公路鋼橋疲勞性能及可靠性研究.pdf

1、我國公路鋼橋發(fā)展較晚，疲勞研究相對滯后，設(shè)計規(guī)范比較陳舊。早期修建的為數(shù)不多的公路鋼橋，大部分參考國外規(guī)范和我國鐵路鋼橋規(guī)范，許多鋼橋已狀態(tài)不佳。改革開放后我國公路鋼橋發(fā)展很快，但由于缺少規(guī)范的科學指導，對公路鋼橋疲勞問題的特殊性認識不足，以及細節(jié)構(gòu)造處理不當?shù)纫蛩?，造成疲勞破壞的事例屢見不鮮。因此開展針對公路鋼橋抗疲勞設(shè)計和疲勞壽命評估方面的研究是十分必要、急迫和有意義的。本文主要針對我國公路鋼橋疲勞方面存在的若干問題開展了研究工作。

2、
　　在鋼橋抗疲勞設(shè)計方面，針對我國公路鋼橋現(xiàn)行規(guī)范的不足之處，提出可供我國公路鋼橋抗疲勞設(shè)計參考的方法，并通過實例分析證明該方法的可行性與適用性。在鋼橋結(jié)構(gòu)中，由于構(gòu)造不當及對具體情況分析的欠缺，次內(nèi)力和扭曲應力已成為復雜構(gòu)造細節(jié)疲勞破壞的主導因素，針對這一問題，開展對復雜疲勞細節(jié)的受力特點研究，以焊接鋼橋疲勞開裂的首要原因——腹板小間隙處的出平面變形為例進行分析，尋找導致這種破壞的根源，提出針對這一細節(jié)的改進措施，并對這些改進

3、措施進行比較、分析，可供工程實際參考使用，同時這種分析思路也可為其它復雜構(gòu)造細節(jié)的疲勞評估提供參考。
　　在鋼橋疲勞壽命評估方面，開展對適用于鋼結(jié)構(gòu)橋梁的兩種確定性疲勞壽命評估方法，名義應力法和斷裂力學方法應用于公路鋼橋結(jié)構(gòu)的實用方法的研究。對名義應力法評估鋼橋疲勞壽命中的關(guān)鍵因素應力集中系數(shù)進行研究，采用有限元方法對公路鋼橋常見的兩種結(jié)構(gòu)形式的焊趾應力集中系數(shù)隨結(jié)構(gòu)參數(shù)變化的情況進行分析，得到應力集中系數(shù)回歸公式，可為工程中的使

4、用提供方便。通過研究結(jié)構(gòu)參數(shù)對應力集中的影響，可以為改進設(shè)計和加工工藝，降低應力集中提供理論依據(jù)，同時還可以提高名義應力法評估結(jié)構(gòu)疲勞壽命的精度。另外，還對斷裂力學方法評估鋼橋疲勞壽命中的關(guān)鍵因素應力強度因子進行研究，采用有限元方法計算了兩種含裂紋的公路鋼橋常見結(jié)構(gòu)形式的應力強度因子，并得到了形狀函數(shù)關(guān)于裂紋長度和結(jié)構(gòu)寬度的擬合公式，為工程中的實際使用提供了理論依據(jù)。
　　我國現(xiàn)行的公路鋼橋規(guī)范尚未對疲勞荷載形式進行規(guī)定，基于我國

5、公路鋼橋疲勞設(shè)計和疲勞壽命評估的需要，對疲勞荷載模型的建立方法進行研究，分別對車輛荷載調(diào)查、模型車輛建立和Monte-Carlo方法模擬隨機車輛荷載的方法進行了分析評述。對國外的一些疲勞車模型和我國橋梁規(guī)范強度設(shè)計車輛荷載模型，在不同橋型和跨徑造成的疲勞損傷進行了分析比較，有助于我國公路鋼橋疲勞設(shè)計、評估時選用合適的車輛模型，這方面的研究在我國公路鋼橋疲勞車的制定方面也具有一定的意義。另外，還開展了對公路鋼橋?qū)崪y應力譜的特點和分布形式的