港珠澳大桥正交异性钢桥面板疲劳特性研究

由结构体系和受力特性共同决定,疲劳问题是正交异性钢桥面板应用和发展所面临的重要课题。以典型的正交异性桥面板钢箱梁桥——港珠澳大桥为研究对象,通过足尺试件模型对5类重要的正交异性钢桥面板疲劳易损部位进行试验和理论研究。选取最易发生疲劳损伤的梁段作为模型设计的依据,针对各关键疲劳易损部位设计4组共8个足尺疲劳试件模型;对设计寿命期内各疲劳易损部位的疲劳特性进行试验验证,在此基础上选取典型疲劳易损部位进行疲劳损伤及疲劳性能试验,建立基于理论模型和弹塑性断裂力学的疲劳损伤裂纹扩展模拟方法。研究结果表明:港珠澳大桥正交异性钢桥面板的疲劳性能满足设计要求;正交异性钢桥面板疲劳易损部位的疲劳性能存在较大差异;疲劳裂纹附近区域的应力分布随裂纹的扩展而不断发生改变,可据此判别裂纹的萌生并监测其扩展;所提出的方法适用于待研究疲劳易损部位的疲劳寿命评估。     

斜拉桥钢箱梁的检测与修复方法综述

通过调研与分析,总结了斜拉桥钢箱梁桥面板的病害特征及病害成因。结合当前常用的检测技术,提出了钢箱梁桥重点检测的部位和检测周期,并归纳了斜拉桥钢箱梁的检测方法。针对斜拉桥钢箱梁桥面板易出现病害的问题,建议把原铺装层改用超高性能混凝土(UHPC)铺装层,运用该方法对改善斜拉桥钢箱梁桥面板的整体刚度和受力情况具有良好效果。     

钢-聚氨酯夹层桥面横隔板切口应力分析

钢箱梁弧形切口疲劳开裂是最常见的疲劳病害问题之一,该处容易造成应力集中。为解决这一问题,本文提出使用新型钢-聚氨酯夹层桥面板(简称"SPS桥面板"),通过分别建立使用钢桥面板和夹层桥面板的钢箱梁节段模型,比较两者在整体结构的应力、弧形切口周边应力,结果表明夹层桥面板的使用显著降低了弧形切口应力,有利于缓解疲劳开裂风险。     

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。     

基于热点应力法的正交异性钢桥面板疲劳分析及验算

为了更加准确地评估钢桥面板的疲劳性能,提出基于热点应力法的钢桥面板疲劳分析及验算方法。该方法针对所分析的正交异性钢桥面板,首先利用有限元软件建立桥面系模型,然后采用热点应力法得到验算部位的应力历程,最后根据泄水法计算相应的热点应力幅并进行疲劳验算。以某三塔四跨双层钢桁梁悬索桥为例,针对该桥采用的正交异性钢桥面板,利用本文提出的方法开展了钢桥面板疲劳有限元分析及验算。结果表明:对于所选取的4种钢桥面板典型疲劳细节,其最大应力幅均低于对应的常幅疲劳极限,说明该桥采用的正交异性钢桥面板的疲劳性能满足设计要求。     

孟加拉国36.6m跨贝雷桥静载和疲劳试验

孟加拉国36.6m跨贝雷桥是1座在HD200型贝雷桥基础上改进的简支装配式公路钢桥,通过静载和疲劳试验研究该桥的承载能力和疲劳寿命。试验结果表明:在设计活荷载作用下,该桥挠跨比为1/830,横梁、上下弦杆、斜竖杆和桥面板的应力均满足规范要求;在1.5倍设计活荷载作用下,各杆件单元应力均未超过钢材的屈服强度。该桥下弦杆销钉在工作应力幅作用下,疲劳寿命可以达到200万次。孟加拉国36.6m跨贝雷桥的承载能力和疲劳寿命能够满足使用要求。     

