié)疲勞危害已成為正交異性板結(jié)構(gòu)疲勞危害中最嚴(yán)重的，該位置缺陷目前尚未找到有效可靠的修復(fù)方法，且至今也未報(bào)道有效控制U肋焊接疲勞裂紋的施工方法。此處產(chǎn)生裂紋的主要原因是U肋內(nèi)腔狹小，且每根長(zhǎng)度達(dá)到8m以上，嚴(yán)重限制焊接作業(yè)。施工時(shí)通常僅在U肋外側(cè)進(jìn)行施焊，未

焊趾處局部應(yīng)力分布

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[8]正交異性鋼橋面板疲勞裂紋擴(kuò)展過(guò)程數(shù)值模擬及其修復(fù)方法研究[D]. 郭耀華.天津大學(xué) 2014
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本文編號(hào)：3558006