移动荷载作用下钢吊车梁的行为参数研究

钢吊车梁的研究多集中于理论和模型试验研究,为了弥补了钢吊车梁在实测研究中的空白,进行了重级工作制下钢吊车梁受力性能的实测研究。在吊车满载、额定荷载、空载3种荷载工况下,对某炼钢厂连铸车间正在服役的4根跨度不同、轨道偏心距不同的钢吊车梁进行了现场动态应变测试。测试结果表明:采用直角式和变截面圆弧式吊车梁,其支座端有应力集中现象,在吊车频繁运行的情况下,容易产生疲劳裂纹。变截面圆弧式吊车梁在变截面圆弧处易出现径向、切向疲劳裂纹;对于直角式变截面支座,在满足一定构造要求的前提下,其抗疲劳性能优于变截面圆弧式支座。对实际工程中需采用变截面的吊车梁,建议采用直角式突变支座。在偏心移动荷载往复作用下,钢吊车梁上翼缘与腹板连接处,主应力及剪应力的循环作用是该处容易形成疲劳损伤的原因之一。     

钢吊车梁直角式突变支座插入板端部疲劳性能研究

钢吊车梁直角式突变支座在工业厂房中广泛应用,工程经验表明钢吊车梁直角式突变支座插入板端部与腹板连接焊缝易出现疲劳裂纹,且通过有效的点检制度可以避免灾难性的事故发生。开展了钢吊车梁直角式突变支座缩尺模型的疲劳试验,得出该类连接的应力幅-疲劳寿命(S-N)曲线,确定了疲劳裂纹的初始位置为小圆孔下侧。通过截面参数分析得出,小圆孔处应力集中系数与插入板板厚呈正线性相关、与圆孔直径呈负线性相关。采用VCCT法和网格重划分技术,针对钢吊车梁直角式突变支座插入板端部开展了疲劳裂纹扩展模拟,明确了该类构件的疲劳裂纹扩展模式。结合S N曲线法、概率断裂力学法,建立了适用于钢吊车梁直角式突变支座的插入板端部的概率损伤容限分析方法,分析得到在不考虑荷载、断裂韧度随机性时,其疲劳寿命不拒绝服从对数正态分布。     

变截面吊车梁直角突变式支座的构造

变截面吊车梁的疲劳破坏与变截面的支座构造紧密相关。根据变截面吊车梁两种直角突变式支座构造的疲劳性能研究结果,讨论变截面吊车梁直角突变式支座节点的合理构造,并推荐其中一种疲劳性能好、经历过工程实践检验而可广泛推广应用的支座节点构造。     

钢吊车梁直角式突变支座疲劳性能研究

钢吊车梁直角式突变支座在工业建筑中应用广泛,然而缺乏该类连接的疲劳强度评估数据。通过回顾直角式突变支座的演化历史,基于有限元分析,研究了截面参数对直角式突变支座应力集中区域的影响;通过缩尺模型疲劳试验,得出适用于该类构件疲劳强度评估的S-N曲线,直角式突变支座插入板与封板连接焊缝的疲劳强度相对于200万次的允许应力幅为80. 2 MPa,与GB 50017—2017《钢结构设计标准》中的第Z7类相似。     

直角突变式吊车梁支座受力性能分析

以某厂房直角突变式吊车梁应力测试为工程背景,由于厂房原有结构存在限制,梁端头截面高度不能做到足够大,吊车吨位大、工作繁重,故对其直角突变式吊车梁支座受力性能进行了有限元分析。结合实际应力测试和有限元计算数据,比较和探讨截面突变处的局部应力状态和力学性能,进一步了解直角突变式吊车梁端头的疲劳敏感区以及此类吊车梁的疲劳性能。     

重型钢结构厂房吊车梁更换改造的设计分析

直角式截面突变吊车梁在实际使用中出现了普遍性的疲劳裂缝,着重分析了该吊车梁开裂的原因,并对变截面直角式突变吊车梁与变截面圆弧式突变吊车梁进行了比选研究及有限元模型分析,阐述了两类变截面吊车梁的局部应力状态。分析结果表明,三腹板变截面直角式吊车梁最大应力幅较高,易引起明显的应力集中,而三腹板变截面圆弧式吊车梁最大应力幅最低,安全可靠性较高。最终提出了三腹板变截面圆弧式吊车梁的改造方案及设计控制的主要指标,满足了厂房各项设计要求。     

