正交异性钢桥面板的疲劳研究综述

正交异性钢桥面板是国内外大中跨径桥梁普遍采用的桥面结构形式,由于直接承受车轮荷载的反复作用,疲劳问题非常突出。详细阐述正交异性钢桥面板细节构造的疲劳研究概况和相关结论,简述钢桥面板的疲劳评估方法,并对正交异性钢桥面板的疲劳研究进行展望和建议。     

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。     

钢箱梁斜拉桥桥面板疲劳监测

港珠澳大桥江海直达船航道桥是一座主跨258 m的钢箱梁斜拉桥。由于该类桥型正交异性桥面板体系疲劳病害多发,所以,自该桥设计之初,就特别重视桥面板体系的疲劳问题。本文叙述了针对该桥开展的钢箱梁疲劳寿命计算过程,并给出了在该桥建成后,拟采取的基于车辆称重系统的疲劳寿命监测方案。     

钢桥面板典型细节疲劳应力及变形特征分析

依托泰州大桥,建立钢桥面板节段有限元模型,在考虑不同荷载工况组合的情况下,通过施加车轮荷载,研究顶板与U肋连接细节、U肋对接细节和U肋与横隔板连接细节的变形,同时分析3种典型细节的疲劳应力分布情况。研究表明:顶板与U肋连接细节接头处顶板底部横桥向应力约为顺桥向应力的2倍;车轮荷载顺桥向位置的改变是引起U肋对接细节承受拉压交替应力的主要原因;U肋与横隔板细节的面外变形由荷载顺桥向偏心作用及U肋变形约束引起。     

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。     

正交异性钢桥面板纵肋与桥面板连接细节的疲劳评估及修复措施

正交异性钢桥面板由于具有自重轻、极限承载力大等优点目前广泛应用于大、中跨径桥梁中,我国已建和在建的大跨径桥梁也大多采用正交异性钢桥面板.但由于正交异性钢桥面板结构构造复杂,受焊接残余应力影响大,钢桥面板直接位于车轮荷载的作用下,一些构造细节处极易发生疲劳开裂.以国内某大桥正交异性钢桥面板为例,针对纵肋与桥面板之间的疲劳...     

正交异性钢桥面板热点应力的有限元分析

本文针对正交异性钢桥面板,建立了焊接构造细节有限元模型,并对热点应力进行了有限元分析.计算结果表明,国际焊接学会IIW推荐的线性外推法所得热点应力最大;各船级社推荐的方法次之;直接取距离热点0.5倍厚度处的应力作为热点应力结果最小.同时设计了相应的典型焊接构造细节,并进行了疲劳试验研究.研究结果表明,利用有限元方法得到的热点应力所预测的疲劳寿命点,处于母材的疲劳抗力方程附近;两个试件发生疲劳破坏的位置都是面板与纵肋交汇处焊缝构造处,且破坏均发生在面板母材上,两者之间吻合良好.     

正交异性桥面板设计参数和构造细节的疲劳研究进展

<正>交异性桥面板的疲劳问题一直是桥梁建设中的关键和热点问题,各国学者在此领域取得了一系列研究成果。时至今日,正交异性桥面板的结构形式较当初已经发生很大变化,大量新的研究成果相继涌现。从正交异性桥面板的设计参数和构造细节入手,对近10年来正交异性桥面板的疲劳研究进展进行综述分析。     

正交异性钢桥面板疲劳裂纹的维修加固方法

正交异性钢桥面板的疲劳裂纹是既有钢桥的常见病害,其维修加固难于新桥建设,必须遵守耐久性等基本原则。钢桥面板的维修加固方法分为三类:第一类是改进铺装层结构,减小整个钢桥面板所有部位的应力;第二类是局部补强或者改进纵向加劲肋的构造;第三类是直接对发生疲劳裂纹的局部进行维修。如果疲劳裂纹比较严重,如纵向加劲肋与横肋之间的连接失效、或者纵向加劲肋与面板的连接焊缝处裂纹向上贯穿面板等,则需要同时采用第一类和第三类加固方法。     

正交异性钢桥面板疲劳问题的研究

疲劳将会使钢桥的使用寿命大大缩短,因而在设计、制造、架设及后期维护中需要时刻关注钢桥在细部构造中可能出现的疲劳问题。采用ANSYS大型通用有限元软件对钢箱梁正交异性钢桥面板进行了数值模拟,研究了横隔板与U肋焊缝交叉处的应力状态。结果表明:横隔板厚度对应力的影响显著,对疲劳裂纹的产生也有较大的影响。     

正交异性钢桥面板计算方法探讨

以某构造型正交异性钢桥面板为例,采用多种建模方法进行有限元分析,得到各组件特征部位的应力结果。通过数据对比,可以发现采用带肋板单元模拟正交异性桥面板进行的有限元分析,结果较为精确,且简单实用。希望可为同类设计提供参考。     

