主桁弦杆盖板栓接处与桥面不等厚对接焊的疲劳性能研究

<正>交异性板整体桥面具备诸多良好性能,正越来越多地应用于高速铁路桥梁建设。由于国内尚无建成高速铁路桥梁的成熟经验,钢整体桥面又是疲劳裂纹高发部位,因此,对其构造细节必须进行充分的分析与研究。其中,主桁下弦杆连接处的盖板与桥面板不等厚对接交叉焊缝构造,是一种栓焊混合结构。该部位由对接焊缝和高强螺栓同时承受外力,应力分布比较复杂。针对其受力特点,设计试验试件,在试验室模拟实桥受力进行静载试验和疲劳试验,对该构造的疲劳寿命进行评估。应用ANSYS有限元软件对该构造细节进行应力分析。最后在有限元分析的基础上,针对该构造疲劳性能较差的薄弱点,提出补强措施。     

钢结构的低温疲劳性能研究进展综述

为明确建筑和桥梁钢结构低温疲劳性能可以进一步研究的内容和方向,从而提出其低温环境下的抗疲劳设计方法建议,从钢材力学性能与断裂韧性、基于材料与构造细节层面的应力疲劳寿命与疲劳裂纹扩展性能等方面,全面综述了国内外学者在钢结构低温疲劳性能方面取得的研究成果。结果表明,低温对钢结构疲劳性能的影响与钢材种类和其所在结构细节等因素有关;钢材疲劳韧-脆转变温度的存在,对钢材疲劳裂纹扩展行为会产生转折性的影响;对低温下建筑和桥梁钢结构的疲劳性能还要从材料、构造细节和构件3个层面,基于S-N曲线和断裂力学的方法,进行系统的理论与试验研究。     

钢筋混凝土梁疲劳弯曲损伤指标的计算方法

目前,国内外主要使用试验的方式研究钢筋混凝土梁疲劳弯曲性能。基于混凝土割线模量损伤与其塑性应变的线性关系,采用混凝土的塑性应变构造了损伤变量,并以此为依据推导了能够用于钢筋混凝土梁的弯曲疲劳全过程分析的损伤指标计算公式。通过与试验结果的比较,证明了该计算方法的适用性和可靠性。     

腐蚀作用下钢箱梁疲劳寿命预测研究

实际运营的钢箱梁不可避免地受到环境腐蚀和疲劳荷载作用,甚至两者作用是同时发生的或是耦合作用的。对钢箱梁的相关疲劳性能的研究中,均未考虑腐蚀环境对钢箱梁疲劳性能的影响。本文以节段式钢箱梁构造为代表,设计出相应的试件。试验研究表明,试件的顶板与U肋焊接区域的各个测点应变变化较大,该区域更容易发生腐蚀疲劳破坏,经过腐蚀后的试件更容易破坏,尤其是经过3%Na Cl腐蚀液腐蚀的试件。试验研究结论可供钢箱梁设计与工程钢箱梁管理参考。     

基于Fe-safe/Verity的钢桥面板焊缝疲劳寿命分析方法研究

为分析钢桥面板的疲劳性能,基于Fe-safe/Verity采用等效结构应力法进行了焊缝疲劳寿命评估可行性验证。综合Fe-safe/Verity的焊缝疲劳寿命分析功能,给出了钢桥面板焊缝疲劳寿命分析的基本流程,并进行了有限元建模和疲劳寿命的试验验证。结果表明:采用基于Fe-safe/Verity的钢桥面板焊缝疲劳寿命分析方法计算出的疲劳寿命与试验结果接近,说明该方法是可靠的;Fe-safe/Verity模块基于等效结构应力理论,可不受网格尺寸限制自动识别有限元模型中的焊缝构造,高效完成焊趾单元的疲劳寿命计算。     

超高延性水泥基复合材料(UHDCC)的疲劳性能试验研究

UHDCC作为一种具有应变硬化和细密裂缝特性的的超高延性纤维混凝土,在长期承受疲劳作用的桥面连续构造上有良好的应用前景。通过6根UHDCC四点弯曲梁的疲劳试验,对UHDCC的疲劳性能进行了研究。试验结果表明:①在疲劳荷载作用下,UHDCC材料具有明显的多缝开裂和延性破坏特征,随着应力水平的上升,裂缝数目也明显增加。②在相同的疲劳应力下,UHDCC材料的疲劳寿命远大于普通混凝土;在200万次疲劳寿命要求下,UHDCC材料的疲劳强度是普通混凝土的3倍以上。     

