波纹钢腹板预弯组合槽型梁疲劳性能研究

Preflex trough beam with corrugated webs is a new type of bridge structure as the city rail transit bridge, which overcome many shortcomings of traditional concrete trough girder and improved its mechanical behaviors，and it has important significance to the rapid development of city rail transit construction of our country. A system research on fatigue properties of this structure will be carried out in this project. By the method of fatigue test, mechanism analysis of fatigue properties and numerical simulation, fatigue failure process and typical fatigue failure patterns are explored firstly. Meanwhile the essential details which control fatigue performance of the structure are determined, and then the corresponding fatigue life prediction model is built. Furthermore the effects of cyclic loading on the mechanical performance of preflex trough beam with corrugated webs are explored, and revealed the change law of mechanical properties for structure under fatigue loads, such as structural ultimate bearing capacity, stiffness, long-term deformation, to ensure the safety and serviceability of structure during its long-term working. Research findings will improve design theory of preflex trough beam with corrugated webs, and quicken its engineering application, meeting the needs of rapid development of urban rail construction for modern bridges.

波纹钢腹板预弯组合槽型梁是一种新型的桥梁结构形式,能够解决传统混凝土槽型梁的关键技术问题，改善其受力性能，非常适合于在城市轨道交通桥梁中应用。本项目拟对这种结构形式开展疲劳性能方面的研究工作，通过疲劳试验、疲劳损伤机理分析和数值模拟的方法，探索该结构典型的疲劳破坏形态和特征，确定控制结构疲劳性能的关键细节，并建立相应的使用寿命计算模型；研究循环荷载作用对波纹钢腹板预弯组合槽型梁初始静力学性能的影响，揭示结构极限承载力、抗弯刚度、长期变形等力学性能的退化规律，确保结构长期运营的安全性和适用性；并对关键构件的疲劳损伤机理进行研究，探讨行车道板的横向疲劳损伤性能，分析栓钉连接件疲劳损伤对结构力学性能影响，并建立相应的评估模型。研究成果能够完善波纹钢腹板预弯组合槽型梁设计和计算理论，有助于推动这种结构的实用化，加快其工程应用，为迅猛发展的城市轨道交通提供更加丰富的桥型方案。

（1）探讨了栓钉连接件静力极限承载力随循环荷载作用的退化程度。通过考虑初始缺陷影响的断裂力学的分析方法，建立了简化的理论计算公式，反映出栓钉极限承载力与等幅循环荷载作用次数的关系。根据搜集到的试验数据，采用参数拟合的的方法，确定理论计算公式中的参数。.（2）利用声发射信号处理的关键技术进行声发射源定位处理，对声发射信号进行降噪处理，以及选取有效分析方法对声发射信号特征进行分析。研究得出当运用时差定位法中的四个传感器所构成的菱形阵列进行对声发射信号源进行平面定位，能准确计算出其声发射信号源坐标；将门槛值设置为45 dB以及利用小波降噪法能得到很好地降噪效果；利用参数分析法能对声发射信号特征进行准确的描述。.（3）对栓钉连接件在损伤破坏过程中所产生的声发射信号特征参数进行分析，通过分析特征参数研究其在破坏过程中的力学损伤性能；建立联合参数关联图获取栓钉连接件在受剪破坏过程中的声发射信号特征。研究发现声发射信号参数中的振铃计参数能够体现出栓钉连接件裂纹的发展情况；能量参数能够反映栓钉连接件的损伤程度；幅度参数能够分析栓钉连接件的变形情况。以幅度值作为横坐标，分别关联其余的四种特征参数所建立的关联图，利用栓钉连接件声发射信号关联图，在以后的研究中能够从众多声发射信号中，起到鉴别作用。.（4）通过对模型梁的抗弯承载力有限元分析，揭示了波形钢腹板预弯组合槽型梁的破坏过程与破坏形态，为以后的模型试验提供了参考依据；提出了波形钢腹板预弯组合槽型梁抗弯承载力计算公式并计算模型梁抗弯承载力，将结果与有限元分析对比，计算结果较为吻合。最后提出了一套新的该结构的抗弯承载力计算理论，为以后对该新型结构的探索提供了参考依据。