高速铁路钢桁梁桥正交异性整体钢桥面板有效宽度的计算原则

对比现有国内外钢桥设计规范中计算钢桥面板有效宽度的计算方法和公式。分析普通铁路钢桁梁桥纵横梁明桥面系和高速铁路钢桁梁桥正交异性整体钢桥面系传力途径和受力特点的不同。得出现有规范中的公式只能计算平面受弯构件,如简支梁和连续梁的有效宽度,不适用于正交异性整体钢桥面系杆件的结论。在上述基础上,提出了计算正交异性整体钢桥面板有效宽度的原则。     

大纵肋正交异性组合桥面板混凝土结构层的有效宽度研究

大纵肋正交异性钢桥面板在疲劳性能和经济性等方面具有突出优势,但局部强度不足的问题突出,在钢桥面板上设置混凝土结构层而发展的大纵肋正交异性组合桥面板,是有效改善新型大纵肋正交异性钢桥面板关键疲劳易损部位抗疲劳性能的新型结构体系。大纵肋正交异性组合桥面板在剪力滞效应的影响下,混凝土层纵向应力沿横向分布不均匀,有效宽度是该类结构设计和计算的基本参数。文章建立大纵肋正交异性组合桥面板参数化有限元模型,研究荷载形式、刚性铺装厚度、刚性铺装材料强度、跨中横隔板等因素对混凝土结构层在弹性极限状态下有效宽度的影响。研究结果表明:在不同的加载模式下,有效宽度沿梁跨表现出不同的变化规律;混凝土强度等级和混凝土厚度对有效宽度的影响不显著;跨中设置横隔板能够在一定程度上改善横隔板附近区域混凝土结构层的剪力滞效应。     

大尺寸纵肋顶板-U肋构造细节的受力分析

为研究正交异性钢桥面板横隔板无外切口大尺寸U肋-顶板焊接构造细节的疲劳性能,建立有限元模型,计算得到该构造细节在轮载作用下的应力随轮载位置变化的规律和相应应力幅,并与传统尺寸正交异性钢桥面板的受力情况进行对比。研究表明:大尺寸U肋正交异性钢桥面板的应力影响线较长,受力性能与传统正交异性钢桥面板有差别;当轮载作用在U肋上方面板的面积越多时,构造细节的应力越大;构造细节面板处的面外弯曲应力较大,而U肋腹板处的面外应力很小。     

正交异性钢桥面铺装层疲劳寿命的断裂力学分析

计算和分析正交异性钢桥面铺装层表面裂缝应力强度因子,在此基础上应用Paris扩展公式预测铺装层疲劳寿命。将奇异单元布置在铺装层表面裂缝前沿,建立正交异性钢桥面系三维断裂力学有限元模型,计算铺装层表面裂缝的应力强度因子;分析裂缝应力强度因子随轴载作用位置的变化规律,确定了带裂缝铺装层轴载作用的最不利荷位;以最不利荷位作为轴载作用的标准荷位,计算应力强度因子随裂缝扩展深度的变化,并数值拟合得到了应力强度因子与裂缝深度的关系式;将应力强度因子的深度关系式代入Paris公式,积分得到铺装层的疲劳寿命。计算结果表明,基于钢桥面铺装层带裂缝工作的事实,应用断裂力学方法预测钢桥面铺装层疲劳寿命是可行的。     

钢桁架作为箱梁横隔板的研究

采用钢桁架代替箱梁混凝土横隔板的办法,可以解决箱梁跨中的混凝土横隔板自重大,施工不易控制,容易开裂的问题。计算采用横隔板及顶板前后各一部分截取出来的隔离体为模型,把将横隔板看作简支梁、悬臂梁或连续梁,进行恒载和活载分配,得到内力后根据允许应力法计算桁架强度,由此得到钢桁架作为箱梁横隔板一般计算方法。     

基于车辆荷载加载的正交异性钢桥面板的有限元分析

主要是对典型的公路正交异性板钢桥面板在公路标准车辆荷载作用下的应力进行分析。基于ANSYS软件,进行参数化建模和精细有限元分析,初步确定正交异性板钢箱梁合理构造细节,并通过有限元仿真计算,获取正交异性板钢箱梁桥构造细节的受力特性。     