钢吊车梁直角式突变支座疲劳性能试验研究

通过对铜吊车梁直角式突变支座双向荷载的静力和疲劳试验，研究了突变支座各板件的应力状态；讨论了荷载循环次数对突变点附近腹板应力的影响；对这种吊车梁的疲劳破坏特征也作了较详细的描述，提出了设计施工中应当采取的技术措施。     

直角突变式支座薄腹钢吊车梁疲劳性能评估与加固技术研究

设直角突变式支座的薄腹钢吊车梁，在吊车荷载作用下，腹板平面外变形产生的弯曲应力导致吊车梁腹板的疲劳性能明显降低。实际工程中的直角突变式支座薄腹吊车梁，在插入板端部位置的腹板沿竖向产生疲劳裂纹，裂纹长度最大达到300 mm,继续开裂会严重威胁生产安全。通过实测开裂的直角突变式支座薄腹吊车梁的动态应力、欠载效应的等效系数及平面外动态变形，得出吊车运行频繁程度和插入板端部切角弧度是影响插入板端部位置腹板疲劳强度的关键因素。采用有限元法和疲劳裂纹扩展分析技术，对直角式突变支座薄腹吊车梁插入板端部的腹板开展了拟静态疲劳裂纹扩展模拟，得出裂纹长度与应力强度因子的关系曲线。提出了适用于直角突变式支座薄腹吊车梁的钢板高强螺栓加固和“贝壳板”焊接加固两种加固方法，并对比分析了两种加固方法的有效性。证明钢板高强螺栓加固和“贝壳板”焊接加固均可有效降低裂纹尖端的应力强度因子，提高直角突变式支座薄腹钢吊车梁疲劳强度。     

三腹板圆弧过渡式支座钢吊车梁疲劳试验研究

变截面钢吊车梁支座的疲劳问题一直是我国冶金工业建筑的研究热点之一,2013年针对"久治不愈"的变截面钢吊车梁疲劳问题,提出了三腹板圆弧过渡式变截面支座。针对三腹板变截面支座开展了缩尺模型疲劳试验研究,探索了该类变截面钢吊车梁的疲劳裂纹萌生位置及疲劳强度。基于等效峰值应力法,对比分析了三腹板圆弧过渡式变截面支座边腹板焊根、焊趾处的应力水平,应力集中程度等,证明了等效峰值应力法适用于该类变截面支座边腹板单面坡口角焊缝的疲劳性能分析,并结合试验结果得出基于等效峰值应力法的疲劳强度S-N曲线。     

几种钢吊车梁变截面支座抗疲劳性能的对比分析

用有限元法完成了梯开过滤式支座、圆弧过渡式支座及直角突变式支座钢吊车梁在同一条件下的应力，变形分析；由各受试梁的应力场分析，找出了支座应力分布规律的差异和疲劳裂纹敏感区；由各单元高斯积分点的应力值和应力集中系数分布曲线，捕捉到了疲劳裂纹首发点的位置。     

Ingenieurmodell zum ungewöhnlichen Tragverhalten einzelliger Rechteckkästen mit linear veränderlicher Bauhöhe unter Torsionsbeanspruchung

Simplified calculation model for the exceptional load carrying behaviour of tapered box girders with rectangular cross section under torsion. Prismatic box girders get almost shear stresses due to torsional loading, if diaphragms are situated at the points of loading. Tapered box girders in contrast get high warping normal stresses with different shear stress distributions. The normal stresses can't be ignored, because they are necessary for equilibrium. In this paper firstly the exceptional behaviour is presented, based on some examples. Then an engineering model is shown to calculate the normal and shear stresses with their distributions along the girder and along the cross section. Moreover formulas for the estimation of the deformations – twist and warping deformations – are presented. The accuracy of the engineering model was checked based on comprehensive FE‐calculations.     

