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军山长江大桥钢-UHPC组合桥面疲劳性能评估

2021-08-31 发布
首页 / 毕业论文 336 0 0

余丽辉

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本帖最后由 余丽辉 于 2021-9-16 14:12 编辑

                                                                     军山长江大桥钢-UHPC组合桥面疲劳性能评估
为缓解正交异性钢桥面板使用过程中易发生疲劳开裂和铺装层破损的问题,研究人员提出了一种钢-UHPC轻型组合桥面的解决方案。这种轻型组合桥面结构通过剪力钉将UHPC铺装层和正交异性钢桥面板连接形成整体受力新型桥面板结构。钢-UHPC组合桥面是最近几年才被提出的解决正交异性钢桥面板疲劳及桥面铺装层破损问题的最有效方案,人们对它的抗疲劳性能进行了大量的实验,有从理论角度分析的,也有建立实体模型或有限元模型进行疲劳分析的。但是对于实际工程桥梁的测试实验却很少,主要原因就是其作为新兴事物,一方面人们对其认识不足,致使其在实际工程应用中的没有得到大规模的推广,另一方面是当其研究较为成熟时,已经错过我国桥梁大规模兴建的时代,这些因素导致采用该新型结构的桥梁很少,人们无法采集大量的桥梁数据对其进行实桥测试。由于实桥测试试验的数量太少,导致人们对于UHPC层对于正交异性钢桥面板常见疲劳构造细节处的疲劳情况影响规律的认识不够全面准确。为拜托这种困境,本文主要进行了一下研究并得到相应的结论:
(1)证明并归纳了UHPC层对正交异性钢桥面板常见疲劳构造细节的疲劳情况的影响规律。通过对军山长江大桥的实桥测试结果进行数据分析,结果表明:与ERE铺装侧相比,钢-UHPC侧正交异性桥面板常见疲劳构造细节处的应力幅值均小于ERE侧。同时也证明:相较于ERE铺装的组合桥面,钢-UHPC组合桥面的整体刚度更高,对钢桥面板常见疲劳构造细节的应力降幅显著,因为UHPC铺装增大轮载作用范围的能力远强于ERE铺装,使得桥面板和其他构造细节的局部变形减小,从而显著改善了各构造细节的疲劳性能。
(2)得到了UHPC层对实桥常见疲劳构造细节的应力峰值特点的影响。对比两侧的典型应力时程的峰值特点,结果表明:除个别测点外,相较于ERE桥面铺装方式,UHPC桥面铺装在改善正交异性桥面板受力的同时并没有改变正交异性桥面板的应力峰值特点。
(3)得到了UHPC层对正交异性钢桥面板的疲劳寿命的影响。通过Miner疲劳线性损伤累积原则,对两种方案加固后正交异性钢桥面的疲劳评估,结果表明:相比ERE铺装侧,钢-UHPC组合桥面方案下各构造细节应力幅均有一定程度的下降,各构造细节均有足够的抗疲劳能力,在桥梁设计基准期内不会出现疲劳破环。对ERE加固方案,纵肋对接焊缝在设计基准期内会发生疲劳破坏,不满足要求。
(4)建立了有限元模型,用于疲劳构造细节的应力分析与评估。通过对有限元模型中常见疲劳构造细节处的疲劳应力分析和对比,得出钢-UHPC组合桥面相较于ERE铺装的组合桥面,对钢桥面板常见疲劳构造细节的应力降幅显著的结论,与实桥测试的结论符合,表明模型建立正确。
(5)得到UHPC层对正交异性钢桥面板的整体刚度的影响。通过有限元模型对两种加固方式下的正交异性钢桥面顶板的挠度进行计算,结果表明:相较于ERE铺装,钢-UHPC组合桥面的顶板挠度明显降低,证明UHPC层对于提高正交异性钢桥面的整体刚度具有更优的性能。

军山长江大桥钢-UHPC组合桥面疲劳性能评估.pdf

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余丽辉

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