采用支撑杆件提高钢箱梁正交异性板疲劳性能研究

交通运输的迅速发展使得钢箱梁正交异性板的疲劳问题日趋突出。为研究设置支撑杆件对钢箱梁正交异性板疲劳性能的影响,制作试件进行室内试验,并采用有限元软件ABAQUS建立有限元模型,分析在无支撑杆件和有支撑杆件的情况下,钢箱梁正交异性板易疲劳开裂位置应力幅（最大荷载时的应力与无荷载时应力之差）的变化。试验和有限元对比结果表明：试验结果和有限元模拟结果吻合良好,支撑杆件的设置可将钢箱梁正交异性板U肋及T肋开槽处的应力幅减小约40%~60%,其中个别位置应力幅减小占比（无、有支撑时的应力幅差值与无支撑时应力幅之比）可达70%;支撑杆件的设置可将顶板跨中位置应力幅减小约20%~40%,其中个别位置应力幅减小占比可达50%。有限元参数分析结果表明：离支撑杆位置越近,开槽位置处的应力幅减小占比越大;随着支撑杆件直径的增大,应力幅减小占比增大,但增大幅度逐渐减小。合理使用支撑杆件能有效减小钢箱梁正交异性板易疲劳开裂部位的应力幅,可在较低的成本下减少钢箱梁正交异性板疲劳破坏的发生,提高其疲劳寿命。     

公路悬索桥正交异性板钢箱梁桥面局部应力简化计算方法初步研究

选取公路悬索桥正交异性板钢箱梁典型结构,根据顶板厚度、主梁高度、横隔板间距以及吊杆纵向间距内横隔板节间数等4个参数对结构进行研究。用有限元法试算确定最不利荷载位置后,分别对各结构的节段模型进行加载计算,研究钢箱梁桥面的顶板纵向最大拉应力与最大压应力、顶板横向最大拉应力与最大压应力、纵肋纵向最大拉应力与最大压应力,并由计算结果推导出公路悬索桥正交异性板钢箱梁桥面局部应力简化计算公式,初步验证该公式具有一定的计算精度与简便性。     

弹性模量对正交异性板及铺装层受力影响

利用通用有限元ANSYS软件,研究在车辆荷载作用下,沥青混凝土铺装层弹性模量的改变对铺装层表面拉应力和正交异性板受力影响,钢材弹性模量的改变对沥青混凝土铺装层力学特性的影响。同时简易分析铺装层开裂对正交异性板的危害原因,可以为正交异性板及铺装层设计提供理论依据和设计指标。     

成昆线正交异性板钢桁桥性能计算评估

现行规范的铁路标准活载与20世纪50年代的标准活载存在较大的差别,而成昆线32m跨正交异性板钢桁桥按照20世纪50年代的标准设计,需对此类桥在现行铁路标准活载作用下的性能进行评估。利用ANSYS和MIDAS两种有限元软件按照现行铁路标准活载要求对32 m跨正交异性板钢桁桥进行了计算评估,对各杆件的强度和稳定性进行了验算,并对它的动力特性进行了计算,计算结果表明：各杆件满足强度要求,除端部个别竖杆不能满足稳定性要求外,其它杆件均满足稳定性要求,此类桥梁的动力性能优异。     

正交异性板的极限承载力分析

采用平面壳单元和荷载增量法,对采用Ｕ型加劲肋的正交异性板考虑几何和材料非线性进行极限承载力分析,得到的结论有助正交异性极的设计。     

正交异性闭口加劲板的承载力分析理论及试验研究

加劲板的局部稳定是正交异性扁平钢箱梁结构设计中的一个关键问题,我国桥梁设计规范没有这方面的规定。为了解决正交异性扁平钢箱梁结构中闭口加劲板的稳定极限承载力计算问题,以适应我国目前钢桥应用日益广泛的需要,在总结中外学者研究成果和国内外设计规范的基础上,提出一种计算闭口加劲板稳定承载力的计算理论,该理论计入材料非线性、几何非线性、初始几何缺陷、焊接残余应力等4种不利影响,并对加劲板结构的初始几何缺陷大小的取值以及残余应力分布模式进行讨论。为了验证理论的正确性、把握闭口加劲板结构的屈曲特性,设计3种不同结构布置的6块闭口加劲板结构进行稳定承载力模型试验,得到加劲板的破坏形态、极限荷载大小以及荷载-位移关系曲线。试验结果与理论分析结果吻合较好,这表明该理论可用于对闭口加劲板的极限承载力计算。     

