钢桥塔与塔吊联合体系风荷载效应研究

施工阶段的钢桥塔属于典型的高柔结构,由于缺乏缆索的支撑作用,其低刚度可能会引起过大的结构位移响应。针对带塔吊钢桥塔联合体系静风荷载及响应,比较了《公路桥梁抗风设计规范》、《起重机设计规范》所提供的计算方法和计算流体力学(CFD)虚拟风洞技术的计算结果。通过对比可知,与CFD数值的计算结果相比,按照规范计算的联合体系部分位移响应极值偏于不安全;布置在钢桥塔顺桥向方向的塔吊,对桥塔顺桥向风荷载有一定的放大影响;根据CFD计算结果,可以得出风向对联合体系风荷载存在明显的影响。     

侧边加劲半圆形波纹钢板墙的抗侧性能

为改善平钢板剪力墙受剪易屈曲及面外刚度小的问题，提出侧边加劲半圆形波纹钢板墙. 基于两边连接侧边加劲半圆形波纹钢板墙的力学特点给出其简化力学模型，推导了弹性初始刚度及承载力公式，并给出弹性屈曲临界荷载计算公式；采用有限元软件ABAQUS对22个单层侧边加劲半圆形波纹钢板墙进行了弹性屈曲分析及非线性推覆分析，验证了理论公式的有效性；研究了各设计参数对侧边加劲半圆形波纹钢板墙屈曲性能和破坏模式的影响. 研究结果表明:侧边加劲半圆形波纹钢板墙的弹性屈曲临界荷载较平钢板墙有显著提高；为保证侧边加劲半圆形波纹钢板墙发生整体屈曲，圆形直径及加劲肋厚度比应满足相应取值要求；随着跨高比的增大、高厚比的减小及半圆形直径的增大，钢板墙的弹性屈曲临界荷载基本呈线性增长；侧边加劲肋的肋宽及肋厚对波纹钢板墙弹性屈曲临界荷载的影响较小；在侧向荷载作用下，当直径大于30 mm时，侧边加劲半圆形波纹钢板墙的屈服先于屈曲；侧边加劲半圆形波纹钢板墙存在3种破坏模式，即弯曲破坏、弯剪破坏及形成拉力带形式的“褶皱”.      

天津地区钢桥面铺装选型原则

钢桥面铺装是钢桥面受力体系的重要组成部分,其铺装性能的要求程度远高于混凝土桥面铺装和普通路面铺装,需要满足钢桥面使用性能的诸多特殊要求。钢桥面铺装体系的选择受地域气候、交通情况、施工条件等多种因素的影响,需要经过综合考虑进行比选,钢桥面铺装的选型属于钢桥设计的重要环节。对钢桥面铺装的多种材料及特性进行介绍,对天津地区钢桥面铺装的设计条件、选型原则进行分析,并给予设计建议,可供类似工程参考。     

大跨度系杆拱桥主拱钢-混凝土结合段受力状态分析

以鹰潭市余信贵大跨度中承式钢管混凝土系杆拱桥为研究对象,利用有限元软件分别建立大桥整体数值模型与钢-混凝土结合段局部实体数值模型,计算分析主拱钢-混凝土结合段在设计荷载作用下的受力状态与承载能力。分析结果表明:在持久状况荷载组合下,主拱肋钢-混凝土结合段模型变形连续,最大变形量为0.030 m,主拱肋钢-混凝土结合段结构刚度及变形满足要求;钢-混凝土结合段混凝土最大拉应力为1.63 MPa,钢结构部分Von-Mises等效应力最大值为236 MPa,均小于容许应力,满足结构设计要求;为避免应力集中,须对钢-混凝土结合段的坡口进行细化设计,或调整主跨系杆的张拉力。     

