【摘要】：錨拉板結(jié)構(gòu)作為斜拉橋索梁錨固構(gòu)件,傳力機(jī)理復(fù)雜,在車輛交變荷載作用下的疲勞問題一直是研究熱點(diǎn)。焊接加工時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力將使得錨拉板疲勞問題更為復(fù)雜。而目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)錨拉板結(jié)構(gòu)疲勞性能的研究較為單一,關(guān)于焊接殘余應(yīng)力對(duì)錨拉板疲勞特征的影響研究還較少。因此,文章以蘭州西固黃河大橋?yàn)楣こ瘫尘?結(jié)合有限元分析和試驗(yàn)研究?jī)深惙椒ㄩ_展了焊接殘余應(yīng)力對(duì)錨拉板結(jié)構(gòu)疲勞特征影響的研究。首先,基于有限元分析和模型試驗(yàn)相結(jié)合的方法研究了錨拉板試件的焊接殘余應(yīng)力與結(jié)構(gòu)疲勞性能,采用磁測(cè)法測(cè)量了錨拉板試件焊接殘余應(yīng)力并總結(jié)了焊接殘余應(yīng)力對(duì)錨拉板試件疲勞特性的影響機(jī)理。研究結(jié)果表明:有限元分析獲得的錨拉板試件焊接殘余應(yīng)力值和疲勞強(qiáng)度與試驗(yàn)測(cè)量所得數(shù)據(jù)基本一致,即驗(yàn)證了數(shù)值分析方法的準(zhǔn)確性。此外,錨拉板試件制作時(shí)殘留的焊接殘余應(yīng)力將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)疲勞荷載幅值和等效應(yīng)力幅值隨之改變。因此,疲勞荷載作用下錨拉板模型疲勞累積損傷值和疲勞壽命也隨之發(fā)生變化。其次,采用數(shù)值模擬方法研究了不同焊接殘余應(yīng)力狀態(tài)下錨拉板試件的疲勞強(qiáng)度與壽命。結(jié)果表明,隨著錨拉板結(jié)構(gòu)焊接殘余應(yīng)力的增加,結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度將隨之降低,疲勞壽命也將隨之減少,且焊接殘余應(yīng)力和模型材料疲勞強(qiáng)度之間基本保持線性關(guān)系。同時(shí),依據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果最終建立了焊接殘余應(yīng)力狀態(tài)下錨拉板試件疲勞強(qiáng)度預(yù)測(cè)模型。最后,基于Monte-Carlo模擬法得到蘭州西固大橋代表錨拉板關(guān)鍵點(diǎn)應(yīng)力時(shí)程曲線,并通過雨流計(jì)數(shù)法和Goodman模型統(tǒng)計(jì)分析得到有焊接殘余應(yīng)力和無焊接殘余應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)力譜。在此基礎(chǔ)上,依據(jù)Miner準(zhǔn)則研究了錨拉板疲勞壽命。結(jié)果表明,正常運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下錨拉板應(yīng)力幅值基本上維持在一定幅度范圍之內(nèi),且均小于錨拉板材料的屈服強(qiáng)度。同時(shí),僅考慮車輛荷載循環(huán)作用以及結(jié)構(gòu)焊接殘余應(yīng)力時(shí),錨拉板關(guān)鍵點(diǎn)疲勞壽命均滿足橋梁設(shè)計(jì)年限要求,但焊接殘余應(yīng)力對(duì)錨拉板結(jié)構(gòu)疲勞壽命影響較大,在實(shí)際工程中需要予以重視。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U448.27
【圖文】：

了耳板式連接。耳板式主要包括以下特點(diǎn)：螺栓栓接耳板安裝在主梁腹板外，將其外形加工為楔形以適應(yīng)所有錨拉板的傾斜角度；但是外伸耳板則需要安裝其他裝置調(diào)節(jié)傾斜角度。因?yàn)槔骶嚯x橋面位置較遠(yuǎn)并且能隨著銷軸產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，因此無法固定減震阻尼器。同時(shí)，耳板上方存在圓形小孔將引起應(yīng)力集中現(xiàn)象，耳板鋼材的強(qiáng)度要求極高。耳板式雖然不美觀，但是結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，方便安裝和維修養(yǎng)護(hù)。

了耳板式連接。耳板式主要包括以下特點(diǎn)：螺栓栓接耳板安裝在主梁腹板外，將其外形加工為楔形以適應(yīng)所有錨拉板的傾斜角度；但是外伸耳板則需要安裝其他裝置調(diào)節(jié)傾斜角度。因?yàn)槔骶嚯x橋面位置較遠(yuǎn)并且能隨著銷軸產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，因此無法固定減震阻尼器。同時(shí)，耳板上方存在圓形小孔將引起應(yīng)力集中現(xiàn)象，耳板鋼材的強(qiáng)度要求極高。耳板式雖然不美觀，但是結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，方便安裝和維修養(yǎng)護(hù)。

錨筒式是將鋼管焊接于橋梁主梁腹板之上，拉索穿入鋼管并用錨頭錨固于這根鋼管底部，錨筒式結(jié)構(gòu)組成主要包括：錨筒、上蓋板、下蓋板和加勁肋板，如圖1-3。斜拉索穿過錨筒固定于錨筒底部，索力通過錨筒由上至下擴(kuò)散至腹板。錨筒式主要適用于單股斜拉索，汕頭磐石大橋，日本的名港中央大橋和生口大橋均選用了此類錨固型式。錨筒式主要包括以下特點(diǎn)：選用楔形承壓板以滿足斜拉索傾斜角度；錨頭裸露在主梁底部，檢修與養(yǎng)護(hù)比較困難；錨筒式結(jié)構(gòu)對(duì)鋼材類型要求較低，普通橋梁鋼便可滿足要求。（4）錨拉板式1986 年，當(dāng)時(shí)世界最大斜拉橋加拿大安納西斯橋的設(shè)計(jì)過程中，工程師將拉索的受拉構(gòu)件焊接在主梁的上翼緣上，用對(duì)接焊將上翼緣的另一面與腹板連接起來，該構(gòu)造即錨拉板的雛形。錨拉板式主要包含以下構(gòu)件：錨筒、承壓板、錨拉板和加勁肋板，詳見圖 1-4。錨拉板和主梁之間的焊接位置應(yīng)當(dāng)增大板厚并?

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