城轨钢箱梁U肋正交异性钢桥面板疲劳应力的 正交化计算方法

针对城轨钢箱梁正交异性桥面板关键构造疲劳应力问题,基于有限元方法提出正交化计算方法。首先计算典型正交异性钢桥面构造疲劳应力在城轨A型车和B型车作用下的纵向影响范围及最不利加载位置,并分析减振垫、吊点横隔板、轨下纵梁和道床板等参数的影响。然后根据大量工程实桥设计参数统计提出轨道交通桥梁正交异性板钢箱梁基准计算模型,并建立基准计算模型的空间有限元模型,通过数值计算得到顶板厚度、横隔板高度、横隔板间距、轨下纵梁高度及2种常见开孔形式等关键设计参数的影响系数,基于正交化方法提出不同设计参数条件下正交异性桥面板结构细节的疲劳应力计算公式。最后通过算例验证了正交化计算方法的可靠性和适用性。结果表明:城轨A型车在疲劳荷载作用下结构受力最不利; 轨下纵梁刚度对疲劳应力有显著影响。     

正交异性钢桥面板与纵横梁协同工作研究

为考察混凝土桥面板更换为正交异性钢桥面板后桥面板与纵横梁的协同工作状况,对全桥试验荷载作用下桥面板更换前后纵横梁相应测点处应变进行对比分析。用ANSYS有限元分析软件,采用壳单元建立了正交异性钢桥面板和纵横梁共同工作的局部三维有限元模型,按照有关规范规定对模型加载,对比分析了桥面板更换前后纵横梁受力状况。结果表明,新老构件协同工作效果良好,可判断大跨度栓焊桁架桥采用正交异性板进行加固有着很好的效果。     

高寒地区水泥混凝土桥面沥青铺装层抗疲劳开裂性能分析

混凝土桥面沥青铺装层在使用期间产生的疲劳开裂是世界各地桥面铺装常见的问题,该文依托内蒙古教来河大桥采用有限元分析软件ANSYS对于高寒地区混凝土桥面沥青铺装层的疲劳开裂性能进行分析研究。分析提出高寒地区混凝土桥面沥青铺装层深度0~2 cm区域可作为铺装层内部常温拉应力的峰值分布区域;铺装层内的常温拉应力均随着上面层/下面层厚度的增加而减小;通过增加高寒地区混凝土桥面沥青铺装层的厚度来改善桥面铺装层的抗疲劳性能。     

既有斜拉钢桁架结构承载能力分析

本文以某斜拉钢桁架结构为工程背景,采用ANSYS建立该结构空间有限元模型,重点介绍了结构现状模拟和风荷载取值计算等本工程受力计算的重点问题,得到一些有价值的结论。     

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。     

轻型车辆的预制正交异性钢板的疲劳分析

对轻型车辆的正交异性钢板进行疲劳分析,考虑疲劳敏感区域处的初始缺陷,获得疲劳寿命。采用3种模型精确模拟肋与隔板连接处的应力集中现象,并用Paris公式模拟裂纹发展状况。为了分析连接处焊接节点初始缺陷的影响,研究了不同初始裂纹下钢板的疲劳寿命。为正交异性钢板疲劳寿命的评估提出了一个合理的方法。     

细长正交异性钢桥面板的疲劳寿命评估

在多种焊接节点中产生的疲劳裂缝,也产生在大量细长正交异性钢桥面板中。一部分裂缝在桥梁投入使用短短几年之后便会出现,所以对于桥面焊接节点的疲劳寿命评估较复杂。这同时也是局部压应力会随着很多因素而随机变化的原因,尤其是那些在车胎、公路和钢结构的动力交互作用面上。     

装配式钢箱梁桥面刚柔复合铺装结构力学分析

选择钢箱梁刚柔复合桥面铺装体系为研究对象,建立正交异形板以及铺装层的三维有限元模型,探索车轮荷载作用下刚柔复合铺装层及其与钢桥面板界面上力学响应的分布规律。分析表明,刚柔复合铺装结构整体刚度较好,铺装层受力的局部效应减弱;纵向拉应力为刚柔复合铺装中拉应力的主要控制指标;正交异性板的刚度突变位置易出现最大应力值。研究结果可对钢桥面铺装设计提供理论依据。     

钢桥腹板间隙面外变形疲劳应力分析

采用ANSYS大型通用有限元软件对3跨连续钢板梁桥进行了三维数值模拟,研究了腹板间隙面外变形所产生的应力状态,并对腹板间隙大小、腹板厚度、横撑类型、横撑刚度等关键结构参数进行了分析;根据某高速实际车辆动态称重实测结果,分析了超载车辆作用下腹板间隙处的面外变形应力。结果表明:腹板间隙大小和腹板厚度均对面外变形应力影响较大;车辆超载时,腹板间隙处极易萌生疲劳裂纹。