钢桥U型肋正交异性板的疲劳累积损伤分析-结构工程专业论文.docxVIP

中文摘要 摘 要 目前，我国还没有关于正交异性钢桥面板的设计规范，国外相关规范也在不 断修订完善中，但仅可作为参考，能否直接用于我国大跨度正交异性整体钢桥面 桥梁的设计尚缺乏可靠依据。因此有必要对正交异性钢桥面板受力特别是疲劳性 能进行较为系统的研究，并对研究成果进行总结，为将来桥梁设计提供理论支持 和技术储备。从目前的研究现状来看，国内外的专家和学者主要是基于疲劳试验 和传统的疲劳分析方法对正交异性钢桥面板疲劳性能进行研究。受限于疲劳试验 的高研究成本，理论分析在疲劳研究领域是一个重要途径。而传统的分析方法并 不能揭示正交异性钢桥面板疲劳破坏全过程，不能科学地反映正交异性钢桥面板 疲劳破坏的特征。本文主要基于损伤力学理论结合有限元分析方法对U型肋正交异 性钢桥面板的疲劳累积损伤过程进行模拟分析，以期得到对正交异性钢桥面板疲 劳损伤全过程分析方法的实现。本文主要进行了以下几方面的工作： ① 综合各国规范和工程实践，选取了 3 种常见的弧形切口形式，建立了钢桥 面板空间有限元模型；对 4 处构造细节分别进行了横向最不利加载位置分析，并 依据分析结果在纵桥向施加单位轮载，提取了构造细节处的应力纵向影响线；在 此基础上验证多车效应对钢桥面板疲劳分析的影响。 ② 采用雨流法实现了对随机荷载的统计处理，并计算得到正交异性钢桥面板 各疲劳细节的等效应力幅。 ③ 采用 FORTRAN90 编写用户材料子程序 UMAT 以反映疲劳损伤对单元刚 度的影响，即耦合疲劳损伤的材料模型；并基于有限元软件 ABAQUS 进行软件的 二次开发，完成了损伤力学－有限元方法对正交异性钢桥面板疲劳累积损伤过程 的模拟分析。 ④ 通过损伤力学－有限元法分别对三种不同弧形切口形式的正交异性钢桥 面板有限元模型进行疲劳累积损伤分析，并比较了横梁不同的弧形切口形式对正 交异性钢桥面板疲劳性能的影响。分析结果表明：弧形切口的形式对顶板两处细 节的疲劳性能影响不大，但对于横梁弧形切口周边的疲劳细节而言，欧洲规范 EUROCODE3 规定的弧形切口形式疲劳性能要优于美国规范 AASHTO LRFD 规定 的形式以及我国虎门大桥采用的切口形式。 关键词：正交异性钢桥面板，损伤力学，累积损伤，疲劳寿命评估，雨流计数法 I 重庆大学硕士学位论文 II 英文摘要 ABSTRACT At present, there are no orthotropic steel bridge decks design specifications in our country. Foreign norms are constantly revising and improving. Lacking of reliable research, it can not be directly used for the large-span overall steel bridge design in China. Therefore, it’s necessary to study on fatigue properties of the orthotropic steel bridge decks more systematically, and the research results were summarized to provide theoretical support and technical reserves for the future bridge design. From the current situation, experts and scholars at home or abroad are based on fatigue test and fatigue analysis method to study fatigue properties of steel bridge decks. High research costs are subject to fatigue test, theoretical analysis is an important way in the field of fatigue research. The traditional method of analysis does not reveal the whole process and characteristics of the steel bridge decks fatigue failure. In order to get analytical methods to achieve the process of fatigue damage on the orthot