【摘 要】
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近年来随着车辆持有率的增加,公路桥梁交通量也随之不断增大,而由于车辆荷载、风荷载等活荷载的反复作用,以及频繁出现的货车、客车超载现象,使得钢桁梁悬索桥在运营期内的疲劳损伤问题日趋严重。钢桁梁各杆件的疲劳性能对桥梁结构安全而言也越来越关键,因此有必要对车辆荷载和其它外界荷载共同作用下的钢桁主梁疲劳性能进行研究。以某钢桁主梁悬索桥为工程背景,基于长期监测数据,针对山区钢桁梁悬索桥典型杆件的疲劳性能进行
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近年来随着车辆持有率的增加,公路桥梁交通量也随之不断增大,而由于车辆荷载、风荷载等活荷载的反复作用,以及频繁出现的货车、客车超载现象,使得钢桁梁悬索桥在运营期内的疲劳损伤问题日趋严重。钢桁梁各杆件的疲劳性能对桥梁结构安全而言也越来越关键,因此有必要对车辆荷载和其它外界荷载共同作用下的钢桁主梁疲劳性能进行研究。以某钢桁主梁悬索桥为工程背景,基于长期监测数据,针对山区钢桁梁悬索桥典型杆件的疲劳性能进行了研究,同时给出了对其疲劳寿命的预测方法,主要工作如下:(1)调研了国内外疲劳寿命研究的常用方法和基本理论,然后基于依托工程建立了全桥ANSYS模型,对模型进行了验证以及修正。按《公路钢结构桥梁设计规范》JTG D64-2015中的标准疲劳车模型Ⅲ对模型进行加载,模拟了该车匀速过桥,并根据主桁梁结构的响应,选择了主梁中的最不利杆件作为典型杆件。基于某悬索桥健康监测系统实测的数据,筛选出典型杆件的应变数据后,将其换算成应力并绘制出应力历程曲线,然后利用Matlab编写的雨流计数法程序对应力历程曲线进行计数,获取了实测应变对应的典型杆件应力谱。(2)对某钢桁主梁悬索桥自2017年至2019年底的交通量数据进行了统计,根据交通量统计结果以及相关车型分类资料,选择了16种典型车型对交通量数据进行分类处理。根据分类结果等效出5辆适用于该悬索桥的疲劳车,将等效出的疲劳车分别加载至模型并提取出典型杆件的应力历程曲线,再次利用雨流计数法对其进行应力幅统计,获取了基于实测交通量数据的典型杆件应力谱。(3)通过参考我国现行的公路钢桥规范、铁路钢桥规范以及最新的研究成果,选取了合适的疲劳构造细节等级,得到了适用于本钢桁主梁悬索桥的疲劳寿命S-N曲线。然后分别结合由实测应变获取的应力谱和实测交通量获取的应力谱进行了损伤度计算评估,并创新性的将除车载以外的活荷载对典型杆件造成的损伤量进行了剥离,并对其未来变化趋势单独进行了预测。同时,还对未来交通量变化趋势进行了预测,最终将两类荷载的预测结果结合,预测出了依托工程的加劲梁疲劳寿命。
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