关节车端横梁裂纹原因分析及改进方案

为了对关节车端横梁裂纹产生的原因进行分析,采用有限元分析方法及Palmgren-Miner累积损伤法则,基于Ⅱ W标准进行了分析计算.结果表明:集装箱锁座处纵向惯性力导致孔边产生很高的应力集中,当关节连接器存在连接间隙时,关节连接器的纵向冲击将很快传导到端横梁位置,这种较高的交变载荷引起了端横梁的疲劳裂纹.为有效控制裂纹的再次发生,对多种改进方案进行了对比分析,其中端梁上盖板孔上侧及下侧均搭接5mm补强板方案,工艺易于实现,抗疲劳性能良好,因此选择该结构为最终改进方案,并制定了可行的工艺实施方法.     

大跨度连续梁-拱组合桥箱梁横向受力分析

以某大跨度预应力混凝土连续梁-钢管混凝土拱组合桥为背景,采用有限元软件Midas-FEA建立了单箱单室截面连续梁-拱组合桥空间有限元模型,对桥梁横向受力及传递规律进行了分析。研究结果表明:中跨跨中位置横向轴力较大,比边跨跨中位置横向轴力大11.7%。中跨跨中吊杆位置与边跨跨中位置横向弯矩比值为1∶1.7;中跨非吊杆位置与边跨跨中位置横向弯矩比值为1∶1.1;由于支座的影响,端横梁位置处底板出现应力集中现象;吊杆区域应力集中现象较为明显,施工时需考虑加密钢筋等措施;横撑轴力较大值位于离拱脚最近的位置,随着纵向坐标的增加,横向轴力逐渐减小。吊杆横梁剪应力随着吊杆横梁宽度的增大而减小,随着横梁厚度的增大,剪应力的减小幅值也变小。边跨范围内,截面A与B位置处应力沿纵向变化曲线较为平稳,靠近端横梁与中横梁位置,应力稍微有点起伏。在中横梁位置,应力达到最大拉应力,中跨吊杆区域,应力沿纵向呈现波浪形曲线。     

煤炭漏斗车车体隔板加强板裂纹分析与改进

针对出口澳大利亚30t轴重煤炭漏斗车车体隔板加强板在运用过程中出现裂纹问题,基于离散单元法理论并应用PFC-3D软件对煤炭散粒货物装卸货过程进行仿真模拟,得出仿真计算数值与实际线路运行测试数据具有良好的一致性.分析了裂纹产生的原因是由于装卸载过程中散粒货物对隔板造成了瞬间冲击,从而造成隔板加强板疲劳破坏,并依据疲劳强度分析结果提出改进方案,在隔板加强板内侧加焊两个角钢,增加其纵向刚度,从而很好的解决了隔板加强板的疲劳问题.     

瓯江北口大桥钢桁梁悬吊方案及结构体系研究

瓯江北口大桥采用主跨 2×800mA 型混凝土中塔钢桁梁悬索桥， 为世界上首次采用。 为了使其设计安全合理、 造价经济、 结构耐久， 需要对不同结构体系进行深入比选研究。 通过研究对比四跨吊和两跨吊 2 种方案， 择优选择了三塔四跨悬吊方案； 通过对加劲梁 7 种不同约束体系下的力学行为进行分析计算， 确定了加劲梁的合理约束体系方案： 首先加劲梁采用四跨连续体系， 在中塔下横梁之间设置纵向系梁， 其上设置单排竖向支座， 边塔处类同； 其次加劲梁纵向采用全飘体系， 仅在边塔的横梁上设有纵向液压阻尼装置； 最后在边塔柱及中塔柱侧壁钢桁梁上、 下弦处同时设置横向抗风支座。     

基于管养数据的空心板底板纵向开裂原因分析

为系统的分析先张法空心板梁底板纵向裂缝的特征及成因,以桥梁管理系统的病害数据为基础,结合现场调研,总结了纵向裂纹分布特征。在此基础上从有限元数值计算的角度分析了预应力、车辆荷载、桥梁宽跨比以及底板厚度对纵向裂缝形成的影响。结果表明:纵向裂缝主要发生于预应力空心板梁桥中,并且裂缝数量、长度及宽度等特征均逐年增多增大;泊松效应及施工不当是板梁初始微裂纹产生的主要原因,也是运营期纵向裂缝产生的重要诱因,运营阶段荷载作用是导致裂纹发生并扩展的主要原因;汽车荷载作用下裂缝的扩展规律为由底板上缘向下缘扩展;宽跨比较大的桥更容易产生底板纵向裂缝;底板厚度的削弱对纵向裂缝的影响显著,且影响程度随削弱程度增加而增大。     

基于ANSYS的多层振动筛中间横梁改进

针对某厂家生产的沥青搅拌设备多层振动筛的中间横梁易堵塞骨料导致清理困难的问题,提出截面形状类似2个"J"形槽钢焊接结构的中间横梁结构,在ANSYS中对改进后的几种方案进行仿真分析,选出最优方案,并进行理论计算。结果表明:该改进方案能有效解决原中间横梁骨料堵塞问题,并且最大应力小于材料许用应力,满足使用要求。     

