基于微塑性应变的钢箱梁疲劳损伤及仿真分析

随着大跨度桥梁服役时间的不断增加,交通量持续增长以及负荷严重等因素,车辆对桥面系结构的冲击效应将越加提高。作为大跨度桥梁主要受力构件的钢箱梁,将直接承受车轮荷载的作用,焊接区域应力集中效应尤为显著。本文设计了典型的钢箱梁构件,并进行了疲劳加载试验。研究表明,在形成裂纹的初始时期,裂纹发展速度最快且形成微小裂纹,即试件的损伤快速积累阶段,其后疲劳损伤稳定发展,最终损伤急剧增加乃至试件破坏。本文提出的三阶段疲劳累积损伤公式及空间有限元分析方法可供工程设计参考。     

某既有空心板桥加固前后静载试验对比研究

某既有空心板桥在长期的服役过程中,在车辆荷载和环境腐蚀作用下,结构受损严重。静载试验表明其承载力已经大幅下降,不能满足现有交通运输的需求。为此,采用预应力混合C/GFRP布技术对其进行加固,开展加固前后的静载试验对比研究,结果表明:加固后桥梁承载能力得到显著提高,桥梁的强度及刚度满足规范要求,达到加固设计目标。     

专业小知识

<正>荷载(load):承重结构在服役期间可能承受的各种负荷的总称。荷载共分三种:1.永久荷载,如自重、屋面板、预应力等;2.可变荷载,如人群、车辆、吊车、风雪等;3.偶然荷载,如爆破力、地震力等。加载(loading):承重结构承受负荷体现本身功能的全过程。如拆除脚手架后,结构开始承受自重荷载;吊车吊重时承受     

钢桥面沥青混合料铺装应变动态响应实测研究

掌握钢桥面沥青混合料铺装层在车载作用下的真实力学特性对桥面铺装体系设计有重要意义,而现阶段现场桥面铺装层的力学实测数据仍偏少,尤其缺乏对铺装层不同温度下服役时力学特性的长期监测。为此,该研究对钢桥面双层SMA混合料铺装进行现场实桥加载试验,实测铺装层在低温、中温、高温3种服役温度下的应变响应数据。试验结果表明,钢桥梯形肋正上方铺装层混合料在中低温服役状态下主要承受压应变的作用,而在高温服役时则主要承受拉应变的作用;动载作用过程中铺装层底纵向应变会出现拉压应变交替作用的现象,而横向应变只体现为拉应变或压应变的形式;加载车行驶速度对混合料的应变极值均有明显的影响,加载车低速行驶时混合料层底横向及纵向变形最为显著。同时,研究利用加载试验中铺装层应变响应时程曲线,计算不同加载状态下混合料对应的加载频率数值,计算结果可为钢桥面铺装混合料室内试验中加载频率参数的确定提供参考。     

预应力混凝土受弯构件疲劳性能研究

1引言 众所周知，实际运营中的桥梁承受的是车辆荷载的反复作用，从这个意义上讲，桥梁的整个生命期就是车辆等荷载反复作用下的累积损伤过程。在荷载的反复作用下，桥梁结构将发生损伤，甚至破坏，这是一个动态、连续的过程。而目前桥梁的设计方法是按恒荷载、活荷载的最不利情况组合，采用静力强度设计的，显然与实际不符。     

专业小知识

<正>荷载(load):承重结构在服役期间可能承受的各种负荷的总称。荷载共分三种:1.永久荷载,如自重、屋面板、预应力等;2.可变荷载,如人群、车辆、吊车、风雪等;3.偶然荷载,如爆破力、地震力等。加载(loading):承重结构承受负荷体现本身功能的全过程。如拆除脚手架后,结构开始承受自重荷载;     

公路钢桥疲劳车辆荷载研究进展

车辆荷载反复作用下的疲劳损伤是影响钢桥运营安全和耐久性能的重要控制因素.新桥疲劳设计和既有桥梁评估应采用疲劳荷载.目前我国的桥梁规范还没有疲劳车辆荷载的取值规定.本文详细阐述了我国桥梁疲劳车辆荷载的疲劳设计状况和研究现状,系统介绍了几个发达国家桥梁疲劳车辆荷载的规范规定及其最新研究进展.本文还就建立适合我国国情的基于动态车辆称重WIM(Weigh-in-Motion)数据的车辆疲劳荷载模型或荷载谱作了初步的探讨性研究.     

