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。     

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。     

横隔板缺口形式对正交异性钢桥面板疲劳性能的影响研究

以梯形及矩形截面形状的纵向加劲肋组合3种缺口类型的横隔板,建立正交异性闭口加劲钢桥面板有限元实体模型进行加载,用ANSYS程序计算分析了横隔板不同缺口形式的正交异性钢桥面板力学性能、正交异性钢桥面板、纵肋、横隔板三者连接处的应力状态以及不同缺口形式的正交异性钢桥面板疲劳性能,研究了横隔板缺口形式对正交异性钢桥面板静力力学性能以及疲劳性能的影响。     

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。     

正交异性钢桥面板板焊接顺序优化分析

东水门大桥采用纵横梁体系支撑正交异性钢桥面板。在施工过程中,正交异性钢桥面板顶板需分块焊接,不同的焊接顺序将导致不同焊接残余变形。建立东水门大桥标准节段施工过程有限元模型,详细考察了热弹塑性有限元方法和固有应变法对于焊接顺序优化求解问题的适用性,选择固有应变法结合现场实测数据模拟求解了各种焊接顺序后的应力应变场,选取应变能密度函数作为优化评价指标,并结合位移指标,最终确定了最优的顶板焊接顺序为先节段间横向焊缝,其次纵向焊缝,最后节间横向焊缝。     

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。     

桥梁栓焊施工技术研究

结合施工实践,对纵横梁体系加正交异性桥面板结构的斜拉桥,在桥面板焊接和高强度螺栓施工过程中的先后顺序,控制要点分析、研究和总结。     

纵肋截面形式对正交异性钢桥面板性能的影响

采用通用有限元分析软件ABAQUS建立某钢桥箱梁的计算模型,分析了几种不同的纵肋截面形式对正交异性钢桥面板构造细节处应力分布的影响,并根据分析结果推荐相对较优的钢桥面板布置形式。     

隔板挖孔形式对正交异性钢桥面板性能的影响

采用通用有限元分析软件ABAQUS建立某钢桥箱梁的计算模型,分析了几种不同的横隔板挖孔形式对正交异性钢桥面板构造细节处应力分布的影响,并根据分析结果推荐相对较优的钢桥面板布置形式。     

一种新型FRP桥面板型材承载力研究

针对一种新型的拉挤成型FRP（纤维增强复合材料）桥面板型材进行了静载极限承载力试验分析,并通过有限元软件（ANSYS）进行了有限元仿真模拟,试验与有限元分析对比验证得出此FRP型材的破坏模式,并为FRP桥面板型材的实际工程设计与工程应用提供依据。     

板桁组合钢梁的非线性有限元分析

对板桁组合钢梁进行非线性有限元分析.用有限个横向条带法构造了板桁组合结构板段考虑局部屈曲的空间位移模式.基于三维连续体的虚功增量方程,导出了横向条带板段单元U.L列式,用空间欧拉坐标变换考虑其位形变化,用截面塑性系数来考虑其材料非线性.应用所编程序,对广东西江桥原板桁组合结构模型梁进行了非线性分析,并对其计算结果进行了一些试验验证.     

界河预应力拉杆拱形渡槽动力特性研究

通过对界河预应力拉杆拱形渡槽动力试验中的结构动力性能检测分析,并采用ANSYS有限元程序,建立了该上承式预应力拉杆拱渡槽整体动力计算有限元模型,给出了渡槽结构的模态计算结果,并进行了分析。     

大榭二桥120T桥面吊机设计研究

文章介绍了宁波大榭二桥桥面吊机的系统组成,并在桥面吊机的设计过程中,采用ANSYS有限元软件模拟分析桥面吊机吊装过程中钢桁架受力情况。分析结果表明,该桥面吊机的钢桁架的应力、变形和稳定性满足相关规范的要求。结果表明,通过ANSYS有限元分析,能够简单快速的计算出桥面吊机的受力状态,有利于验算结构的稳定性和安全性,并对结构进行优化设计,对指导实际工程有着重要的意义。     

Local stresses in orthotropic steel bridge decks caused by wheel loads

The finite element analysis of an orthotropic steel deck panel with trough stiffeners, subjected to local wheel loading, is described. A suitably adapted three-dimensional quadrilateral shell element enabled a prediction to be made of the detailed stress distribution in the area of the deck-plate-to-stiffener weld.The predicted stresses agreed well with measurements made on a 2 m × 1 m test panel taken from a full size bridge deck and were considered accurate enough for a satisfactory assessment to be made of the fatigue life of the deck-plate-to-stiffener weld.The method was used to analyse full width deck panels and it was shown that the stresses decks with Vee-stiffeners were up to 40 per cent lower than those with trapezoidal stiffeners.     

钢箱梁正交异性板受力性能分析

针对钢箱梁正交异性板结构,建立有限元模型,并进行计算分析和实测对比。结果表明,相对于传统解析法,有限元法能较好地模拟钢箱梁正交异性板的实际受力状态;在钢箱梁正交异性板局部加载中,横向最不利荷载位置为加载在U肋之上,且轮位中心处应力值最大;纵向最不利荷载位置为横隔板中间处,最大应力值在中间轮外侧;钢箱梁正交异性板整体刚度较大,横向车辆增加时对应的应力增加并不明显。     

钢-混凝土组合桥面板挠度试验分析

由理论分析得出与实桥相应的桥面板模型，利用大型有限元分析软件ANSYS进行计算分析，并与试验得出的结果进行比较，验证了试验的可靠性。通过对钢—混凝土组合桥面板的挠度试验，得出其在静力荷载和疲劳荷载作用下的挠度发展情况。     

混凝土桥面板对公路铁路两用桁梁斜拉桥受力影响

公路铁路两用桥是混凝土公路桥面板与钢桁架相结合的板桁共同作用的组合结构。通过对某公路铁路两用桁梁斜拉桥进行空间有限元计算分析,探讨了混凝土桥面板体系对结构受力性能的影响和混凝土桥面板徐变的影响,并通过与钢桥面板比较,证明了混凝土桥面板的优越性。     

Performance-based design of blast resistant offshore topsides, Part II: Modelling and design

A simplified analytical model for deck plates of offshore topsides structures is proposed. Based on the theory of virtual work and an assumed deformed shape function in Cartesian coordinates, a set of equilibrium equations in terms of energy are developed. The equations are formed as a static case and a dynamic case with unsolved variables defined as generalized coordinates. When these equations are re-arranged, they are equivalent to a modal analysis, which can be solved using Lagrange’s equation method. The generalized coordinates in the static case can be solved manually while in the dynamic case, the ordinary differential equations are solved numerically by developing a computer program using a symbolic software package, MAPLE. The proposed method is comparable with finite element analysis results up to a certain threshold at which development of membrane strain and plasticity modes become dominant. When comparing the results to the reported experimental data, the proposed shape functions for deformations in the lateral directions are modified in order to accommodate the observed behaviour. The results compare favourably with test data and finite element analysis as a control case.Despite inconsistent ductility ratios between the proposed method and the finite element analysis at very high overpressures, the method shows good correlation of results at practical design values. Hence, the proposed method would be a useful tool for preliminary appraisal methods especially for design engineers involved in evaluating the performance of deck plating subjected to a range of hydrocarbon explosion scenarios.