钢-UHPC组合桥面闭口纵肋-横隔板接头疲劳性能

为研究新型钢-UHPC组合正交异性桥面纵肋-横隔板接头疲劳性能,基于一座现场桥梁,建立精细化双尺度有限元模型,获得构造细节在轮载下的应力响应.分析其力学特性,并采用热点应力法评估其疲劳性能.研究结果表明:纵肋-横隔板接头应力状态复杂,构造细节处存在显著应力集中,为疲劳易损细节.焊缝末端细节以面外弯曲应力为主,包括扭转效...     

高速铁路正交异性钢桥面板关键结构细节动力系数试验研究

结合高速动车组通过南京大胜关长江大桥时主桥正交异性钢桥面板典型结构细节动应力的测试,研究与铁路桥梁疲劳性能紧密相关的不同车速条件下正交异性钢桥面板典型结构细节的动力系数.结果表明,各结构细节的传统应力极值动力系数离散性偏大,基本上处于1.0～2.0之间,个别甚至小于1.0.因此,综合考虑动车组高速通过时桥梁整体振动与桥面板局部振动叠加、整体动应力与局部动应力叠加对结构细节局部动应力最大、最小值分配比例的影响,针对采用正交异性钢桥面板的高速铁路桥梁,提出结构细节的动力系数应以应力幅动力系数代替传统应力极值动力系数.与应力极值动力系数相比,应力幅动力系数的离散性显著降低,其值基本上集中在1.0～1.6之间,且没有出现小于1.0的情况.     

新型超高性能混凝土铁路钢桥面铺装体系适用性研究

铺装层是铁路钢桥面结构体系的重要组成部分.以一种新型的超高性能混凝土铺装体系为研究对象,研究其在铁路钢桥面中的适用性,为其工程应用提供技术支撑.通过建立铁路钢桥面结构体系节段有限元模型,分析了该新型铺装体系在铁路钢桥面中的受力特点,指出铺装层最不利受力状态位于横隔板正上方.基于有限元分析结果设计了试验模型并进行了静载试...     

基于Ansys Workbench的正交异性钢桥面疲劳性能分析

正交异性钢桥面在公路、铁路桥梁中的应用非常广泛,其疲劳问题一直是正交异性钢桥面研究热点。研究正交异性钢桥面的疲劳问题通常采用试验法进行,一般是一桥一试验。因涉及试验规模、试验成本、试验周期以及试验结果说服力不足等问题,可通过疲劳有限元分析方法有效解决。本文采用大型有限元软件Ansys Workbench对某正交异性钢桥面疲劳试验实例进行钢桥面疲劳有限元分析,通过对比试验结果和有限元分析结果显示,有限元分析得出的疲劳寿命约为73.08万次,试验最先出现疲劳裂缝的试验循环数约为75万次,两者较为接近,说明采用Ansys Workbench分析正交异性钢桥面疲劳性能方法和取用参数合理。     

正交异性钢桥面板纵肋腹板与面板连接构造的疲劳试验研究

针对正交异性钢桥面板的纵肋腹板与面板连接构造易出现疲劳裂纹的问题,通过不同纵肋腹板与面板厚度配合及制造工艺共5组48个连接构造试件的疲劳试验,研究正交异性钢桥面板纵肋腹板与面板连接构造的疲劳性能及疲劳设计S-N曲线.研究结果表明:当12 mm厚的面板搭配8mm厚的纵肋腹板时,试件发生沿面板厚度方向的剪切破坏,疲劳性能较差;当面板厚度从14 mm增至16 mm时,试件的疲劳性能有所提高;当面板厚度从16 mm增至18 mm、纵肋腹板厚度从8mm增至9mm时,试件的疲劳性能基本无改变;双侧熔透焊对疲劳试件的疲劳性能无改善,反而略低于单侧熔透75％焊.对连接构造试件的疲劳试验数据进行S-N曲线回归分析表明,连接构造可归为铁路桥梁钢结构设计规范中的Ⅸ类构造,当破坏循环次数为2×106时,其应力幅为71.9 MPa.     

切口型式对 正交异性钢桥面板应力特性的影响

正交异性钢桥面板横隔板切口处疲劳问题突出,裂纹通常萌生于切口自由边以及切口起始处纵肋-横隔板连接焊缝。为研究不同切口型式对疲劳细节应力的影响,建立有限元分析模型,获得细节在轮载下的应力响应。研究结果表明:切口自由边细节是面内应力主导,且较大的切口半径有利于降低应力水平;纵肋腹板在平行于焊缝方向的外侧应力最大,属于纵肋-横隔板连接焊缝中最不利的细节,因此该连接处的裂纹通常会萌生于焊缝末端的纵肋腹板外侧,并沿垂直于焊缝的方向扩展;对于纵肋-横隔板连接焊缝的横隔板细节,当切口型式为相切过渡的方式时,面外应力远小于垂直过渡的方式,而面内应力相反;采用Eurocode 3中推荐的切口型式是合适的。     