某铁路车站地下组合结构疲劳适用性的研究

制定了某铁路车站地下通廊组合结构的疲劳荷载、动力系数、疲劳荷载循环次数等参数,并鉴于该结构处于初步设计阶段不具备具体构造细节的特殊情况,开发了一种非常规的疲劳评定方法对其疲劳适用性进行研究。研究结果表明,该车站地下通廊组合结构的疲劳性能能够满足铁路的运营要求,疲劳寿命能够达到100年以上。     

大跨度钢桁梁主桁节点与横梁连接试验研究

对重庆菜园坝长江大桥轨道横梁与整体节点连接细节进行了足尺模型疲劳试验,在实测常应力幅31MPa的200万次疲劳加载后,试验模型未出现疲劳裂纹。疲劳试验结果分析表明,该连接细节应力幅水平较低,疲劳强度满足要求,因此在正常养护情况下此种新式连接构造在桥梁使用寿命期间内不会发生疲劳开裂。     

大跨度斜拉桥正交异性板疲劳试验研究

针对某在建大跨度斜拉桥正交异性板公路桥面，对焊接制造重要部位进行疲劳试验研究。分别得出不同构造细节的S—N曲线方程，然后与设计曲线进行对比，对实际结构的焊接细节疲劳性能进行评价，计算分析结果以及疲劳试验所得的参数可为工程的进一步开展提供依据。     

灰色疲劳试验探讨

本文用灰色系统的观点和方法,在分析影响材料疲劳性能的灰因素的基础上,提出了灰色疲劳性能和灰色疲劳试验等概念,给出了灰色疲劳试验及其数据处理的方法和算例。与传统的疲劳试验相比,本文方法更符合工程实际,具有较大的实用性和可行性。     

灌河桥锚拉板模型疲劳试验研究

灌河特大桥的斜拉索在主梁上的锚固采用锚拉板构造,锚拉板处荷载大,构造复杂,采用焊接连接,疲劳问题较为突出,通过足尺模型试验对这种新型锚固构造进行抗疲劳试验研究。     

斜拉桥锚拉板式索梁锚固结构传力机理及疲劳可靠性研究

针对锚拉板式索梁锚固结构部分区域应力集中严重,疲劳性能不明确等问题,对湛江海湾大桥锚拉板式索梁锚固结构分别进行了足尺比例静载和疲劳模型试验,研究了其结构特点、制造工艺、应力集中程度、塑性区大小和分布、关键构造细节的疲劳性能等。通过有限元计算,对影响结构性能的一些重要参数进行了分析。研究结果表明,该结构部分区域存在一定程度的应力集中,在1.7倍设计荷载作用下个别区域出现了屈服,经循环加载疲劳试验结构关键部位未发现疲劳裂纹,结构的静承载力和疲劳性能均能满足设计要求,并具有一定的安全储备。研究结果为类似结构的设计提供了可靠的参考数据,并对结构参数优化、改善结构受力性能等具有一定的指导意义。     

斜拉桥锚拉板足尺模型疲劳试验

为研究斜拉桥钢主梁与锚拉板采用对接焊形成的“上”字形索梁锚固结构的疲劳性能,进行了锚拉板足尺模型疲劳试验。通过全桥有限元分析确定了疲劳试验的模型设计;综合对比多种疲劳荷载计算方法,确定了试验的疲劳荷载;考虑平均应力对疲劳荷载的影响,确定了疲劳荷载的最大、最小峰值。结果表明:足尺模型历经300万次疲劳加载后,各部位均未发现疲劳裂纹,应力测试结果与有限元分析值吻合良好;“上”字形索梁锚固结构的疲劳性能满足工程要求。     

顶爆作用下锚杆破坏形式及破坏机制模型试验研究

 利用抗爆模型试验,研究在洞室顶部爆炸作用下锚杆的破坏形式,并对锚杆的破坏机制进行分析。根据锚固洞室破坏模型试验,发现锚杆主要有4种破坏形态：锚杆被压弯、螺帽没脱落,锚杆被剪断,锚杆被压弯和拉断并螺帽脱落,锚杆的垫板被翻转。通过对洞室破坏形态分析,得出产生锚杆4种破坏形态主要是由于顶爆作用下,产生的压力分布不均匀,在洞室两侧拱脚部位产生一条或多条很深的剪切裂缝所致。最后,针对锚杆的破坏形态,从锚杆杆体、螺帽及垫板方面提出改进锚杆抗爆能力措施。     

