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近年来,随着基础建设投资加大,公路交通领域得到突飞猛进的发展。桥梁伸缩装置设在桥梁端部等结构,常年直接经受车辆荷载的反复冲击作用,极易发生疲劳破坏。更换伸缩装置不仅会导致桥梁维护成本的增加,还会阻断交通,影响桥梁的正常运营。此外,伸缩装置破损还会对梁板及桥面铺装层造成影响,降低桥梁结构的使用寿命,增加桥梁的维修费用成本。本文主要对桥梁模数式伸缩缝试件的疲劳性能展开研究,对伸缩缝试件进行了静载和疲劳试验,采用ANSYS建立了伸缩缝二维有限元分析模型,基于名义应力法实现了桥梁伸缩缝疲劳寿命的评估。本文的主要工作如下:(1)开展了三组伸缩缝试件的静力和疲劳性能试验。设计了适用于伸缩缝试件的加载装置,该装置斜面角度为11.3°,能对伸缩缝试件同时施加水平和竖向荷载,水平荷载与竖向荷载比值为5:1。分析了疲劳试验过程疲劳裂纹类型、裂纹产生位置以及疲劳破坏特征。在疲劳试验过程中,采用三维数字图像处理技术,对伸缩缝中梁和横梁焊接部位的位移场和应变场进行了探究。(2)建立了二维的伸缩缝有限元计算模型。基于有限元软件ANSYS,伸缩缝试件的中梁和横梁均采用梁单元Beam188创建模型,中梁和横梁之间的焊接近似按刚性连接处理,采用耦合命令连接。将试验测得的不同荷载下伸缩缝的挠度、应变与有限元计算结果进行了比较,误差在允许范围之内,符合NCHRP-402报告的规定,验证了该分析模型的适用性。(3)发展了基于名义应力法的桥梁模数式伸缩缝疲劳寿命预测模型。结合建立的有限元分析模型,对有限元模型进行求解得到计算焊接部位的名义应力,采用Miner线性损伤累积准则,实现了伸缩缝疲劳寿命的预测。通过将理论计算结果与美国AASHTO规范中的寿命曲线进行对比,该伸缩缝疲劳细节等级符合C和C’类疲劳细节。