既有铁路简支钢桁桥剩余疲劳寿命分析

摘要

本文以国内外结构疲劳寿命分析、预测和评估方法的研究成果为基础,根据铆接构件的特殊性,对铆接构件的疲劳性能进行了探讨,针对性地研究南京长江大桥简支跨的剩余寿命与安全使用评估方法问题,得出钢桥的疲劳剩余寿命,为钢桥的管理与维修提供理论依据。具体研究内容包括如下几个方面:
　　 1.利用ANSYS有限元分析软件,采用三维梁单元建立南京长江桥简支跨空间有限元模型,研究其在列车作用下的结构的动力响应,根据实测的数据对模型进行修正,建立符合桥梁的实际受力特征的有限元模型,可用于既有钢桥的剩余寿命评估。
　　 2.总结现有桥梁疲劳荷载谱与应力谱的模拟计算的方法。根据南京长江大桥采集的过桥列车活载的信息,得出现阶段大桥的荷载谱,采用ANSYS瞬态分析法得出主要杆件的应力时程,编写雨流法计数程序得到桥梁主要杆件的疲劳应力谱。
　　 3.得到桥梁主要杆件的疲劳应力谱,采用传统疲劳分析方法对南京桥简支跨主要构件进行了疲劳剩余寿命评估。
　　 4.阐述了断裂力学方法计算结构疲劳剩余寿命的原理及方法,建立铆接构件断裂有限元分析模型,计算裂纹尖端应力强度因子,基于线弹性断裂力学对疲劳裂纹进行模拟。采用基于断裂力学的损伤容限方法对南京长江大桥简支跨主要构件进行的疲劳剩余寿命进行评估。