高速列車(chē)作用下鋼桁拱橋吊桿疲勞監(jiān)測(cè)與評(píng)估研究

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1、學(xué)校代碼：10286分類號(hào)：TU352密級(jí)：公開(kāi)UDC：624學(xué)號(hào)：150993高速列車(chē)作用下鋼桁拱橋吊桿疲勞監(jiān)測(cè)與評(píng)估研究研究生姓名：張強(qiáng)導(dǎo)師姓名：丁幼亮研究員申請(qǐng)學(xué)位類別工學(xué)碩士學(xué)位授予單位東南大學(xué)一級(jí)學(xué)科名稱土木工程論文答辯日期2018年06月08日二級(jí)學(xué)科名稱防災(zāi)減災(zāi)工程與防護(hù)工程學(xué)位授予日期20年月日答辯委員會(huì)主席左曉寶評(píng)閱人2018年06月09.碩士學(xué)位論文高速列車(chē)作用下鋼桁拱橋吊桿疲勞監(jiān)測(cè)與評(píng)估研究專業(yè)名稱：土木工程研究生姓名：張強(qiáng)導(dǎo)師姓名：丁幼亮FatigueMonitoringandEvaluationofHangersofSteel-Truss-ArchBridgeu

2、nderHigh-SpeedTrainADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYZHANGQiangSupervisedbyProf.DINGYou-liangCivilEngineeringSchoolSoutheastUniversityApril2018東南大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為

3、獲得東南大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。研究生簽名：日期：東南大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明東南大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所、國(guó)家圖書(shū)館、《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊（光盤(pán)版）》電子雜志社有限公司、萬(wàn)方數(shù)據(jù)電子出版社、北京萬(wàn)方數(shù)據(jù)股份有限公司有權(quán)保留本人所送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。除在保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱，可以公布（包括以電子信息形式刊登）論文的全部?jī)?nèi)容或中、英文摘要等部分內(nèi)容。論文的公布（包括以電子信息

4、形式刊登）授權(quán)東南大學(xué)研究生院辦理。研究生簽名：導(dǎo)師簽名：日期：摘要摘要隨著高速鐵路的快速發(fā)展，大跨鐵路橋梁的安全性能日益引起人們的重視。在移動(dòng)列車(chē)荷載作用下，橋梁振動(dòng)反應(yīng)顯著。作為鋼桁架拱橋的主要受力構(gòu)件，吊桿的疲勞性能直接影響整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)服役表現(xiàn)。研究全橋吊桿，尤其是受力更加顯著的短吊桿疲勞損傷變化規(guī)律對(duì)于評(píng)估整個(gè)結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)具有重要意義。本文以京滬高鐵南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋?yàn)楣こ瘫尘埃诮Y(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及有限元模擬，圍繞著鋼桁架拱橋吊桿疲勞損傷及其壽命評(píng)估這一研究目標(biāo)，開(kāi)展了全橋吊桿疲勞性能評(píng)估的系統(tǒng)研究。主要工作如下：（1）介紹了大勝關(guān)大橋健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，按列車(chē)編組

5、數(shù)、行駛方向以及行駛車(chē)道將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)區(qū)分為不同的工況。通過(guò)分析不同工況下吊桿的疲勞損傷狀況，得到其影響因素。最終得出結(jié)論：考慮軸彎應(yīng)變?cè)龃笮?yīng)時(shí)，得到的疲勞損傷比僅考慮軸向應(yīng)變時(shí)要大；列車(chē)行駛軌道與桁架平面距離越近，該桁架平面上的吊桿由于列車(chē)運(yùn)行而引起的疲勞損傷就越大；其他條件相同時(shí)，吊桿疲勞損傷隨著列車(chē)編組數(shù)的增加而增加；列車(chē)行駛車(chē)速與吊桿疲勞損傷無(wú)直接關(guān)聯(lián)?；谝陨辖Y(jié)論，本文還建立了短吊桿疲勞失效概率模型，并對(duì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)以及應(yīng)力幅進(jìn)行多階高斯分布擬合。（2）建立了全橋構(gòu)件尺度有限元模型，并建立全橋吊桿疲勞性能評(píng)估系統(tǒng)，繼而分析全橋吊桿疲勞損傷分布規(guī)律。研究表明，單次列車(chē)通過(guò)時(shí)，順橋向

6、對(duì)稱位置處的吊桿疲勞損傷存在差異，即列車(chē)行駛方向會(huì)對(duì)吊桿疲勞損傷有影響；列車(chē)行駛的車(chē)道在橋身橫截面的位置以及列車(chē)編組數(shù)對(duì)全橋吊桿疲勞性能有顯著影響。（3）通過(guò)建立大勝關(guān)大橋短吊桿節(jié)點(diǎn)區(qū)的多尺度疲勞分析模型，基于多軸疲勞理論研究并計(jì)算了大勝關(guān)大橋短吊桿各工況下的疲勞損傷，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討了列車(chē)荷載參數(shù)對(duì)短吊桿節(jié)點(diǎn)區(qū)域多軸疲勞損傷的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明，多軸疲勞壽命水平僅為單軸疲勞壽命的1.69%；節(jié)點(diǎn)區(qū)域所受多軸疲勞損傷與總車(chē)流量、16節(jié)編組列車(chē)在總流量中的占比、貨運(yùn)列車(chē)占比均為正線性相關(guān)關(guān)系，車(chē)流總量越大，增長(zhǎng)率越大，且貨運(yùn)列車(chē)的通行將會(huì)極大削減節(jié)點(diǎn)的疲勞壽命。關(guān)鍵詞：鋼桁拱橋；結(jié)

7、構(gòu)健康監(jiān)測(cè)；有限元；吊桿；單軸與多軸疲勞評(píng)估；多尺度模型IABSTRACTABSTRACTWiththerapiddevelopmentofhigh-speedrailway,thesafetyperformanceoflong-spanrailwaybridgesisattractingmoreandmoreattention.Undertheactionofmovingtrainload,thebridgevibrationre