板桁组合结构受力分析

对板桁组合结构受力特征进行了分析,揭示了其桥面板荷载的分布规律,提出了板桁组合体系主梁的简化模型方法,针对不同形式的桥面板对荷载传递路径及大小进行了分析,得出了一些有意义的结论。     

基于马尔可夫链的钢箱梁正交异性板疲劳状态分析

为对正交异性板U肋的剩余强度退化规律进行研究,引入马尔可夫过程理论,以特大跨径钢箱梁悬索桥--西堠门大桥为工程背景展开研究。首先分析西堠门大桥钢箱梁长期应变监测数据的时频特征,应用小波分析分离出环境温度变化所引起的桥面板结构应力波动,再对小波变换系数在不同尺度上选择合适的阈值来消除由环境随机激励和测量噪声引起的低幅值应力变异;采用雨流计数法对车辆荷载作用下的应变监测数据进行统计分析,得到疲劳应力范围并设定6个疲劳应力区间;然后由U肋对接部位的典型S-N曲线计算得到其强度从初始状态至最终状态的转移概率,并根据Palmgren-Miner线性疲劳累积损伤理论构造出连接部位易损点区域强度演变的状态转移概率矩阵;最后利用初始状态的概率分布向量和状态转移概率矩阵,得出大桥运营阶段不同时刻对应的剩余强度值,给出U肋连接部位的强度退化轨迹。结果表明：所建立的疲劳状态分析模型可以考虑构件强度退化过程中各状态的相关性,能够根据车流量变化来预测正交异性板U肋疲劳状态随桥梁服役时间的变化规律,从而可实现钢箱梁正交异性板U肋的服役性能评估。     

公路钢箱梁正交异性板桥面国内外规范荷载作用局部应力计算与比较

针对适于公路钢箱梁正交异性板桥面局部应力计算的车辆轮轴荷载,分析中国、美国、加拿大、日本、英国和欧洲桥梁设计相关规范之间的差异。选择8种规范荷载,根据车轮触地面积,考虑50mm厚铺装层对荷载的扩散效应,确定各规范荷载的加载面积。选择钢箱梁典型结构,计算各荷载作用下桥面局部应力,对吊索中点加载模式,比较该位置顶板顶、底面横向应力和纵肋底面纵向应力;对吊索支点加载模式,比较顶板顶、底面纵向应力。最后,不考虑铺装层扩散效应,进一步计算比较各荷载作用下的上述应力。研究表明,按照我国公路I级荷载计算所得桥面局部应力偏低,加载面积的形状和大小对桥面局部应力影响明显。     

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。     

正交异性钢桥面板结构加工技术工艺

<正>交异性钢桥面板是钢结构桥梁的重要结构件,正交异性钢桥面板由钢板、U肋和横隔板组成。以钢箱梁正交异性钢桥面板为例,介绍正交异性钢桥面板结构特点和组拼、焊接及工地连接工艺特点,探讨在目前焊接和组装工艺条件下,延长正交异性钢桥面板使用寿命的加工技术和工艺。     

考虑桥面铺装作用的正交异性钢桥面板应力幅分析

建立钢箱梁节段有限元模型、顶板与U肋连接细节模型,并在模型中考虑桥面铺装层。将钢箱梁节段模型作为粗糙模型,通过子模型法插值得到顶板与U肋连接细节有限元模型的边界条件。在车轮荷载作用下,讨论铺装层弹性模量、厚度及泊松比3个参数对顶板与U肋连接细节应力幅的影响。结果表明:提高铺装层弹性模量和增加铺装层厚度可显著降低横隔板间该细节的应力幅,但对横隔板处该细节应力幅的降低作用不明显;改变铺装层泊松比对顶板与U肋连接细节应力幅影响很小。在实际工程中,对顶板厚度较小的钢桥面板,可以通过增加铺装层厚度以减小顶板与U肋连接细节的局部应力。建议采用钢纤维混凝土等弹性模量大、温度影响小的材料作为桥面铺装层。     