基于切削加固的钢桁梁桥横梁节点翼缘组合维修效果研究

采用有限元法建立了简支钢桁梁桥全桥模型及节点子模型;通过对比关键截面竖向位移及杆件轴向应力的实桥测试值与有限元计算值,验证了有限元模型的正确性;分析了不同裂纹长度裂纹尖端的应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ、K_Ⅲ的变化规律;针对横梁节点腹板间隙疲劳开裂,分析了上翼缘切削方法及角钢加固方法的维修效果;提出了横梁端部上翼缘切削与角钢加固的组合维修方法。结果表明：裂纹在整个扩展过程中,开裂模式从Ⅱ-Ⅲ型开裂先向Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型开裂转变,再向Ⅱ-Ⅲ型开裂转变;上翼缘切削方法、角钢加固方法对Ⅰ型裂纹、Ⅱ型裂纹均具有较好的维修效果,组合维修方法对复合型裂纹具有较好的抑制作用;模型中当裂纹扩展长度小于腹板间隙长度的60%时,裂纹尖端等效应力强度因子可降低60%～90%,抑制效果显著。     

焊缝疲劳寿命预测新方法及其在焊接构架上的应用

铁路客车209T型转向架焊接构架横梁腹板与侧梁下盖板的焊缝出现的疲劳裂纹直接影响行车安全.采用美国ASME标准中的<网格不敏感的结构应力法及主S-N曲线法>,对该处焊缝进行了有限元分析,分析计算了该处焊缝焊趾与焊根上的应力集中,也计算了该处焊缝焊趾与焊根上的疲劳寿命与损伤.疲劳损伤计算结果与实际开裂情况相当吻合.基于这一方法,对改进设计的疲劳寿命及损伤再次进行了计算,结果表明:改进方案显著地提高了该处的抗疲劳破坏能力.上述研究与验证表明:<网格不敏感的结构应力法及主S-N曲线法>突破了传统名义应力法的局限性,在机车车辆焊接结构抗疲劳设计过程中,具有重要工程推广价值.     

焊缝疲劳寿命预测新方法及其在焊接构架上的应用

铁路客车209T型转向架焊接构架横梁腹板与侧梁下盖板的焊缝出现的疲劳裂纹直接影响行车安全.采用美国ASME标准中的《网格不敏感的结构应力法及主S-N曲线法》,对该处焊缝进行了有限元分析,分析计算了该处焊缝焊趾与焊根上的应力集中,也计算了该处焊缝焊趾与焊根上的疲劳寿命与损伤.疲劳损伤计算结果与实际开裂情况相当吻合.基于这一方法,对改进设计的疲劳寿命及损伤再次进行了计算,结果表明：改进方案显著地提高了该处的抗疲劳破坏能力.上述研究与验证表明：《网格不敏感的结构应力法及主S-N曲线法》突破了传统名义应力法的局限性,在机车车辆焊接结构抗疲劳设计过程中,具有重要工程推广价值.     

预应力混凝土连续刚构桥病害分析及加固技术

箱梁底板砼拉崩、横斜裂纹是连续刚构桥常见病害。文中根据对两座同种结构尺寸刚构桥产生病害的原因分析。分别采用钢横梁和横肋加固方案,取得了良好的效果,同时说明了对同类型桥梁在跨中增加横肋会起到一定的预防作用。所介绍的加固方案设计及实施过程对类似病害的处理具有一定的借鉴作用。     

斜拉桥钢桥面板顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群数字疲劳试验

为研究多场耦合作用下斜拉桥钢桥面板疲劳裂纹的扩展机理,建立了跨尺度斜拉桥全桥数字疲劳试验模型;通过模拟顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群处多道焊缝的焊接全过程,将焊接残余应力引入数字疲劳试验模型中;基于扩展有限元法,在多场耦合作用下对顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群处典型疲劳裂纹进行扩展机理的数字断裂参数分析与扩展行为的数字疲劳试验。研究结果表明:在顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群处存在较大的残余拉应力,其最大值接近钢材的屈服强度,焊接残余应力对钢桥面板疲劳性能的影响不可忽略;后续焊缝会影响已有焊缝区域的应力场分布,在分析计算多道焊缝影响区域的焊接残余应力场时,需模拟多道焊缝的焊接全过程;在恒载应力场、活载应力场和焊接残余应力场的多场耦合作用下,按复合型裂纹扩展的工程准则,顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群处4种典型疲劳裂纹的最大等效应力强度因子幅均大于疲劳裂纹扩展阈值,均将在疲劳循环荷载作用下发生疲劳扩展;在多场耦合作用下,过焊孔上方顶板-U肋连接焊缝的顶板侧焊趾处疲劳裂纹和U肋侧焊趾处疲劳裂纹均为以Ⅰ型裂纹为主导的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型复合裂纹,Ⅱ型和Ⅲ型裂纹的影响不容忽略;过焊孔上方顶板-U肋连接焊缝的顶板侧焊根处疲劳裂纹和横隔板过焊孔边缘处疲劳裂纹均为Ⅰ型裂纹;建立的多场耦合作用下多尺度数字疲劳试验可为运营阶段大跨度桥梁钢桥面板疲劳裂纹的扩展提供分析与模拟方法。      

