【摘 要】
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本文以重庆东水门公轨两用长江大桥为工程背景,通过理论分析的方法,研究其关键区域在实测的交通流量数据基础上的疲劳性能。该斜拉桥采用双塔单索面形式,主梁为钢桁架梁。上层桥面布置4车道,下层桥面布置2条轨道。在轨道载荷和公路载荷的共同作用下,加之城市交通流量的成倍增加,该斜拉桥关键区域的疲劳性能有待进一步验证。首先本文总结了国内外有关大跨径斜拉桥索梁锚固区域的疲劳性能研究历史和现状,并简单介绍了疲劳相关
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本文以重庆东水门公轨两用长江大桥为工程背景,通过理论分析的方法,研究其关键区域在实测的交通流量数据基础上的疲劳性能。该斜拉桥采用双塔单索面形式,主梁为钢桁架梁。上层桥面布置4车道,下层桥面布置2条轨道。在轨道载荷和公路载荷的共同作用下,加之城市交通流量的成倍增加,该斜拉桥关键区域的疲劳性能有待进一步验证。首先本文总结了国内外有关大跨径斜拉桥索梁锚固区域的疲劳性能研究历史和现状,并简单介绍了疲劳相关的理论基础和计算方法,包括:a.疲劳概念及其失效原理;b.疲劳损伤的线性累积原理;c.对疲劳内力历程例进行计数的方法（雨流计数法）;d.等效疲劳荷载转化理论。同时还介绍了对交通车流量这种时间序列数据的预测所使用的灰色系统理论和GM（1,1）数学模型。其次,在全桥MIDAS/CIVIL有限元模型上分析主梁在恒活载作用下的局部薄弱区域以确定疲劳验证的关键部位。计算得到该斜拉桥构造复杂的索梁锚固区受力集中等因素导致疲劳问题十分突出的结果。同时对全桥进行移动载荷分析提取出索力和中纵梁的内力影响线。然后根据实测的车流量数据预测桥梁在设计使用年限内的通行车数量。结合以前文献和对比各国规范选出合适的代表性疲劳车轴重和轴距,进行影响线加载,得到索梁锚固区的索力内力历程例曲线。再通过雨流计数法,整理出其疲劳频值谱,经疲劳等效荷载理论将一系列不等幅值、不等均值的载荷转换成200万次作用下的等幅常值的载荷。最后,根据该斜拉桥索梁锚固区的传力条件,应用ANSYS软件,建立局部区域的板壳单元模型,设定其位移边界条件和荷载条件,确定出需要进行疲劳验算的构造细节,施加疲劳载荷,计算得到相应的应力幅值。分别用中国的《公路钢结构桥梁设计规范》（JTG D64-2015）、英规BS 5400规范、美国AASHTO规范和欧洲Eurocode规范中有关疲劳设计的条款对其进行验算,最终得出该桥索梁锚固区在各国规范下均能够承受设计使用年限内的公轨两种交通载荷共同作用的结论。
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