弯箱梁桥横梁计算方法的分析

平面曲线桥,由于弯扭耦合作用,横梁对于增强桥梁的结构整体性,加强主梁之间的横向联系,改善荷载横向分配等起到重要作用,因此应把横梁作为主要受力构件加以考虑。本文对计算方法进行了分析和探讨,认为用梁格法进行有限元建模值得推荐,并通过算例进行分析,提供一些参考。     

正交异性钢桥面板横隔板切口疲劳应力幅分析

建立全桥模型和简化的钢桥面板局部节段模型,通过子模型法插值得到横隔板疲劳细节模型的边界条件,计算不同车轮横向分布对应的疲劳细节局部应力,研究横隔板参数变化对横隔板疲劳细节损伤的影响。结果表明:混合单元模型与钢桥面板简化模型对应的应力幅相差小于5.0%,采用钢桥面板简化模型分析横隔板疲劳细节受力简单合理。横隔板疲劳细节在车轮偏离中心位置150 mm时应力幅最大,随着车轮偏离中心位置距离的增大,应力幅下降明显。横隔板间距增大,横隔板疲劳细节应力幅上升,增加横隔板厚度可有效改善其疲劳受力性状。     

横隔板的设置对两端简支钢板箱形梁畸变的影响分析

利用有限元分析软件ANSYS建立了箱形梁的三维分析模型,分析得到了畸变位移和畸变应力沿梁轴方向的分布规律;通过逐步改变横隔板的数量,考查了横隔板的设置密度与畸变的关系;并将畸变荷载作用时的计算结果与刚性扭转、对称弯曲和偏心荷载直接作用时的计算结果进行比较,得到了反映横隔板密度对畸变效应的影响曲线。在此基础上,提出了偏心荷载作用下钢板箱形梁的简化设计计算方法。     

正交异性钢桥面板受力特征研究

论述正交异性钢桥面板的结构受力特点,对易出现裂纹的构造受力情况进行分析。通过ANSYS有限元软件,分别对公路正交异性桥面和铁路正交异性桥面建立模型,在移动荷载作用下,对桥面的竖向变形、横隔板部位的面外变形,以及U肋与腹板交叉部位构造的应力变化规律进行分析。研究结果表明:弧形缺口处面外和面内的变形、U肋与面板、U肋与横隔板交叉焊缝的起焊点和弧形缺口部位的最小净截面处的应力是引起正交异性板疲劳的主要因素,其主要受相邻2个横隔板范围内荷载的影响;荷载在桥宽方向只影响与其相邻(左右两侧)的两个U肋的肋角应力。     

海河春意桥工程钢箱梁施工分段应力和变形分析

针对天津海河春意桥施工过程中钢箱梁吊装及安装问题,运用大型有限元软件ANSYS分别对钢箱梁四的节段一(上、下)和节段三(上、下)进行有限元计算,选用壳单元Shell181进行模拟分析,计算依据为JTJ025-86《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》。计算结果表明:钢箱梁在吊装、安装过程中,强度和刚度均满足要求,亦不会发生板件局部失稳和应力集中问题,钢箱梁构件安全。     

FRP桥面板-钢纵梁连接件研究的分析与建议

纤维增强复合材料桥面板正得到越来越广泛的应用,而桥面板与钢纵梁的连接件是两者共同作用的关键。介绍复合材料桥面板与钢纵梁的连接种类,分析对比了各种连接方法,阐述各自的优缺点和适用情况,并重点介绍剪力钉连接法的构造与受力特点,进而提出相关建议。     

钢箱梁支护结构在复杂地质条件中的应用

某热电厂海水取水泵房基坑工程地质条件复杂,紧邻丘陵山体,基岩面起伏较大.根据工程特点,考虑围护结构安全、对环境和施工工期影响等因素,对基坑围护结构方案进行综合比较,采用冲孔灌注桩加两道钢箱梁内支撑的方案,并采用高压旋喷注浆形成止水帷幕.整个施工过程和监测结果表明,该基坑工程方案是可行的.