特种荷载通过既有城市桥梁的安全性评估

以某超大件设备运输项目需通过的4×20m预应力混凝土简支空心板梁桥为研究对象，分析了既有桥梁在超重特种车辆荷载通过时，对桥梁结构安全性的影响。基于有限元软件建模及结构力学的相关知识，结合桥梁外观、实体检测结果，分析了桥梁通过特种车辆荷载的可行性。结合工程实践，提出了保障安全运输的建议。     

专业小知识

<正>荷载(load):承重结构在服役期间可能承受的各种负荷的总称。荷载共分3种:1)永久荷载,如自重、屋面板、预应力等;2)可变荷载,如人群、车辆、吊车、风雪等;3)偶然荷载,如爆破力、地震力等。卸载(unloading):承重结构免除或弱化加载状态的过程。如屋顶翻修时拆除屋面板,及人流、车辆的撤离或吊车卸去重物等工作状态。     

新水东大桥引桥的成桥荷载研究

为准确评定新建桥梁的承载能力和评价其实际技术状况,对新水东大桥引桥这一预应力混凝土连续梁桥开展成桥荷载试验研究。利用有限元分析软件Midas/Civil计算试验加载工况的荷载效应理论值;用等效车辆荷载实施静力加载,并通过环境随机激励完成模态试验,测试计算出静载工况下各控制截面的挠度、应力及结构的基频。试验中采取有效措施确保挠度测试的准确性。成桥荷载试验结果表明,新水东大桥引桥承载能力和刚度满足设计要求,可以保证桥梁投入使用后的运营安全。     

履带式桥梁试验荷载车

履带式桥梁试验荷载车是徐工研究院和内蒙古车辆设计研究院共同研制的一种主要用于桥梁通载性能试验的特种车辆。本产品采用的履带战车底盘,是一种高可靠性和高性能的国内首创桥梁试验产品。外形尺寸见图1。图1　试验荷载车外形图1　主要性能参数整车质量　　　30t～5 0t(每级5t)短时5 5t最大速度10km/h(5 0t时)履带着地长≥4 5m(5 0t时) (按军标)环境温度- 5℃～+ 4 0℃爬坡能力　　　≥18% (5 0t时)连续作业时间14h驻车制动在18%坡上(5 0t)驻车可靠2　主要部件结构履带式桥梁荷载车底盘为新一代坦克底盘,上车主要有传动及控制系统,包括发…     

简支梁桥在车辆荷载谱作用下的动力分析

编制程序VLS(Vehicle Load Spectrum)构造随机车辆荷载谱,利用有限元方法将不同运行状态下的随机车辆荷载谱加载于简支T型钢筋混凝土梁桥上,模拟桥梁在车辆荷载通过时的动力响应,得出了桥梁的位移时间历程曲线,同时分析了车速对桥梁冲击系数的影响。分析表明:车辆荷载谱作用下桥梁偏载作用明显;车流方向对桥梁振动的影响不大;密集运营状态下桥梁挠度是一般运营状态下的1.35倍左右;车速对桥梁冲击系数的影响非常复杂,冲击系数曲线在车辆高速和低速时均有峰值出现,总体上呈波动上升趋势。     

在桥梁工程加固中植筋技术与张贴钢板法的应用研究

桥梁是交通运输功能的重要载体,尤其在20世纪七八十年代修建的大量桥梁,依照当时的《公路工程技术标准》及《公路桥梁设计规范》,其荷载等级多为汽车:15t;拖车:80t或汽车:20t;挂车:100t,至今很多桥梁仍在服役使用,因气候变化、汽车轴载的提升及超限车辆的诸多原因,桥梁疲劳损坏速度不断加剧,如何采取低经济维修和安全再利用,而且保证交通运输功能是亟待解决的技术课题。     

既有RC桥梁时变可靠性分析

为了研究构件抗力劣化和车辆荷载对既有RC桥梁服役期间的可靠度影响,首先分析讨论了抗力的衰减模型,并将车辆荷载率视为随机变量。在此基础上,分析了不同的抗力衰减模型和车辆荷载对结构可靠性的敏感性。结果表明,行车道板抗弯失效模式的失效概率最大,车辆荷载对结构可靠性影响较大,抗力按不同的规律衰减导致结构的可靠指标降低趋势表现出不同的规律。     

车辆荷载作用下公铁两用桥梁的疲劳分析

随着大量超载车辆的出现,桥梁结构损伤加剧,降低了结构使用寿命。该文首先分析了车辆动力放大系数的计算方法,其次对荷载效应计算与统计方法进行了研究,然后通过疲劳模型的建立,对车辆荷载作用下的桥梁使用寿命进行计算,最后给出了用于桥梁荷载性能估算的有限元程序,从而进一步确定了桥梁车辆荷载对桥梁疲劳性能的影响。     

