钢-UHPC组合桥面连续梁桥疲劳构造细节的应力监测与评定

摘要

超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete, UHPC)强度高，韧性高而且耐久性好。UHPC桥面铺装是一种新型的桥面铺装形式。位于广东佛山的佛陈扩建新桥的西幅桥是三跨连续梁桥，桥面为钢-UHPC组合正交异性钢桥面。论文以佛陈扩建西桥为工程背景，通过现场实测和有限元计算，监测并分析了正交异性钢桥面板构造细节的应力响应特征，并对疲劳敏感构造细节做出疲劳寿命评估。本文主要内容如下：
　　通过现场实测得到了随机车流作用下，佛陈扩建西桥正交异性钢桥面板各构造细节七天的应力数据。整理得到各构造细节的24小时应力时程图和典型应力峰值图。分析各构造细节的应力响应特征，采用雨流计数法并根据 Miner累计损伤准则得到各构造细节的应力谱与等效应力幅，以 AASHTO规范中的 S-N曲线评估一些构造细节的疲劳寿命。研究表明，弧形切口比其他构造细节应力大，但是弧形切口的应力曲线不能分辨出联轴中的单轴。各构造细节的疲劳大于桥梁100年设计寿命。
　　基于佛陈扩建西桥正交异性钢桥面板弧形切口的应力实测数据，分析弧形切口的面内面外应力响应特征。研究表明，同一个横隔板中，各弧形切口的面外应力变化趋势基本保持一致但面内应力差异很大。相邻横隔板则面内应力变化趋势相似，面外应力存在很大差异。
　　最后，建立了钢-UHPC组合桥面结构有限元模型，按照《公路钢结构桥梁设计规范(JTG D64-2015)》中的标准疲劳车加载，获得了面板对接焊缝、纵肋对接焊缝和弧形切口共3个构造细节的应力响应，分析了应力响应特征并以AASHTO规范中的车流量中值估算了疲劳寿命。另外计算了桥面结构模型无 UHPC层下这3个构造细节应力大小，并与含有UHPC层的模型进行对比，分析了UHPC层及组合效应对正交异性钢桥面板构造细节的应力折减性能。

目录

声明

第 1章 绪论

1.1 正交异性钢桥面板的应用现状

1.2 正交异性钢桥面板的病害

1.3 UHPC及在钢桥面上的应用

1.4 UHPC桥面铺装的工程应用案例

1.5 本文的研究背景与内容

第 2章 正交异性钢桥面板的疲劳研究方法

2.1 钢结构疲劳基本理论

2.2 电测法应力监测

2.3 疲劳荷载谱

2.4 疲劳评定方法

2.5 美国AASHTO规范的疲劳细节分类

2.6 本章小结

第 3章 佛陈扩建西桥构造细节应力实测

3.1 测试方案与操作

3.2 测点应力数据分析

3.3 测点应力谱

3.4 构造细节疲劳寿命计算

3.5 钢桥建设与维护建议

3.6 本章小结

第 4章 弧形切口面内外响应特征分析

4.1 测点概况

4.2 面内与面外应力计算

4.3 轴距与纵向影响线距离计算

4.4 横向影响分析

4.5 本章小结

第 5章 钢-UHPC组合桥面局部有限元分析

5.1 引言

5.2 有限元模型的工程背景

5.3 佛陈扩建西桥面板局部模型

5.4 无UHPC桥面铺装的模型计算对比

5.5 本章小结

结论与展望

1本文的主要内容和结论

2研究展望

参考文献

致谢

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