基于多失效模式损伤度相容的钢桥面板抗疲劳设计方法

疲劳荷载是决定正交异性钢桥面板疲劳寿命的外因,重载条件下钢桥面板的短寿问题尤为突出。多构造细节和多疲劳失效模式是钢桥面板疲劳问题的基本属性,其疲劳性能由构造细节疲劳寿命最短的疲劳失效模式决定。考虑剪切结构应力的疲劳寿命效应,基于疲劳裂纹扩展速率与疲劳寿命间的相关关系规律,提出了同时适用于钢桥面板多构造细节和多失效模式疲劳性能评估的广义等效结构应力法,实现了相关构造细节和失效模式疲劳抗力指标的统一表征;进而以构造细节为单位,将钢桥面板结构划分为多级子系统,提出了疲劳损伤累积相容性指标,建立了基于多失效模式损伤度相容的钢桥面板抗疲劳设计方法;在此基础上以有效延长重载条件下钢桥面板的疲劳寿命为主要目标,对三类钢桥面板结构的疲劳性能进行了理论分析和疲劳试验研究。研究结果表明：所提出的广义等效结构应力法适用于钢桥面板各构造细节及其相关失效模式的疲劳性能评估,通过所提出的方法能够准确确定钢桥面板的主导疲劳失效模式;所提出的基于多失效模式损伤度相容的钢桥面板抗疲劳设计方法,可为有效提高钢桥面板的疲劳寿命提供科学依据。     

公路钢箱梁桥面板施工新技术初探

随着公路工程建设规模不断扩大,新型钢箱梁桥面板施工工艺技术应用日渐广泛。论文分析了公路钢箱梁桥面板的构造,并提出有关的改进措施建议;分析了公路钢箱梁桥面板施工工艺;明确了试件设计和制造过程中需要考虑的相关内容,从测点布置、疲劳试验、静载试验几个方面对有关的试验情况进行阐述,分析了竖向挠度、疲劳强度、局部应力3方面的试验结果。     

正交异性钢桥面板横隔板切口疲劳应力分析

以正交异性钢桥面板横隔板切口疲劳应力为研究对象,采用六种横隔板切口形式,以某钢箱梁桥为例,利用abaqus有限元分析软件分别建立三维板壳有限元模型。建模时对横隔板切口部位的网格进行细化,以确保计算结果足够精确。分析在最不利荷载作用下,横隔板切口部位产生的面内外应力对疲劳应力的影响。结果表明影响横隔板切口位置疲劳性能的主应力主要由面内应力决定的;日本采用的横隔板切口形式的切口尺寸最小,该细节受到到的面内应力最小,疲劳性能最好,为正交异性钢桥面板横隔板设计提供参考。     

正交异性钢桥面板U形肋与横隔板连接处弧形缺口几何参数优化研究

纵肋与横肋交叉连接处弧形缺口的疲劳裂纹是钢箱梁正交异性钢桥面板最典型的疲劳裂纹之一。该部位受力复杂,欧洲、日本和美国规范基于不同的侧重点,针对该构造细节的设计建议差别较大。通过精细化的有限元计算,对钢箱梁正交异性钢桥面板U形肋与横隔板交叉连接部位横隔板腹板上弧形缺口的形状、弧形缺口高度等进行参数分析,比较横隔板腹板上弧形缺口构造细节的合理性,选定最优设计几何参数。     

基于断裂力学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,导致钢桥面板出现疲劳开裂现象。为研究某城市桥梁钢桥面板的疲劳寿命,建立钢桥面板有限元模型,选取钢桥面板4种典型疲劳细节,根据实测所得到的城市车辆荷载频值谱,计算得到相应的应力历程和应力谱。基于线弹性断裂力学理论,对这4种疲劳细节进行疲劳寿命分析,结果表明:在桥梁设计基准期内钢桥面板不会发生疲劳破坏。     