大跨预应力宽钢箱梁桥试验研究

为了降低桥梁结构的高度,1995年在哈尔滨修建了第一座预应力宽钢箱梁桥,随着车辆荷载和流量的增加,该桥的桥面等部位出现了较为严重的损伤。为评定预应力宽箱梁桥的工作性能,我们于2006年对该桥进行了静载试验。通过两种工况的跨中加载、测试和理论分析,证明该桥工作性能良好,能够满足设计承载力的要求,同时也验证了预应力宽形钢箱梁在大跨桥梁结构应用的可行。     

基于名义应力的城市钢桥面板疲劳寿命分析

<正>交异性钢桥面板承受着车辆动荷载的反复作用,容易造成疲劳累计损伤,出现钢桥面板的疲劳开裂现象。为研究某城市桥梁钢桥面板的疲劳寿命,建立钢桥面板三维有限元模型,选取钢桥面板4种典型的疲劳细节,确定最不利加载方式,并根据实测得到的城市车辆荷载频值谱,计算相应的应力历程和应力谱,从而评估各个疲劳细节的疲劳寿命。结果表明:在城市车辆荷载频值谱作用下,某城市钢桥4种疲劳细节的最大应力幅值均小于常幅疲劳极限,即钢桥面板具有无限寿命。     

钢筋混凝土斜拉桥寿命期内整体极限承载力分析

提出基于定期检测和健康监测技术的斜拉桥结构服役期内主梁整体失效模式及其极限承载力演化规律的分析方法,为结构的全寿命设计以及结构安全预警的分级提供理论依据。首先,利用结构的检测/监测数据,建立与实际结构状态相符的有限元模型,并分析构件的耐久性损伤,在此基础上计算考虑抗力退化的构件的极限承载力;然后,在有限元模型上施加逐级渐进的车辆荷载,分析各构件的内力状态;最后,将荷载效应超过抗力的主梁截面设置为塑性铰,改变结构体系,继续施加车辆荷载,直至结构承受的车辆荷载达到最大值,对应的变结构体系和车辆荷载分别为最终主梁整体失效模式和极限承载力。利用上述方法对我国北方某座干线斜拉桥在运营期内的4个典型状态进行计算分析,研究该桥在运营期内的失效模式及其极限承载力的演化规律。结果表明,所提出的方法可以获得在车辆荷载作用下斜拉桥主梁整体失效模式和相应的极限承载力;斜拉桥在服役过程中主梁开裂、钢筋锈蚀、边界条件变化等导致桥梁结构损伤、甚至结构体系及其相应的力学模型发生较大的变化,使结构失效模式及其极限承载力发生较大的变化。     

叠合板式拼装综合管廊结构受力性能现场测试与分析

本文依托杭州大江东叠合板式拼装综合管廊项目,通过现场足尺试验,对叠合板式拼装综合管廊结构实际服役性能进行了研究。首先通过有限元模拟确定了管廊结构的最不利受力位置以及荷载的最不利布置方式,在此基础上制定现场车辆加载方式,通过现场实测数据分析,结合有限元模拟结果表明:在施工荷载和正常运营荷载作用下结构较敏感部位结构均未发生超出规范标准值,也未出现结构裂缝。在实际工程设计中采用等同现浇设计方法进行预制叠合综合管廊的设计可以保证结构的安全性。     

温度和车载对钢桥面板疲劳效应的影响分析

在服役环境和荷载作用下,正交异性钢桥面板的疲劳损伤会严重影响到桥梁结构安全。钢桥面板的疲劳荷载效应与温度、车辆荷载之间有着显著的关联性,需要深入研究温度与车辆荷载共同作用对钢桥面板焊接细节疲劳荷载效应的影响。以润扬大桥悬索桥的钢桥面板为研究对象,提出车辆荷载和温度共同作用下疲劳荷载效应的分析方法。为充分考虑温度对铺装层的影响,建立带铺装层的钢桥面板疲劳分析有限元模型。研究随机车辆荷载作用下的疲劳应力时程计算方法,包括车辆荷载作用的随机模拟方法和车辆荷载作用下的疲劳应力时程计算方法。在此基础上,借助标准疲劳车辆荷载模型,研究了温度和随机车辆荷载对疲劳荷载效应的影响。