在役公轨两用钢桥疲劳应力幅分析研究

摘要

随着城市轨道交通的发展，轨道交通桥梁钢结构疲劳问题已引起业界的广泛重视。公轨两用钢桥由于使用荷载的多样，使结构疲劳分析更加复杂。本文针对重庆市建设科技项目《城市轨道交通桥梁横向刚度及钢箱疲劳设计研究》，对公轨两用钢桥疲劳应力幅进行分析研究。
　　本文首先介绍了轨道交通桥梁发展的趋势，阐述了公路钢桥疲劳基本概念以及疲劳分析基本理论。总结出得到桥梁疲劳应力幅的关键就是确定疲劳加载车辆和构件内力影响线。通过总结国内外规范的疲劳计算车辆模型得到公路及轨道疲劳荷载模型的制定方法。其次对重庆千厮门大桥公路交通进行一周交通量调查，按照疲劳损伤等效原则计算出千厮门大桥的公路疲劳车辆总重，并与国内其他桥梁荷载谱进行对比，得出就重庆地区公轨两用钢桥上层公路疲劳应力幅计算疲劳荷载取BS5400规范中的标准疲劳车是可行的。根据重庆轨道1号线、2号线、3号线、6号线的运营客流量和车辆参数，计算出重庆轨道交通每条线路轨道车辆车辆的等效轴重。得到在公轨两用钢桥或轨道专用钢桥设计时，采用轻轨预测客流量计算轻轨标准疲劳车轴重，轴距取车辆实际轴距，在缺少预测客流量数据时可直接取轴重100kN。而对在役轨道桥梁或者公轨两用桥梁的疲劳分析则需通过轨道车辆实际重量及实际客流量确定轨道标准疲劳车等效疲劳轴重。最后以重庆干厮门大桥为依托工程，采用有限元分析软件Midas/civil2015建立全桥三维模型。对比典型截面计算点的应力幅值得出公路荷载对公轨两用钢桥上层主梁结构影响较大，对下层主梁结构基本无影响，而轻轨疲劳车模型计算的应力幅结果正好相反。针对千厮门大桥荷载试验动态应力测试结果，与计算应力幅结果相对比，验证了英国BS5400规范中的公路疲劳车模型适用于公轨两用钢桥公路整体疲劳应力幅计算。找出千厮门大桥薄弱构件，并按照国内外规范对千厮门大桥疲劳最薄弱位置进行验算，均满足规范要求。表明，本文提出的轨道标准疲劳车辆模型和英国BS5400中的公路标准疲劳车适用于公轨两用钢桥整体疲劳应力幅分析。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 公轨两用钢桥疲劳性能研究现状

1．3 本文主要研究内容

第二章 疲劳分析理论

2．1 疲劳概念及其破坏过程

2．2 疲劳验算分析方法

2．2．1 公路钢结构桥梁设计规范

2．2．2 铁路桥梁钢结构设计规范

2．2．3 英国规范BS5400

2．2．4 AASHTO疲劳评估规定

2．2．5 欧洲规范Eurocode

2．2．6 各国规范疲劳分析方法的比较

2．3 应力循环计数方法

第三章 疲劳应力幅的确定

3．1 疲劳应力幅确定方法

3．2 规范疲劳荷载谱

3．2．1 中国规范疲劳计算模型

3．2．2 英国规范BS5400疲劳荷载

3．2．3 AASHTO疲劳荷载

3．2．4 Eurocod疲劳荷载模型

3．3 疲劳荷载谱制定思路

3．4 本章小结

第四章 公路和轨道疲劳荷载模型确定

4．1 公路疲劳荷载模型

4．1．1 国内部分桥梁公路荷载谱

4．1．2 千厮门大桥公路标准疲劳车

4．2 轨道疲劳荷载模型

4．2．1 重庆轨道交通1号线

4．2．2 重庆轨道交通2号线

4．2．3 重庆轨道交通3号线

4．2．4 重庆轨道交通6号线

4．3 本章小结

第五章 公轨两用钢桥疲劳应力幅分析示例

5．1 依托工程

5．2 结构分析模型建立

5．3 公路与轨道对桥梁结构的影响

5．3．1 公路与轨道对桥梁结构的影响

5．3．2 轨道疲劳车轴距与应力幅关系

5．4 公路应力幅验证分析

5．5 疲劳应力幅分析方法在千厮门大桥的应用

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 本文完成的主要工作与结论

6．2 展望

参考文献

在读期间发表的论文及科研成果