学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于荷载谱的桥面连续简支梁桥梁端疲劳寿命研究

作　者: 凌青松
导　师: 程海根
学　校: 华东交通大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 简支梁桥桥面连续仿真分析疲劳试验疲劳寿命
分类号: U441.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 6次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本文作为国家自然科学基金资助项目（编号：51068005）：“公路多跨简支梁桥梁端桥面连续破坏机理研究”一部分，就基于荷载谱的桥面连续简支梁桥梁端疲劳寿命开展研究，重点对梁端桥面连续结构在荷载谱和温差作用下的受力和变形进行了线性和非线性分析进而开展了疲劳试验。经研究发现：因桥面连续结构位于简支梁主梁变形的最大部位，以及因橡胶支座弹性压缩不同步引起相邻桥孔的错动变形的影响，导致桥面连续缝结构的受力很复杂，并且用解析法计算的桥面连续结构拉应力最大值超出了砼的抗拉极限强度。因此，桥面连续简支梁桥在通车使用后，其桥面连续缝处的砼会出现细微裂缝并随时间逐步形成碎裂、坑洞等病害，这将大大影响到桥梁结构本身的使用寿命及其行车的安全性。本文第一部分是理论分析，主要借助有限元软件模拟桥面连续结构在各种工况（温变±20℃、荷载谱、温变±20℃+荷载谱）作用下的应力分析，确定其造成疲劳破坏的主要原因是受汽车活载作用。通过参数分析来研究影响桥面连续端受力的因素，即主要是通过改变桥面铺装的厚度及材料的弹性模量等参数在各种工况下的受力情况，经分析发现：桥面连续端所受的最大拉应力随着桥面铺装弹性模量的增大而增大，随着桥面铺装层厚度的增大而减小。本文第二部分是试验研究，根据最不利工况产生的应力幅值对疲劳寿命的影响，开展相似模型疲劳试验，制作了6根单片T梁的相似模型，两两组合，建立3组桥面铺装厚度不同的两跨桥面连续简支T梁的试验模型，通过疲劳试验发现：铺装层厚度与桥面连续缝结构的疲劳破坏性能成正比关系；疲劳试验受多种因素的影响（应力幅值、荷载上限、加载频率）。本文的研究具有广泛的理论与应用价值，对桥梁工作者有一定的参考价值。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
主要符号说明  8-9
第一章绪论  9-16
  1.1 论文的研究背景、意义  9-10
  1.2 国内外的研究概况  10-12
  1.3 桥面连续结构破坏原因分析  12-14
  1.4 本文研究主要内容  14-15
  1.5 本文的主要创新点  15-16
第二章简支梁梁端桥面连续结构的解析分析  16-23
  2.1 概述  16
  2.2 桥面连续构造的线弹性分析  16-22
    2.2.1 活载作用下桥面连续铺装层变形与应力  16-18
    2.2.2 主梁挠曲变形时桥面铺装层纵向变形和应力  18
    2.2.3 制动力与温变引起桥面连续铺装层内的水平拉应力  18-20
    2.2.4 桥面连续简支梁桥工程背景概况  20-21
    2.2.5 解析分析结果  21-22
  2.3 小结  22-23
第三章疲劳强度理论与疲劳荷载谱  23-31
  3.1 概述  23
  3.2 疲劳基本概念  23-24
  3.3 疲劳累积损伤理论  24-25
  3.4 桥面连续结构疲劳问题分析  25
  3.5 疲劳荷载谱的确定  25-29
    3.5.1 荷载谱确定原则及依据  25-26
    3.5.2 所加荷载描述  26
    3.5.3 疲劳试验荷载幅值的计算  26-29
    3.5.4 疲劳试验荷载加载频率  29
  3.6 小结  29-31
第四章简支梁桥面连续结构仿真分析  31-51
  4.1 概述  31
  4.2 有限元软件 ANSYS 介绍  31-32
  4.3 建立模型的单元和材料说明  32
  4.4 有限元模型的建立及单元网格划分  32-34
  4.5 模型加载计算工况及影响因素  34-35
  4.6 各荷载工况及影响因素下的仿真计算分析  35-50
    4.6.1 单独工况下的计算分析  35-40
    4.6.2 组合工况下的计算分析  40-43
    4.6.3 结构线性分析与非线性分析比较  43-44
    4.6.4 各影响因素对桥面连续端受力的影响  44-50
  4.7 小结  50-51
第五章疲劳试验研究  51-73
  5.1 概述  51-53
  5.2 试验模型制作  53-58
    5.2.1 模型的设计及相似比推导  53-55
    5.2.2 模型尺寸和边界约束  55
    5.2.3 模型的制作流程  55-58
  5.3 试验所用材料  58-60
    5.3.1 水泥  58
    5.3.2 骨料  58-59
    5.3.3 减水剂  59
    5.3.4 钢筋  59-60
  5.4 试验方法  60-65
    5.4.1 混凝土配合比  60
    5.4.2 混凝土制备及力学性能试验  60-61
    5.4.3 动应变采集设备  61-62
    5.4.4 应变片粘贴方法  62-63
    5.4.5 试验前的准备工作  63-64
    5.4.6 疲劳模型试验  64-65
  5.5 试验结果与分析  65-72
    5.5.1 应力应变结果分析  65-70
    5.5.2 试验结论及原因分析  70-72
  5.6 小结  72-73
第六章结论与展望  73-75
  6.1 结论  73-74
  6.2 展望  74-75
参考文献  75-77
个人简历在读期间发表的学术论文  77-78
致谢  78

基于荷载谱的桥面连续简支梁桥梁端疲劳寿命研究

内容摘要

全文目录

相似论文