正交异性钢桥面板疲劳监测与试验研究

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1、隶南大·坚博士学位论文万方数据正交异性钢桥面板疲劳监测与试验研究本论文获国家杰出青年科学基金项目(50725828)、国家自然科学基金项目(51178100，51278104)、交通部应用基础研究项目(2013319223120)、交通运输部科技项目(2011318223170)、江苏省交通科学研究计划项目(2011Y03)、江苏省研究生创新计划项目(CXZZ一0162)和东南大学优秀博士学位论文基金资助项目(YBJJl022)资助。万方数据

2、JIIIIIUlIIIIIIIIII『Y2758592INVESTIGATIONONIilATIGUEMONITORINGAN

3、DEXPERIMENTFORORTHOTROPICSTEELDECKADissertation(Thesis)SubmiredtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofDoctorofEngineeringBYSONGYong-shengSupervisedbyProf．LiAi—qunandR．DingYou—liangSchoolofCivilEngineeringSoutheastUniversitySep2014万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成

4、果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：隧生嗍aof钲?t)-g东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容

5、或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师期：竺!丝：』璺万方数据摘要正交异性钢桥面板因其自重轻、承载能力高、施工速度等优点而广泛应用于国内外的大型桥梁。然而，由于构造复杂、焊缝处应力集中效应显著等原因，在车辆等往复交变荷载作用下，部分焊接细节容易发生疲劳开裂。由于正交异性钢桥面板构造复杂，一旦开裂，疲劳裂纹的检查和修复将十分困难，给桥梁运营期间的养护管理带来较大难度。随着结构健康监测系统在国内外一些大型桥梁上的成功实施，通过分析长期疲劳应变监测数据，开展疲劳效应的时变性规律和环境荷载作用的影响性分析，为全

6、面深入理解桥梁结构在服役期的疲劳性能提供了良好平台。本文从润扬长江大桥悬索桥和斜拉桥的长期疲劳监测出发，围绕公路钢箱梁桥钢桥面板的疲劳这一主题，系统开展了包括钢桥面板关键焊接细节疲劳效应的监测分析，简化疲劳分析模型，基于热点应力方法的疲劳试验和疲劳裂纹无损检测方法的适用性验证等四方面的研究，为大跨公路钢箱梁桥的疲劳监测分析和寿命评估技术的广泛应用提供了技术方法。主要研究内容为：(1)研究了车载和环境温度对正交异性钢桥面板疲劳效应的影响性规律。基于运营状态下润扬大桥悬索桥的两类疲劳效应监测结果，即等效应力幅和应力循环次数，分析了其与环境温度、车流量间的相关性特征。通过建

7、立铺装层．钢桥面板一体化疲劳分析模型，以等效应力幅和应力循环次数为研究参数，获取了顶板．纵肋和纵肋对接两类细节的疲劳效应与车流量、环境温度问的相关性关系。研究结果表明，两类细节的应力循环次数与车流量成正比；桥面沥青铺装层材性随环境温度变化而产生的差异对等效应力幅的影响显著；相比于监测结果，由相关规范推荐的车辆荷载模型计算得到的两类细节的应力循环次数均偏低，项板．纵肋的等效应力幅计算结果吻合良好，而纵肋对接的计算结果则较为保守。(2)研究了正交异性钢桥面板典型细节疲劳性能的局部构造效应。从斜拉桥和悬索桥疲劳监测结果间差异性较大这一现象着手，根据两座桥梁钢箱梁设计参数的相

8、似性，首先基于斜拉桥建立了钢箱梁疲劳分析的多尺度基准有限元模型，考察了三类典型轮载作用下两类关键构件的横、顺桥向的应力分布特征，进而开展了钢箱梁设计参数对应力代表值的敏感性分析。研究结果表明，项板和纵肋两类关键构件应力分布具有显著的局部性特征；增厚顶板、纵肋和增加纵肋高度对降低顶板．纵肋和纵肋对接细节疲劳应力的效果较为显著，增厚横隔板对降低两类细节的疲劳应力效果几无作用，而减小横隔板间距可有效降低纵肋对接细节的疲劳应力，但可能会增加顶板纵肋焊接细节的疲劳应力。其中，增厚顶板和增高纵肋对降低项板一纵肋和纵肋对接细节的疲劳应力水平效果最为有效。(3)研究