基于声发射技术的钢桥面板疲劳损伤监测与评估

采用多种监测技术融合手段, 对正交异性钢桥面板开展了疲劳损伤监测与评估, 包括足尺正交异性钢桥面板节段模型疲劳试验与某公路斜拉桥正交异性钢桥面板运营阶段的疲劳损伤监测; 在正交异性钢桥面板疲劳试验中, 综合采用了美国物理声学(PAC)声发射(AE)传感器、智能锆钛酸铅压电漆(PZT)传感器和应变片进行了粘贴钢板冷加固前后的疲劳裂纹监测; 对处于运营阶段的斜拉桥钢桥面板疲劳开裂区域, 采用了粘贴角钢的冷加固方法进行加固, 并对加固前后的桥梁结构开展了AE监测和应变监测以研究疲劳裂纹状态与检验冷加固方法的效果。疲劳试验与监测结果表明: PAC的AE传感器和智能PZT传感器能有效捕捉具有突发峰值与快速衰减特征的疲劳扩展信号, 二者的协同应用实现了疲劳裂纹智能感知, PAC的AE传感器组能实时捕捉纵肋上的疲劳裂纹扩展长度和方向; 粘贴钢板冷加固后, 应力水平稳定在64.8 MPa, 直到继续循环加载至512万次仍无疲劳裂纹扩展, 验证了正交异性钢桥面板粘贴钢板疲劳冷加固措施的良好加固效果; 在疲劳试验过程中, PAC的AE传感器和智能PZT传感器监测疲劳裂纹扩展结果一致性良好, 与应变片相比可实时捕捉更丰富的疲劳裂纹动态信息。对运营阶段正交异性钢桥面板疲劳监测与评估结果表明: 加固前AE监测结果峰值能量是加固后峰值能量的5倍, AE累积信号由加固前的密集分布改变为加固后的稀散分布, 表明加固后的钢桥面板疲劳裂纹处于稳定状态; 随着加载车辆行驶通过, 冷加固后的疲劳裂纹尖端应力峰值降低40%至50%;对比加固前后的24 h疲劳应力连续监测结果, 疲劳细节附近应变片的应变水平从加固前的78 MPa下降至加固后的48 MPa; AE信号峰值能量、AE累积信号和应力水平的监测结果均证明了冷加固技术对正交异性钢桥面板疲劳开裂加固的有效性。      

钢桥面环氧沥青铺装树脂灌浆材料研究与应用

文章基于舟山连岛跨海大桥环氧沥青钢桥面铺装裂缝、 鼓包等典型病害， 从养护材料性能提升角度出发， 开发了高渗透树脂灌缝材料和高强耐水型树脂注浆材料， 并通过系列试验， 分别对树脂灌缝材料的施工和易性、 力学性能、 抗冻耐久性， 注浆材料的排水置换性能、 与钢板和铺装的粘结性能等各项指标进行了评估， 同时重点对西堠门大桥裂缝、 鼓包等病害进行了集中处治， 经过一个寒暑交替运营的跟踪观测， 结果表明所研发的灌缝和注浆材料可满足钢桥面小修保养修复性能要求。     

勐古怒江特大桥主桥斜拉桥钢箱梁设计难点

勐古怒江特大桥主桥为云南省首座双塔三跨空间扇形双索面钢箱梁斜拉桥,主梁采用分离式扁平流线型钢箱梁。结合主桥施工特点,采用梁单元模拟计算主梁结构在各阶段的第一体系应力包络,板壳单元计算第二体系应力;主桥钢箱梁内外隔板受力复杂,分别建立标准段和梁端压重段局部模型,进行受力分析;斜拉索梁端锚固区钢锚拉板受力集中,对该区域建立实体模型,分析应力集中情况。计算结果表明钢箱梁结构整体受力状态良好,绝大部分区域应力数值均小于设计允许值;箱梁标准段和梁端压重区受力均满足规范要求;锚拉板局部应力集中现象明显(控制应力采用屈服应力),对应力集中位置须确保焊接后打磨匀顺并锤击以减少应力集中。     

基于离散-连续耦合的钢桥面铺装剪切模拟

层间剪切破坏是钢桥面铺装主要病害之一,为了对钢桥面铺装复合结构层间剪切行为进行研究,基于三维离散-连续耦合方法建立了钢桥面铺装复合结构仿真模型,分析得出30℃条件下钢桥面铺装层间剪切破坏行为的变化规律,分析剪切速率对钢桥面铺装层间剪切受力状态的影响。研究结果表明过高或过低的行车速度对钢桥面铺装层都不利。对比分析离散-连续模型与离散元模型模拟结果发现,离散-连续模型计算结果更加符合实际情况。     

圆钢管H型钢再生混凝土短柱的轴压承载力分析

为了研究圆钢管H型钢再生混凝土短柱轴压力学性能，对此类构件轴压承载力计算公式进行了理论推导，基于极限分析法，运用双剪统一强度理论，并依据H型钢和钢管对核心区再生混凝土约束效果的不同，分别计算H型钢约束区再生混凝土和钢管约束区再生混凝土承载力，提出一套圆钢管H型钢再生混凝土短柱轴压承载力计算公式，考虑了钢管内径厚比、套箍系数、H型钢配钢指标以及再生粗骨料取代率对短柱轴压承载力的影响, 同时也适用于无H型钢的圆钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算. 将推导得到的钢管有效约束力代入承载力计算公式所得结果与相关试验结果对比误差在10%以内，吻合较好，验证了承载力计算公式的有效性和精确度.