横梁腹板切口形状对正交异性钢桥面板疲劳性能的影响研究

在正交异性钢桥面板中,横梁腹板与纵肋连接部位及横梁腹板切口边缘处较容易发生疲劳开裂,为了弄清横梁腹板切口形状对这两个构造细节疲劳性能的影响规律,采用有限单元法,通过在3种作用下采用不同切口形状的正交异性板各考察点主拉应力或面外应力比率的对比研究,得出以下结论:(1)在剪切作用下,切口形状对纵肋与横梁连接部位的应力影响不大,切口边缘半径对横梁切口边缘拉应力影响很大;(2)在支撑作用下,切口尺寸越大,纵肋与横梁连接部位的应力越大;(3)在面外作用下,切口尺寸越大,横梁对纵肋的面外转动变形约束越小,面外应力比率越小。     

铁路正交异性钢桥面板典型疲劳裂纹寿命估算

针对铁路正交异性钢桥面板中典型疲劳裂纹形式,建立计算模型。采用有限元数值方法模拟钢桥面板应力分布,确定各典型疲劳裂纹最不利位置;利用有限元子模型技术模拟各疲劳裂纹位置焊接细节,分析焊缝引起应力集中程度及对疲劳裂纹产生所造成影响;依据断裂力学揭示疲劳裂纹扩展速率与裂纹周围应力场关系,对几种典型疲劳裂纹进行疲劳寿命估算。结果表明:在桥面板与纵肋连接处,桥面板疲劳裂纹寿命较短,而纵肋疲劳裂纹寿命较长,这与国内外现场实测及试验结果相吻合;在横梁与纵肋连接处,其主应力较大且应力集中效应明显,极易产生疲劳裂纹。     

正交异性钢桥面板纵肋?面板疲劳开裂的CFRP加固研究

为了研究碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)加固正交异性钢桥面板纵肋?面板(Rib-to-Deck,RD)构造细节疲劳开裂的可行性,借助ABAQUS建立正交异性钢桥面板多尺度有限元模型,采用扩展有限元法(Extended Finite Element Method,XFEM)模拟RD构造细节焊趾处表面裂纹,与其他文献的对比验证模拟方法的可靠性;选取RD构造细节横桥向最不利的轮载位置加载,计算并对比CFRP加固RD构造细节前后应力强度因子幅值的变化.研究结果表明:XFEM取15道围道积分数并去除前2道围道积分计算平均值,得到的I型应力强度因子解较准确;CFRP加固能有效降低裂纹尖端应力强度因子幅值,从而降低其疲劳裂纹扩展速率,提高构造细节的疲劳寿命;CFRP作用体现在降低了焊趾处的应力集中和增强了裂开区的连接效应;其加固效果随CFRP层数、纵向长度、宽度的增加而提高,当CFRP纵向长度、宽度大于某一值时,其对加固效果的影响很小.     

正交异性钢桥面板纵肋?面板疲劳开裂的CFRP加固研究

为了研究碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)加固正交异性钢桥面板纵肋?面板(Rib-to-Deck,RD)构造细节疲劳开裂的可行性,借助ABAQUS建立正交异性钢桥面板多尺度有限元模型,采用扩展有限元法(Extended Finite Element Method,XFEM)模拟RD构造细节焊趾处表面裂纹,与其他文献的对比验证模拟方法的可靠性;选取RD构造细节横桥向最不利的轮载位置加载,计算并对比CFRP加固RD构造细节前后应力强度因子幅值的变化.研究结果表明:XFEM取15道围道积分数并去除前2道围道积分计算平均值,得到的I型应力强度因子解较准确;CFRP加固能有效降低裂纹尖端应力强度因子幅值,从而降低其疲劳裂纹扩展速率,提高构造细节的疲劳寿命;CFRP作用体现在降低了焊趾处的应力集中和增强了裂开区的连接效应;其加固效果随CFRP层数、纵向长度、宽度的增加而提高,当CFRP纵向长度、宽度大于某一值时,其对加固效果的影响很小.     

高速铁路钢结构桥梁桥面结构布局探讨

在总结分析国内外钢结构桥梁桥面结构使用情况的基础上 ,借鉴国外高速铁路钢桥桥面结构设计使用经验 ,拟定了适用于我国高速铁路钢结构桥梁的桥面结构型式 ,并对其受力特性及其自重和用钢量进行综合分析比较 ,提出我国高速铁路钢结构桥梁桥面结构的合理布局     

铁路钢箱梁正交异性桥面加劲肋疲劳性能研究

甬江特大桥是国内首座铁路大跨度钢箱混合梁斜拉桥。目前国内外大部分疲劳模型试验研究都仅针对单一纵肋形式下正交异性钢桥面板的疲劳特性,不同纵肋形式下的对比研究较少。因此,结合弗拉索夫薄壁杆件理论,提出了加劲肋疲劳敏感部位面内疲劳应力的解析公式,分析了解析公式各疲劳影响因素的影响程度及作用机理,并同有限元模拟及2U+2V模型测试结果进行对比分析。研究表明:解析公式结果同有限元模拟以及试验测试结果一致,其中V型加劲肋疲劳敏感部位疲劳应力小于U型加劲肋,模型试验中U型加劲肋疲劳敏感部位出现裂纹,因此,在铁路列车荷载作用下,V型加劲肋疲劳敏感部位比U型加劲肋具有更好的抗疲劳性能。     