低结合强度下热轧钛-钢复合钢材高周疲劳性能研究

为研究钛-钢复合钢材的高周疲劳性能,对由2mm厚钛合金TA2和8mm厚结构钢Q355采用热轧复合工艺生产的钛-钢复合钢板进行了轴向高周疲劳试验,并通过标准拉伸试验、复合界面剪切试验得到其基本力学性能。基于试验结果,得到了钛-钢复合钢材在应力比为0.1下的疲劳S-N曲线,并与4部钢结构设计标准中针对传统结构钢材的疲劳设计曲线进行对比分析。试验结果表明：所研究的钛-钢复合钢板在拉伸试验过程中具有三阶段断裂模式;尽管剪切试验得到的复合界面结合强度较低,但其疲劳性能依然高于一般单金属结构钢材,使用现有结构钢材的疲劳设计曲线预测钛-钢复合钢材的疲劳寿命过于保守;疲劳强度与抗拉强度比值为0.7,介于钛材和钢材之间;低结合强度界面和结构钢层表面均是潜在的疲劳源,产生两种不同疲劳破坏模式。基于上述研究结果提出了适用于该类钛-钢复合钢材的S-N曲线,可为钛-钢复合钢材在结构工程领域的疲劳设计提供参考,并有利于促进其工程应用。     

疲劳荷载作用下植筋锚固粘结的滑移性能

为研究疲劳荷载对植筋拉拔承载力、粘结应力的影响,设计植筋直径为16~25 mm、锚固深度为10d~25d（d为植筋直径）的10组拉拔试件进行疲劳试验,试件经200万次荷载上限为0.45P_u的疲劳加载后均未破坏,施加静载至破坏。加载过程中测量植筋的应变、滑移和荷载。结果表明：疲劳荷载削弱了承载能力,试件经疲劳荷载作用后极限承载力下降,粘结应力的减小随循环加载次数增加呈对数发展趋势。分析了粘结应力与试件破坏形态的关系。对于拔出破坏的试件,达到一定植筋深度后,胶筋界面的粘结应力是控制试件破坏与否的主要因素。增加植筋直径和锚固深度,粘结应力峰值逐渐降低,沿锚固长度的应力分布曲线趋于平缓,提高了植筋整体受力性能。     

压力分散型抗浮锚杆技术及其工程应用

结合实际工程，对压力分散型抗浮锚杆试验、设计、施工及检测方面的技术难点进行了深入的探讨。压力分散型锚杆，特别是U型环绕承载体锚杆具有良好的耐久性，锚固效率高，有利于地下结构的应力与变形协调，减少工程造价，作为永久性抗浮锚杆具有明显的技术优势。压力分散型锚杆仅在设计荷载下各单元锚杆承担相同的荷载，压力分散型锚杆的张拉试验应采用等荷载同步张拉方法。     

软岩拉力型锚杆单调循环荷载抗拔试验研究

通过实际工程的拉力型锚杆现场抗拔力试验研究,探讨了影响拉力型锚杆极限承载力的因素,为拉力型锚杆的设计计算提供了理论依据。     

斜拉桥锚拉板式索梁锚固区试验模型优化研究

国内外常采用理论分析和模型试验相结合的方式来研究斜拉桥索梁锚固结构的应力特征。以某斜拉桥锚拉板式索梁锚固结构为例,采用桥梁专业计算软件MIDAS CIVIL建立全桥空间杆系模型,确定了索梁锚固区试验模型的选取位置,采用大型通用有限元软件ABAQUS建立选取节段空间板单元模型,经过对比分析,对锚拉板式索梁锚固区试验模型进行了长度、宽度和高度的优化。最终确定的索梁锚固区试验模型不仅满足了实验室场地要求、设备要求和材料的合理利用,还保持了与原桥的高度相似性,保证了后续试验的可行性。     

建筑结构钢材Q390GJD的疲劳性能试验研究

为研究结构钢的疲劳性能,促进GB 50017—2003《钢结构设计规范》关于结构钢设计条文的进一步完善和结构钢材的更广泛应用,并为今后的相关研究提供参考。通过常规试验方法对Q390GJD钢材光滑板试件进行轴向拉伸疲劳试验,测绘出能够描述其疲劳性能的S-N曲线,并用电子显微镜观测到试件疲劳破坏后的断面特征。试验结果表明:对于所研究的该批次Q390GJD钢,其疲劳性能相对于疲劳荷载非常敏感,根据试验得出的S-N曲线,该批试件在N为2×10~6次疲劳破坏时的最大应力为258.75MPa。根据试验得出的S-N曲线取95%的保证率,相应的最大应力值应为218.68MPa,高于根据GB 50017-2003计算出的相应值154.88 MPa。Q390GJD疲劳试验试件在较高应力幅下的疲劳裂纹起源于试样表面的某种缺陷,在较低应力幅下的疲劳裂纹起源于大尺寸的夹杂物;疲劳扩展区断口微观形貌可观测到疲劳辉纹和微孔空穴,瞬断区断口形貌具有典型的韧窝特征。