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。     

正交异性钢桥面板足尺节段疲劳模型试验研究

<正>交异性钢桥面板疲劳问题突出,试验研究是评估其疲劳性能并揭示其疲劳特性的重要途径。以港珠澳大桥钢箱梁为研究对象,通过足尺节段模型对于正交异性钢桥面板的疲劳强度及其疲劳性能评估的关键问题进行试验和理论研究。采用足尺节段模型对多个关键疲劳易损部位进行疲劳试验研究;通过多点异步加载模拟行车效应对于结构疲劳特性的影响;采用在模型不同位置加载的方式验证各关键疲劳易损部位在设计寿命期内的抗疲劳安全性;在此基础上对于重要疲劳易损部位的疲劳性能进行试验和理论研究,探讨关键疲劳易损部位的疲劳强度及其疲劳性能评估的名义应力法和热点应力法。研究结果表明,港珠澳大桥正交异性钢桥面板的疲劳性能满足设计要求且有一定的安全储备;各关键疲劳易损部位的疲劳特性和疲劳强度存在显著差异,热点应力法适用于正交异性钢桥面板关键疲劳易损部位的疲劳性能评估。     

钢桥面板疲劳病害模糊综合评定方法研究

针对我国钢箱梁疲劳损伤问题,展开评价方法的研究,将模糊综合评定法应用于钢箱梁疲劳病害的评定。在现有疲劳评价方法分析基础上,结合钢箱梁疲劳病害多因素影响特点,建立钢箱梁疲劳病害评定指标体系,包括疲劳裂纹长度、裂纹增长速率、疲劳位置腐蚀程度、疲劳构造细节受力情况以及桥梁的在役时间。针对每个指标,通过工程实测数据及理论分析,划分5个等级并给出了相应分值。运用模糊数学理论和层次分析法,建立模糊综合评定模型,并通过实例评定,为钢桥面板疲劳病害的安全评估提供了计算步骤和过程。     

正交异性钢桥面板疲劳性能的影响分析

正交异性钢桥面板由于重量轻,极限承载力大,适用范围广,已广泛应用于大跨度公路桥梁钢箱梁。作为全焊接结构,由于其复杂的几何结构,在车轮载荷下的独特力性能,焊接操作引入的残余应力和焊接缺陷等导致正交异性钢桥面板疲劳开裂现象突出。在本文的研究中,首先分析了正交异性钢桥面板的力学特性和疲劳影响因素,然后提出了疲劳修复方法。     

佛陈扩建桥钢-RPC组合铺装钢箱梁桥振动测试与模态识别

结构动力特性反映了桥梁质量和刚度分布特征,是桥梁动力分析的重要参数。为获得钢-RPC组合铺装正交异性桥面板钢箱梁桥的模态特征,了解桥面铺装刚度增大带来的结构整体刚度变化,采用基于参考点的环境激励法,通过在佛陈桥钢箱梁内布置多个测点,进行分批次测量,采用峰峰值拾取的方法识别了该桥多阶模态参数,测试的振型具有较好的合理性。     

钢桁梁桥剩余疲劳寿命评估

通过对某钢桁梁桥构件的疲劳试验和对该桥的剩余疲劳寿命的理论分析，作出符合实际的疲劳安全状态评估。     

大跨度体外预应力钢-混凝土组合梁桥跨越城市主干道施工技术

以跨越某城市主干道的大型预应力钢 混凝土组合箱梁桥为例,介绍该桥型钢箱梁制作、跨越大型城市干道安装拼接、现浇桥面板、体外预应力施工等方面的施工组织和施工技术要点与难点。     

钢混凝土组合梁混凝土桥面板冬季养护与施工探讨

在钢梁桥面板混凝土冬季施工养护中，如果采用类似现浇梁的冬季养护方法，设置大型棚架存存费用高、安全性差、不节能环保等弊病。分析了钢箱梁混凝土桥面板冬季养护的困难，以北京某钢梁混凝土桥而板养护为依托．对电加热冬季养护技术进行了探讨与实践，总结了经验，供类似工程参考。     

试述公路钢箱梁桥面板施工新技术

结合公路钢箱梁桥面板施工技术工程实例,介绍了钢桥面板的构造与正交异性钢桥面板构造的改进内容,分析了公路钢箱梁桥面板施工新技术,并进行了试件的设计、制造及试验概况的研究,提出了试验结果的分析,为之后的公路钢箱梁桥面板施工新技术探讨提供参考。