高速铁路预应力混凝土桥梁预制装配整体式桥面系性能研究

基于我国高速铁路装配式桥梁发展现状和应用前景,为了进一步提升桥梁建造工业化水平,对预应力混凝土桥梁预制拼装桥面系附属结构进行系统研究。通过设计优化,提出一种边墙-电缆槽-防护墙一体化预制装配整体式桥面系设计方案;通过工艺试验,对构件预制、预埋套筒定位、构件吊装、砂浆垫层施工等关键施工技术进行方案优化;最后通过足尺模型试验验证预制装配整体式桥面系在脱轨荷载作用下的力学性能,并通过极限承载力试验进行装配式结构安全性检测。研究成果在京雄城际铁路得以应用,为高速铁路桥梁装配化发展提供了宝贵经验。     

京沪高铁桥面喷涂聚脲防水层技术的应用

高速铁路桥面防水层是提高桥梁结构耐久性的重要技术手段,既有桥梁由于桥面防水失效造成桥面渗水、钢筋腐蚀的实例很多,高速铁路要求聚脲防水层铺设于CRTSⅡ型轨道板下,要求防水层于无砟轨道板同寿命期,因此在施工工艺、原材料控制等方面必须结合环境条件严格控制,保证防水层的使用寿命。     

超高性能混凝土在桥梁结构中应用研究

超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)是一种新型水泥基复合材料,具有超高抗压强度、良好抗拉强度和优异的耐久性能。针对UHPC材料的优异材料性能,开展了UHPC材料在桥梁结构中的应用分析,总结了UHPC发展的限制因素,对UHPC材料价格展开因素化分析,并根据UHPC材料收缩和受力平衡理论对桥面板钢筋和桥面结构进行受力状态分析。得出了钢纤维掺量是影响UHPC经济性的主要因素,证实了由于UHPC材料的收缩性能,导致桥面板在材料产生收缩后钢筋承受压应力,桥面板承受拉应力,而通过掺碎石后UHPC收缩量减小,钢筋和桥面板受力减小。UHPC材料在桥梁主体结构、桥面板、人行道盖板、后浇带和负弯矩区等方面有着广阔的应用前景,该研究为UHPC的广泛应用和发展提供借鉴和思路。     

大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计研究

研究目的:大跨度上承式钢管混凝土拱桥,结构受力复杂.结构形式和施工方法的选择对拱肋受力、桥上无缝线路设计、列车行车安全性和平稳性有较大的影响.因此,本文对此进行研究探讨.研究结论:上承式拱桥是跨越山区河流、深谷的合理桥式.通过对某线黄河特大桥上承式钢管混凝土拱桥的设计研究,得出如下结论:(1)拱肋截面形式、拱肋横倾角及拱上建筑主梁跨度、支墩顶支座布置方式等有关设计参数对无缝线路、车线桥动力性能影响的计算研究结果;(2)拱肋矢跨比及拱轴系数、钢管拱架设方案、管内混凝土灌注顺序选对拱肋应力影响的研究结果;(3)形成了一整套上承式铁路拱桥设计研究的新思路、新方法.     

大跨度钢箱叠拱桥在高速铁路中的应用研究

新建哈尔滨-大连高速铁路跨越长春市富民大街设计采用138m钢箱叠拱,为国内首次采用的新型拱桥结构,是目前国际上同类桥梁中的跨度最大、位于严寒地区的桥梁,也是国内第一座应用实体圆钢吊杆铁路桥梁,对该桥应用中的关键技术实体圆钢吊杆的连接及低温疲劳特性、拱脚的合理构造及局部应力、对无砟轨道适应性、车桥耦合动力效应等进行了系统计算分析和试验研究,其研究成果已应用于新开河特大桥中,详细介绍桥式方案及在高速铁路应用中的关键技术研究成果。     

石济客运专线济南黄河桥正交异性钢桥面板设计研究

石济客运专线济南黄河桥主桥为公铁两用桥,上层的公路桥面及下层的铁路桥面均为正交异性钢桥面板,其除承受桥面局部荷载外,还参与体系受力。对于此类结构,我国规范没有明确规定,本文意对其关键构造进行研究,确保结构受力安全可靠。其公路及铁路桥面板设计符合欧洲规范(BS EN 1993-2:2006)、日本规范及铁路钢桥规范要求,采用的各细部构造抗疲劳性能好,同时,通过数值分析验证了设计的可靠性。此设计符合技术先进、安全可靠、经济合理等设计原则,其构造形式及分析方法可供类似结构借鉴。     

高速铁路超长跨海大桥无线方案研究

陆地段常规的高铁塔方案已不适用于超长跨海大桥的场景.从工程可实施的角度出发,充分考虑与桥梁及接触网专业的接口,为350 k m/h速度下的超长跨海大桥场景的无线方案及设备布置方式提出多个可行性方案.该研究成果可为后续存在该场景的工程提供参考.