铺装层对正交异性板疲劳性能的影响研究

摘要

各国学者在对正交异性板的疲劳问题进行研究时，主要关注正交异性板的构造细节的形式及其尺寸的影响，通过改变结构形式和细部尺寸得出比较好的设计方案。在研究过程中不考虑桥面铺装对荷载分散的有利影响，仅将其作为恒载考虑。同时考虑桥面铺装和正交异性板的受力性能并且把桥面铺装和正交异性板看做整体进行受力性能的研究较少，研究均表明，桥面铺装可以有效的减小正交异性板内的应力，提高正交异性板的抗疲劳性能。因此，本文以云南高原冻雨山区大跨钢箱梁悬索桥课题为依托，主要研究了铺装层对普立特大桥正交异性钢桥面板内构造细节应力的影响。
　　（1）查阅相关文献，阐述了正交异性板的研究现状，总结了疲劳损伤的基本理论和各国的规范对于标准疲劳车的规定，重点介绍了变幅疲劳荷载和疲劳累计损伤理论以及等效应力幅的计算方法。
　　（2）运用有限元软件 ANSYS建立普立特大桥的正交异性钢桥面板的局部有限元模型，计算分析了各个构造细节的纵横向应力影响线，以及在标准疲劳荷载的作用下的时间应力历程曲线，分析了正交异性板疲劳性能。
　　（3）根据普立特大桥的设计铺装层力学参数建立普立特大桥铺装层的有限元模型，计算对比分析了在加铺铺装层前后正交异性板疲劳性能的变化。
　　（4）建立带有沥青混凝土铺装层的有限元模型，分别选取层间接触状态、厚度和弹性模量三个参数研究了沥青混凝土铺装层对于正交异性板的应力影响线和等效应力幅的影响研究。
　　（5）对比分析了组合铺装层优缺点，建立组合铺装层结构的有限元模型，计算了在组合铺装层下的四个疲劳易发生部位的纵横向应力影响线和在疲劳车作用下的时间历程曲线，并计算出等效应力幅，并与普立特大桥设计铺装层作用下的结果作对比分析了组合铺装结构对疲劳性能的影响。

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第一章 绪论

1.1正交异性钢桥面板的发展

1.2正交异性钢桥面板疲劳研究现状

1.3问题的提出及研究意义

1.4论文的主要内容

第二章 疲劳理论

2.1变幅疲劳及疲劳累计损伤

2.2各国公路桥梁疲劳车模型

2.3应力谱和应力历程

2.4本章小结

第三章 普立特大桥正交异性钢桥面板疲劳性能分析

3.1普立特大桥钢箱梁局部有限元的建立

3.2目标疲劳细节的选取

3.3疲劳荷载选取

3.4关注构造细节应力时程分析及应力幅计算

3.5本章小结

第四章 沥青混凝土铺装对正交异性板的疲劳性能的影响分析

4.1 普立特大桥铺装层结构概况及有限元模型建立

4.2普立特大桥设计铺装结构对关注细节的疲劳性能影响分析

4.3层间接触状态对关注细节的疲劳性能影响分析

4.4 铺装层厚度对关注细节的疲劳性能影响分析

4.5铺装层弹性模量对关注细节的疲劳性能影响分析

4.6本章小结

第五章 组合铺装层结构对正交异性板疲劳性能的影响分析

5.1组合铺装层结构的提出

5.2组合铺装层结构有限元模型建立

5.3组合铺装层结构对关注细节的疲劳性能影响分析

5.4本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及科研情况

致谢