铁路正交异性钢桥面疲劳验算

针对某铁路钢桁梁柔性拱桥正交异性钢桥面的疲劳问题,建立了正交异性钢桥面有限元计算模型。通过计算分析,将钢桥面受拉应力最不利位置确定为疲劳检算点,对桥面施加高铁和客运专线列车运行的模拟荷载。通过有限元计算,得到钢桥面各检算点的应力时程曲线及最大应力幅,用AASHTO和Eurocode 3规范进行疲劳验算。结果表明:该钢桥面各疲劳检算点满足AASHTO和Eurocode 3规范的相关疲劳强度规定,在运营期内该钢桥面满足疲劳设计要求。     

包兰线丰济渠桥桥梁检测及运营对策

包兰线丰济渠桥是由加拿大制造,其桁梁由英国制造,建国后通车,无技术档案,高跨比大,超静定结构,并且从未进行过常规综合检定试验,故此次常规综合检定试验十分必要,论文介绍了该桥梁的承载能力验算、静载试验及动载试验。经验算全桥最低承载系数为0.992,由中纵梁跨中弯矩控制,不满足中华人民共和国铁路标准活载,简称"中-活载"要求,但满足运行活载0.912的要求。静载试验测试结果表明,桥梁强度及竖向刚度满足要求。动载试验测试结果表明,桥梁横向刚度及其他各项动态指标均满足要求。     

正交异性板不锈钢复合钢桥面板加工关键技术

正交异性钢桥面板以其优越的性能,目前被广泛应用于国内外大跨度桥梁中。文章以合肥铁路枢纽南环线钢桁柔性拱桥为例,重点介绍在加工正交异性不锈钢复合钢桥面板过程中,为满足设计要求而采用的新工艺和关键技术,供今后类似桥梁加工提供经验。     

某跨铁路线路人行天桥设计

对跨铁路线路天桥钢结构主体部分进行设计总结。介绍了该工程的设计主要原则、荷载组合、截面设计、强度刚度验算及混凝土楼面对结构竖向刚度影响。结构主要采用有限元软件MIDAS/GEN2014进行计算分析,结构的各杆件的应力比、位移均能满足规范的设计要求,通过对比发现混凝土楼板对于结构的竖向刚度有一定影响,楼板按照板单元加到模型中相对于楼板折算成荷载加到模型中,前者竖向频率明显高于后者。     

不锈钢复合钢板在铁路钢桥上的应用技术

我国高速铁路钢桥均采用正交异性板钢桥面有碴线路。为提高钢桥面的防腐与使用寿命,合肥铁路枢纽南环线钢桁梁的桥面板采用了具有较高的强度、塑性、韧性、疲劳性能及优良抗腐蚀性能的321-Q345q-D不锈钢复合钢板。针对钢桥面系结构设计特点及制作与安装工艺需要,依据TB10212-2009《铁路钢桥制造规范》、GB/T13148-2008《不锈钢复合钢板焊接技术要求》,对321-Q345q-D不锈钢复合钢板进行焊接工艺试验,其试验结果(数据)均满足设计与施工要求。经对不锈钢复合钢板的钢桥面制作与安装实践,对铁路钢桥推广应用不锈钢复合钢板提出改进建议。     

基于ANSYS的钢桁桥变形和强度分析

以64m双线铁路钢桁梁桥为背景,用ANSYS对双线钢桁桥进行了建模分析,并对该钢桁梁桥在几种工况组合作用下的强度、变形作了详细分析,结果表明：该桥纵粱和横梁的整体挠度和内力满足桥梁设计的安全要求。     

单向预应力UHPC连续箱梁桥面体系优化设计研究

为方便布置体内预应力束和进一步改善桥面板受力状态,对大跨单向预应力UHPC (Ultra-high Performance Concrete)连续箱梁桥的桥面体系进行优化设计,提出新型正交异性UHPC矮肋板桥面体系方案。以广东省某桥为工程背景,进行了基于正交异性UHPC矮肋板桥面体系方案的UHPC箱梁结构试设计并开展相关的试验研究。结果表明：①与矩形桥面板方案相比,优化的正交异性UHPC箱梁矮肋板桥面体系自重可减少17.0%,并可在矮肋板纵肋处方便地布置体内束;与华夫桥面板方案相比,可在不明显增加桥面体系自重的前提下,大幅减小桥面板的纵向应力,降幅可达46.8%;②基于正交异性UHPC矮肋板桥面体系的UHPC箱梁方案试设计整体计算满足受力要求,桥面体系计算中标准组合作用下桥面板最大纵向拉应力2.66MPa,横隔板最大横向应力6.09MPa;③试验及计算结果表明,矮肋板试件初裂名义应力8.84MPa,抗裂设计名义应力限值10.70MPa,UHPC箱梁横隔板上弦板底面横向应力达到8.43MPa时仍处于线弹性受力阶段,表明试设计方案能满足设计要求。     