短深大板梁承载性能与破坏模式研究

短深大板梁常在钢结构工业厂房中用于支撑重型设备,这类构件跨高比通常在5左右。由于腹板跨高 比较大,其抗剪承载能力对构件的整体承载力性能有很大影响。然而,现有设计方法对剪力比大于0.5的构件 考虑不足。为此,设计完成了4个短深大板梁试件的静力加载试验,并验证了相应的有限元模拟方法。试验及 有限元分析结果表明,大板梁主要有两类破坏模式,分别称做“弹塑性整体失稳破坏”和“腹板局部失稳破 坏”。由于板梁构件具有明显的局部-整体相关性,现有的截面分类设计方法及其遵循的“单一板件准则”针 对其适用性较差。结合钢结构构件设计的发展,将构件分类设计方法拓展到了短深大板梁的范围。建议首先 根据构件的设计参数预测构件的破坏模式,然后采用相应的承载力计算方法进行设计。     

变截面箱形梁桥剪滞效应的近似计算方法

本文在等截面连续箱形梁桥剪滞效应变分法的基础上,通过对影响截面剪滞系数诸要素的分析,提出了一种以当量等截面代替变截面连续箱梁的近似计算方法,以期为变截面箱形连续梁桥的工程设计提供一种简单、有效的计算方法.     

Fatigue life prediction of existing crane runway girders

In this study, fatigue life of crane runway girders of a steel mill structure was investigated. Load spectra were generated based on former crane operation records. Detailed finite element models of the crane runway girders were prepared using shell and beam elements. Quasi-static load tests were conducted with the help of overhead cranes that travelled with crawling speed. Strain data was collected by using transducers mounted on preselected locations of the crane runway girders. These data were then used to refine the finite element models. Numerical analyses by means of the calibrated finite element models were performed to evaluate the remaining fatigue life. It was found that due to lack of continuity of vertical stiffeners to upper flange, fatigue life of the crane girders is exceeded. To overcome this problem, fillet welding of the stiffeners to flanges is suggested and this modification is verified by carrying out necessary calculations for the updated detail.     

碳纤维布加固预应力混凝土吊车梁的设计方法

针对预应力混凝土吊车梁存在的问题,结合实际工作条件和结构所处的环境,对其提出初步处理方案。通过对初选方案对比和优选,并结合使用要求,确定采用粘贴碳纤维布方案对吊车梁实施加固。在详细介绍用碳纤维布加固鱼腹式T形截面预应力混凝土吊车梁的设计要点和方案的基础上,给出正截面受弯和斜截面受剪补强加固的计算方法,并提出相应的施工方法以及具体构造措施。加固处理后吊车梁的各项技术指标均达到了设计要求,效果良好。研究成果可为类似工程的应用提供理论和方法上的参考。     

实腹式钢吊车梁的设计及应用分析

系统地介绍了钢吊车梁的设计计算、截面选择及大跨度吊车梁的支座截面形式等,并结合工程实例,简单地比较了吊车梁跨度与用钢量的关系,使大家对实腹式钢吊车梁的设计和构造有了初步的了解和认识。     

沈抚新城“生命之环”钢结构安装施工技术

沈抚新城"生命之环"结构新颖复杂,主体结构为三角形变截面钢管桁架组成的指环形体系,具有结构超高、形体新颖、结构复杂等特点。基于这些特点,采用超大型履带式起重机进行大节段预拼及吊装,格构式钢支撑作为承重结构,大跨度跨中段整体提升的钢结构施工技术路线。并通过全过程施工仿真分析,预测建造过程中结构的应力和位移,并使施工完成后的结构受力和变形趋于设计状态,为合理施工提供技术支持。     

Strengthening multiple span simply-supported girder bridges using post-tensioned negative moment connection technique

A post-tensioned negative moment connection technique is proposed to strengthen old multiple span simply-supported T-section reinforced concrete (RC) girders. In this technique, old concrete is removed from girder ends and flanges, a diaphragm is placed between the two adjacent girder ends over the interior support and negative moment steel strands are installed in new cast-in-place concrete and post-tensioned to make continuity. A total of six two-span simply-supported T-section RC girders were cast and five of them strengthened using the provision of the proposed post-tensioned negative moment connections. Both laboratory tests and nonlinear finite element (FE) analysis were conducted to investigate the structural performance of the strengthened RC girders. The moment redistribution in the strengthened continuous RC girders was also measured and is discussed. It is shown that the proposed post-tensioned moment connection technique can reliably transfer the negative moment over the support and markedly increase member stiffness and the load-carrying capacity of existing multiple span simply-supported RC girders. The validity of the FE analysis was also demonstrated through comparisons with experimental results.