【摘要】：正交異性鋼橋面板是由鋼頂板、焊接于鋼頂板上的縱肋和與之垂直的橫梁組成的新型橋面結(jié)構(gòu),橋面板上鋪設(shè)50~80 mm的鋪裝層。采用傳統(tǒng)瀝青鋪裝層的鋼橋面板易出現(xiàn)鋪裝層破壞和焊縫疲勞裂紋問(wèn)題,鋼-UHPC組合橋面結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)為解決上述問(wèn)題提供了新的思路。目前,在正交異性鋼橋面板鋪層的界面剪切強(qiáng)度研究上,多數(shù)研究者都是基于標(biāo)準(zhǔn)車輛的載荷譜進(jìn)行組合橋面板栓釘剪切強(qiáng)度校核,未考慮超載車輛帶來(lái)的影響。作為較易發(fā)生疲勞裂紋的肋-面板焊縫,受到以壓應(yīng)力為主的循環(huán)荷載。目前還沒(méi)有公認(rèn)的可以準(zhǔn)確地考慮拉-壓循環(huán)載荷中壓應(yīng)力影響的裂紋擴(kuò)展率模型。針對(duì)以上問(wèn)題,本文進(jìn)行了下列研究。(1)鋼-UHPC組合橋面板的栓釘剪切強(qiáng)度校核。其中綜合考慮了車輛輪載加載方式以及超載車輛等因素的影響,計(jì)算新型鋼-UHPC組合橋面板中UHPC鋪裝層和鋼頂板之間的層間切應(yīng)力分布特點(diǎn)并校核了鋼-UHPC組合橋面板的栓釘剪切強(qiáng)度。結(jié)果表明,超載車輛作用下的最大層間橫向切應(yīng)力高于鋼-UHPC組合橋面板中的栓釘抗剪承載力所對(duì)應(yīng)的切應(yīng)力強(qiáng)度極限,栓釘有被剪斷的危險(xiǎn)。(2)拉-壓循環(huán)加載下Q345鋼的疲勞裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn)。基于合理設(shè)計(jì)的Q345鋼疲勞裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn),驗(yàn)證循環(huán)荷載中壓應(yīng)力對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展的驅(qū)動(dòng)作用。通過(guò)對(duì)常用的裂紋擴(kuò)展速率模型進(jìn)行評(píng)估,初步探索能夠合理描述循環(huán)荷載中壓應(yīng)力影響的裂紋擴(kuò)展率模型。試驗(yàn)結(jié)果顯示,循環(huán)荷載中的壓應(yīng)力對(duì)疲勞裂紋的擴(kuò)展有較大的驅(qū)動(dòng)作用,可初步認(rèn)為裂尖反向塑性區(qū)模型對(duì)考慮壓應(yīng)力影響的疲勞裂紋擴(kuò)展能給出更為合理的結(jié)果。(3)基于三維斷裂力學(xué)的正交異性鋼橋面板的肋-面板焊縫疲勞分析。采用改進(jìn)的Schwartz-Neuman交替法建立肋-面板焊縫的局部三維斷裂力學(xué)模型,和使用基于裂尖反向塑性區(qū)的裂紋擴(kuò)展率模型計(jì)算拉-壓循環(huán)載荷下的疲勞裂紋的擴(kuò)展。選取超重多軸貨車的載荷譜工況評(píng)估了肋-面板焊縫疲勞壽命。結(jié)果表明,若僅考慮嚴(yán)重超載的五軸和六軸貨車的高峰值應(yīng)力所產(chǎn)生的疲勞損傷做偏保守的疲勞壽命評(píng)估,得到肋-面板焊縫的疲勞壽命約為20年,遠(yuǎn)低于橋梁的設(shè)計(jì)壽命。本文考慮了超載工況對(duì)正交異性鋼橋面板的界面剪切強(qiáng)度及焊縫疲勞的影響,初步探索了能夠合理描述循環(huán)荷載中壓應(yīng)力影響的裂紋擴(kuò)展率模型。它為橋梁的安全設(shè)計(jì)以及建立更為準(zhǔn)確的考慮壓應(yīng)力影響的裂紋擴(kuò)展率模型提供了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O346

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2603134