论文部分内容阅读
城市轨道交通发展迅速,城市公轨两用钢桥结构疲劳问题也随着这种新型桥梁数量增加而增多。鉴于城市轨道交通车辆荷载的特征,规范中关于公轨两用钢桥梁疲劳分析时轨道车辆对桥梁产生的疲劳荷载次数还缺少明确说明。本文基于嘉陵江千厮门大桥进行应力监测试验,采用理论分析与实桥应力监测分析相结合的方式对千厮门大桥展开应力研究并对其进行疲劳损伤分析。本文首先介绍了钢结构桥梁疲劳分析的一些基本概念,疲劳设计分析及验算的方法,以及阐述了疲劳损伤累积理论的使用。其次,依据重庆轨道交通集团提供的客流量数据为依托,针对嘉陵江千厮门大桥的轻轨轨道交通量进行分析,制定出千厮门大桥轻轨疲劳荷载谱以及六号线轻轨全线疲劳荷载谱,依据疲劳荷载谱换算得相应的等效疲劳标准轴重,其中重庆轻轨六号线车辆作用千厮门大桥的等效标准疲劳轴重为94.33kN,全线轨道交通六号线的等效疲劳轴载为92.29kN。再次,为了确认单次轻轨六号线列车行驶产生的多次加载作用对桥梁结构的关心位置产生的有效疲劳荷载作用次数,而对千厮门大桥设计实桥运营阶段应力监测试验。采用Midas Civil有限元分析软件建立整桥模型,施加等效标准疲劳轴重进行静力分析,确定千厮门大桥的疲劳截面薄弱位置。通过整体模型的不同工况加载情况判断出上层车辆荷载对下层结构疲劳问题影响较小,两者对下层结构产生的应力幅作用相对差近90%。采用ANSYS有限元软件对千厮门大桥确定的疲劳薄弱截面位置处利用标准截面进行局部建模分析,模拟轻轨六号线车辆行驶经过时薄弱位置处各个关心位置的应力历程,与实桥应力监测数据做对比及参考。最后通过实测及理论数据的分析,得出下层结构关心位置处的横梁受到轻轨列车车厢的每次轴载作用影响较大,其单个轴载产生的应力幅值,接近整体轻轨列车产生的应力幅值一半,故在分析横梁的疲劳问题时要考虑轻轨车辆的多次轴重加载作用,而下层小纵梁当单次列车行驶加载后只需考虑一次整体荷载影响。将通过客流量分析得到的疲劳荷载谱,加载至整体有限元模型上计算得到相应的疲劳应力谱。修正疲劳应力谱,根据千厮门大桥的实际结构的疲劳细节,选取对应的S-N曲线,对相应的桥梁结构疲劳薄弱位置进行损伤度及剩余疲劳寿命的计算。最后得出千厮门大桥结构满足规范设计要求不存在疲劳问题。