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。     

钢箱梁新型构造对横隔板弧形缺口部位疲劳应力影响研究

根据国内外钢箱梁的设计经验,选取3种不同的横隔板优化结构形式,通过有限元方法建立钢桥面板的空间有限元模型,计算U肋与横隔板连接焊缝末端和横隔板弧形缺口2种构造细节在车轮荷载作用下的应力幅值,得出不同横隔板优化结构形式对横隔板弧形缺口部位疲劳应力的影响。研究结果表明:设置横隔板间小横肋可有效降低两处构造细节的应力幅,但该优化结构对横隔板弧形缺口细节的影响较U肋与横隔板连接焊缝末端细节小;设置内隔板后两处构造细节的应力幅均有所下降,其中采用内隔板上缘距桥面板顶板20 mm、下缘距U肋与横隔板焊接末端20 mm的设计形式效果最佳;设置弧形缺口加劲肋对焊缝末端和弧形缺口两处构造细节的应力幅均有较大影响,减小了构造细节发生疲劳开裂的可能性。     

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。     

公轨两用钢桁梁斜拉桥桥面系横隔板疲劳性能分析

传统正交异性钢桥面板中横隔板与U肋交叉处疲劳损伤严重,公轨两用钢桁梁斜拉桥的板桁组合桥面系上横梁横隔板与上弦杆相接处存在与该构造细节类似的情况.本文基于空间板壳有限元模型,对板桁组合桥面系三个不同位置的横隔板与上弦杆相接处进行疲劳计算,研究其疲劳性能.计算结果表明,该处结构细节的剪应力幅主要由公路荷载引起,正应力幅主要...     

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。     

基于波形钢板的钢箱梁正交异性桥面板静力特性研究

提出一种基于波形钢板的新型钢箱梁正交异性桥面板结构形式,该新型桥面板结构包括上顶板、波形钢板加劲肋、下顶板和横肋。通过有限元方法对新型正交异性板的横向传力特性进行分析,并研究了顶板厚度、横肋间距、横肋厚度等参数变化对新型结构疲劳热点应力的影响规律。研究结果表明:新型正交异性板具有双向受力的特点,与传统正交异性桥面板的受力模式明显不同,因此结构设计时需要加大横肋间距,才能充分发挥桥面板较明显的荷载横向分配特性;同时,基于构造参数的影响,提出了适合新型结构的构造参数,以充分发挥新型结构的优势,避免过于复杂的焊接构造。     

热轧变厚U肋钢桥面板疲劳机理分析

为改善正交异性钢桥面板疲劳性能,热轧变厚U肋首次大规模应用于厦门第二东通道跨海钢箱梁桥。为揭示热轧变厚U肋与顶板双面焊接钢桥面板的疲劳机理,利用ANSYS建立钢桥面板局部模型,基于热点应力法开展疲劳性能评估,分析疲劳细节在轮载作用下的应力历程、应力幅和应力分布,并与常规的8 mm等厚U肋进行比较研究。结果表明：相比于8 mm等厚U肋,采用热轧变厚U肋不改变疲劳细节热点应力变化趋势;热轧变厚U肋能够显著降低横隔板处顶板焊趾、U肋与横隔板焊缝端部U肋焊趾的热点应力幅,降幅分别为19%和20%,并缓解横隔板处顶板焊趾附近应力集中程度。     

横隔板厚度和间距对钢桥面板疲劳应力幅的影响

根据国内外钢箱梁的研究成果,基于某大跨径斜拉桥,分别建立以横隔板厚度和间距参数变化的三维钢箱梁板壳有限元模型A和B,分析了横隔板厚度和间距对正交异性钢桥面板典型构造细节疲劳应力幅的影响,与国内外规范进行了比较研究。研究结果表明:横隔板厚度和间距对U形肋现场对接焊缝处基本没有影响,但对其他各构造细节的疲劳应力幅均有一定影响;欧洲规范对横隔板厚度不小于10mm和间距取2.5~3.5m的建议较合理,值得借鉴。     

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。     

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。     

Experimental and Numerical Study on Buckling Behavior of a Rigidly Stiffened Plate with Tee Ribs

In the bridge structures, stiffened plates are usually designed as rigidly stiffened when the orthotropic steel box girder is used as the main load-bearing structure. Therefore, the buckling mode of stiffened plates is plate buckling which occurs in subpanel supported by stiffeners. The orthotropic steel box girder is used as the main girder for Egongyan Rail Special Bridge, which is a self-anchored suspension bridge. Plates of the steel girder are rigidly stiffened with unequal spacing open ribs, and the most slender stiffened plate is the mid web stiffened with Tee ribs. In order to ensure the safety of the bridge, the buckling behavior of the web and orthotropic steel box girder under axial compression, including ultimate strength, post-buckling behavior and failure modes, should be clearly investigated by experimental and numerical methods. The design, loading and testing methods of the 1:4 scale model of the orthotropic steel box girder are introduced in detail firstly. The orthotropic steel box girder and the stiffened web finite element (FE) models are validated by the test results, and the effects of residual stress and the magnitude of geometric imperfections are discussed roughly. Based on the validated web FE model, a detailed parametric study is performed to systematically investigate the effects of residual stress and geometric imperfections on buckling behavior of the web. The effect of shapes of geometric imperfections discussed is highlighted. Through tracing stress states, the failure modes of stiffened plate are in agreement with the experimental phenomenon to some extent. Results show that shapes of geometric imperfections have significantly influenced post-buckling behavior and failure modes of the web, but slightly affected the ultimate strength. It is advised that residual stress and geometric imperfections should be controlled to make full use of excellent performance of steel materials.     

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。     

预制蝶形腹板混凝土箱梁抗弯性能研究

为了解预制蝶形腹板混凝土箱梁在荷载作用下的受力特点、破坏形态、变形能力以及腹板中钢筋内力分布等情况,设计制作了预制蝶形腹板混凝土箱梁试件,并对其受弯性能进行了试验研究,采用对称加载,得到了完整的荷载-挠度曲线,沿高度纵向应变曲线、钢筋屈服曲线、沿纵向跨径方向挠度曲线.研究表明,在对称荷载作用下,预制蝶形腹板混凝土箱梁表...     

斜拉桥钢箱梁横隔板受力分析研究

针对横隔板在轮载作用下的受力特性进行了研究,选取一个节间的钢箱梁节段建立空间模型进行有限元分析,结果表明在设计荷载作用下,横隔板除开孔处会出现应力集中外,其他应力水平均满足规范要求,在钢箱梁设计中应合理开孔并控制开孔尺寸。     

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。     

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。     

现浇箱梁格构式钢管柱支撑体系稳定性研究

为了研究现浇箱梁施工中格构式钢管柱支撑体系的稳定性,分别建立不同条件下的有限元模型并对其进行屈曲分析,研究模型在不同纵、横向布置及高度条件下的屈曲荷载并对其比较分析,得出了对格构式钢管柱支撑体系稳定性最为有利的纵横向布置及适用高度范围,工程应用表明,采用此布置的格构式钢管柱支撑体系能较好地适应桥墩高、跨径较大的现浇连续箱梁施工。