大跨斜拉桥钢箱梁正交异性桥面详细应力计算和桥面优化研究

正交异性钢桥面箱梁广泛应用于大跨斜拉桥,顶板厚度和纵肋规格是最重要的结构参数。为研究正交异性钢桥面结构设计关键参数对受力的影响,以广东省江顺大桥主跨700 m混合梁斜拉桥为研究对象,建立大规模全桥结构组合有限单元模型;选取桥面U肋板厚和顶板厚两个关键参数作为变量,考虑这两个厚度的不同组合,采用标准车辆荷载、超重车辆荷载、标准疲劳车辆荷载和欧洲LC标准荷载分别作用在主车道和重车道上,对比计算了22种荷载工况,通过计算详细了解不同参数变化时桥面结构的详细应力分布和控制应力的变化。     

纵肋-横隔板弧形切口应力响应的面外特征研究

为获得正交异性钢桥面板横隔板弧形切口母材在典型轮载作用下的应力响应的面外特征,开展了随机车流下正交异性钢桥面板弧形切口应力监测和分析。研究表明:一辆卡车通过横隔板弧形切口将产生与轴组数量对应的应力幅,其应力响应不能分辨轴组内单轴;在超载卡车作用下横隔板弧形切口将产生很大的应力响应,应力峰值可能会大于钢材的容许应力,而此时弧形切口处于双向受压状态,活载应力幅为压应力幅;研究同时发现,横隔板会受到面外弯曲作用,靠纵肋-横隔板焊缝下端越近,其面外变形越大,产生的面外应力越大。     

单箱单室波形钢腹板组合箱梁的扭转效应分析

依据乌氏第二理论,推导出波形钢腹板组合箱梁的扭转控制微分方程,采用初参数法,求解了两个截面的翘曲应力,研究表明,波形钢腹板按正交异性板考虑计算出跨中混凝土底板扭转翘曲正应力与弯曲正应力比值达33%,1/4跨波形钢腹板扭转翘曲剪应力与弯曲剪应力比值达47%。     

钢桁桥变截面箱形杆件轴心受压稳定性试验研究

为了解变截面箱形杆件的稳定性能,以某钢桁桥的变截面箱形弦杆为原型,进行1∶4缩尺后制作成轴心受压杆件进行模型试验(模型两端模拟为铰接),同时采用有限元法对杆件失稳过程中的变形、应力和破坏形态进行分析研究。结果表明:杆件最大水平位移靠近小截面端0.3L处,杆件沿弱轴整体失稳,失稳位置偏小截面端,部分板件发生翘曲;板件横隔板位置未发生翘曲。因此,对长细比小于50(按小截面端计)的箱型变截面杆件,建议采用小截面端的截面属性进行稳定性验算。同时建议不带加劲肋的箱型变截面杆件在变截面位置应设置横隔板或加劲肋,以提高板件的局部稳定。     

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。     

浅谈T梁静载弯曲试验方法及应用

本文介绍铁路客货共线后张法预应力简支T梁静载试验,通过对试验方法进行阐述,结合具体案例,计算出基数级及静活载级下的加载值,进而推断出各活载级下的加载值,并通过2个循环的加载,得出实际跨中挠度值与理论挠度值比较,满足设计要求。     

对正交异性钢桥面板构造抗疲劳设计方法的分析

国内近年来正交异性整体钢桥面体系不仅在公路钢桥,而且在铁路钢桥上得到大量的应用。首先介绍国内对正交异性钢桥面板应用的总体情况,包括还在建造和设计中的一些新桥。对正交异性钢桥面板疲劳构造细节进行分析,重点分析疲劳裂纹易发生部位和形成的原因。根据分析结果,设计出经简化且能包络实际受力最不利状态的试件进行疲劳试验。所涉及的构造细节包括桥梁实际工艺下的U肋与桥面板焊缝、U肋与横隔板之间有过焊孔和没有过焊孔时横隔板与桥面板焊缝、U肋嵌补段焊缝、U肋与横隔板之间挖孔焊缝,共计有6个构造细节。提出采用准热点应力统计方法确定正交异性钢桥面板构造细节名义应力的观点,对制定抗疲劳设计方法的研究技术路线作出归纳,进而提出正交异性钢桥面板疲劳设计方法的建议。