發(fā)布時間：2017-08-29 21:38

  本文關(guān)鍵詞：大跨懸索橋復雜受力部位的疲勞裂紋分析與數(shù)值模擬

  更多相關(guān)文章： 大跨懸索橋 索梁錨固區(qū) 中央扣 疲勞裂紋 疲勞壽命評估

【摘要】：鋼橋復雜受力部位在長期往復車輛荷載的作用下,往往會出現(xiàn)疲勞損傷的不斷累積和疲勞裂紋的擴展,不僅會造成后期維修加固費用的浪費,而且可能在沒有明顯征兆的情況下引發(fā)結(jié)構(gòu)連接部位的斷裂破壞,危及結(jié)構(gòu)安全運營。本文針對大跨懸索橋典型復雜受力部位(索梁錨固區(qū)、中央扣區(qū)域),研究了車輛荷載作用下相關(guān)連接構(gòu)造的疲勞損傷機理,并對其疲勞壽命進行了評估,所完成的主要工作如下：(1)建立了包含有限元模型、車輛荷載模型以及基于S-N曲線的疲勞壽命評估流程的面向疲勞狀態(tài)評估的數(shù)值模型。利用通用有限元程序ANSYS建立了橋梁整體有限元模型和索梁錨固區(qū)、中央扣區(qū)域局部精細化模型,根據(jù)實測數(shù)據(jù)對橋梁整體有限元模型進行了校核,并基于子模型銜接整體模型和局部精細模型；通過橋梁收費系統(tǒng)的實測數(shù)據(jù),建立了一個包含車輛類型、橫向車道分布、軸重、軸距信息的精細化車輛荷載概率模型；結(jié)合有限元分析和車輛荷載概率模型,以及基于S-N曲線的疲勞壽命評估公式,給出概率有限元疲勞壽命評估流程。(2)分析了索梁錨固區(qū)相關(guān)構(gòu)造的疲勞開裂原因,并對其疲勞壽命進行了評估。通過對索梁錨固區(qū)開裂情況的統(tǒng)計分析,研究了斜頂板球扁鋼加勁肋與承力板的連接、斜頂板與吊耳板連接的裂紋形態(tài)、分布特點及擴展規(guī)律。通過有限元分析,研究了索梁錨固區(qū)的傳力特征,對應(yīng)力集中區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)進行了分析,探討了斜頂板加勁肋與承力板的連接、斜頂板與吊耳板連接的開裂原因；,在此基礎(chǔ)上,對索梁錨固區(qū)域相關(guān)應(yīng)力集中區(qū)域進行了壽命評估；最后基于索梁錨固區(qū)受力特征,給出了索梁錨固區(qū)一種構(gòu)造優(yōu)化方案。(3)分析了中央扣區(qū)域的受力特征,并對其相關(guān)構(gòu)造細節(jié)的疲勞壽命進行了評估。通過有限元分析,研究了中央扣區(qū)域的受力特征,并對造成相關(guān)構(gòu)造細節(jié)應(yīng)力集中的原因進行了探討；在此基礎(chǔ)上,通過概率有限元分析,對中央扣區(qū)域的應(yīng)力集中構(gòu)造進行了壽命評估；最后基于中央扣受力特征,給出了中央扣區(qū)域一種構(gòu)造優(yōu)化方案。
【關(guān)鍵詞】：大跨懸索橋 索梁錨固區(qū) 中央扣 疲勞裂紋 疲勞壽命評估
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U441.4;U448.25
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 選題背景9-12
• 1.2 國內(nèi)外研究進展與現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 鋼橋疲勞問題的研究進展12-13
• 1.2.2 鋼橋疲勞壽命評估研究概況13-14
• 1.2.3 疲勞車輛荷載模型14-15
• 1.3 大跨懸索橋典型復雜受力部位研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.1 索梁錨固結(jié)構(gòu)15-16
• 1.3.2 中央扣結(jié)構(gòu)16
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容16-17
• 第二章 面向疲勞狀態(tài)評估的數(shù)值模型17-30
• 2.1 工程概況17-18
• 2.2 有限元模型18-22
• 2.2.1 橋梁整體模型18-19
• 2.2.2 建模中的幾個關(guān)鍵問題19
• 2.2.3 整體模型模態(tài)分析19-20
• 2.2.4 基于成橋靜載試驗的有限元模型驗證20-22
• 2.2.5 子模型方法22
• 2.3 精細化車輛荷載概率模型22-27
• 2.3.1 車輛荷載統(tǒng)計22-26
• 2.3.2 精細化車輛荷載概率模型26-27
• 2.4 基于概率有限元的疲勞壽命評估27-29
• 2.4.1 基于S-N曲線的疲勞壽命評估公式27
• 2.4.2 基于概率有限元的疲勞壽命評估流程27-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第三章 索梁錨固區(qū)疲勞開裂分析30-44
• 3.1 索梁錨固區(qū)的構(gòu)造介紹30-32
• 3.2 裂紋統(tǒng)計與分析32-34
• 3.2.1 裂紋A的裂紋統(tǒng)計32-33
• 3.2.2 連接B的裂紋統(tǒng)計33-34
• 3.3 索梁錨固區(qū)受力特征與疲勞開裂機理分析34-40
• 3.3.1 索梁錨固區(qū)整體受力特征35-36
• 3.3.2 連接A應(yīng)力分析36-38
• 3.3.3 小開孔區(qū)域應(yīng)力分析38-40
• 3.4 基于概率有限元的疲勞壽命評估40-42
• 3.5 索梁錨固區(qū)的構(gòu)造優(yōu)化42-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 第四章 中央扣受力特征及疲勞性能分析44-59
• 4.1 中央扣構(gòu)造44
• 4.2 中央扣的局部精細模型44-45
• 4.3 中央扣的受力特征45-52
• 4.3.1 中央扣桿件受力特征45-47
• 4.3.2 中央扣區(qū)域整體受力特征47-48
• 4.3.3 中央扣的應(yīng)力集中區(qū)域48-52
• 4.4 基于概率有限元的疲勞壽命評估52-54
• 4.5 小箱室橫隔板失效對中央扣區(qū)域的影響54-56
• 4.5.1 中央扣區(qū)域整體受力特征54-56
• 4.5.2 小開孔區(qū)域應(yīng)力分析56
• 4.6 中央扣區(qū)域的構(gòu)造優(yōu)化56-58
• 4.7 本章小結(jié)58-59
• 第五章 總結(jié)與展望59-61
• 5.1 研究總結(jié)59-60
• 5.1.1 建立面向疲勞狀態(tài)評估的數(shù)值模型59
• 5.1.2 索梁錨固區(qū)裂紋分布及疲勞開裂分析59-60
• 5.1.3 中央扣受力特征及疲勞特性分析60
• 5.2 研究展望60-61
• 參考文獻61-64
• 作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文64-65
• 致謝65

【參考文獻】

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本文編號：755584