Internal Force Distribution in Steel-Concrete Composite Structure for Pylon of Cable-Stayed Bridge

Adopting a steel-anchor beam and steel corbel composite structure in the anchor zone on pylon is one of the key techniques for the design of Jintang bridge, a cable-stayed bridge in Zhoushan, China. In order to ensure the safety of the steel-concrete composite structure, a stud connector model for the joint section was put forward. Experiments were conducted to obtain the relation between load and slip of specimen, the failure pattern of stud connector, the yield bearing capacity and ultimate bearing capacity of a single stud, etc. The whole process of the structural behavior of the specimen was comprehensively analyzed. The features of the internal force distribution in the steel-concrete composite structure and the strain distribution of stud connector under different loads were emphatically studied. The test results show that the stud connector is applicable for the steel-concrete composite structure for pylon of Jintang bridge. The stud has a good ductility performance and a obvious yield process before its destruction. The stud connector basically works in a state of elasticity under a load less than the yield load.     

钢管混凝土外加强环节点抗震性能有限元分析

钢管混凝土结构节点的抗震性能的研究一直受到人们的重视,低周反复加载试验结果指出,加强环式节点滞回曲线饱满且稳定,但同时也发现,在节点域会出现鼓胀现象.为了解释这一现象,对加强环式节点进行了低周反复加载非线性模拟分析.分析内容包括节点的滞回耗能指标、节点域变形及节点域塑性扩展三部分.研究指出:(1)节点的滞回曲线饱满稳定,耗散系数都在2.0以上,表明节点整体延性很好;(2)腹板焊缝孔开孔过大,节点滞回曲线有不重合现象,可见腹板焊缝孔尺寸需要控制;(3)节点域柱壁有明显的变形,规律与滞回曲线相似,表明节点滞回曲线主要是由柱壁变形而非梁端塑性变形贡献的;(4)在反复荷载作用初期,环板就出现了贯穿的塑性带,而在相隔相当长的荷载循环之后,梁面上才有塑性出现.由于在反复荷载作用下,节点域发生了明显的变形,且在环板上形成贯穿的塑性带.     

纤维混凝土在宿迁皂河三线船闸工程中的试验研究

结合宿迁皂河三线船闸工程,对掺加纤维的混凝土船闸的工作性、力学性能、抗裂性能、耐磨性等进行对比试验,结果表明,掺加纤维混凝土的闸室墙裂缝有了明显减少,个别闸室墙甚至没有裂缝产生。     

连续梁（刚构）桥主跨底板施工监控

连续梁(刚构)桥是目前应用最广泛、设计和施工最为成熟的桥型之一,但近年来有多座桥梁出现底板裂缝和局部混凝土崩裂事故。文章从力学角度出发并结合现场施工对该现象进行分析,得到了导致底板破坏的几个主要因素,指出连续梁主跨底板最易崩裂的具体位置,并结合工程实例对底板施工监控提出针对性建议。     

先张预应力空心板梁纵向裂缝调查与成因分析

针对在役先张法空心板梁底板的纵向裂缝病害,专门进行了大量板梁桥的现场调查和检测。在调查基础上,进行了裂缝分布、性状和有关参数的归纳统计,初步探明了纵向裂缝的分布规律,并对病害成因、影响进行了定性的分析探讨,为后续深入的研究和处治对策提供参考。     

高速公路新老路基相互作用分析与处理技术研究

利用弹塑性有限元的方法分析了在高速公路建设中路基加宽部分对原有路基竖向变形的特征,并对其原因展开了定性分析,最后提出了新老路基的衔接处理与纵向裂缝控制的措施。     

后张预应力梁封端缝渗漏治理

由于后张预应力梁封端混凝土与梁体混凝土的浇注时间不同，形成封端缝，进而造成封端混凝土渗漏并引起锚具锈蚀和预应力的损失，严重影响行车安全．文中提出了一种能在12cm（及以上）的狭窄伸缩缝环境下对封端缝渗漏进行治理的方案．首先改进了适用于该狭窄环境的基面清理工具，通过实验室模拟试验、材料性能测试和数值模拟，证实了本基面清理工具的实用性和本方案的可行性，进而将该方案成功的应用于神朔铁路大柳塔-府谷段6孔梁的现场渗漏治理．为检验治理效果，开发了一种集信号输出与数字采集于一体的渗漏检测仪样机，测试对比表明，样机具有较高的精度和较大的量程，完全可以满足工程需要．     

铝合金熔焊气孔与裂纹交互作用模拟

为研究铝合金熔焊接头中裂纹与气孔交互作用对接头疲劳行为的影响,基于杂交多边形有限单元法（hybrid polygonal element,HPE）,构造了单独含椭圆洞和裂纹的多边形单元格式,建立了同时含裂纹和气孔的激光-电弧复合焊接铝合金接头的平面应力模型,研究了气孔的分布对焊根裂纹尖端场的影响.研究结果表明:在较为稀疏的网格模型下,HPE法数值解误差可控制在0.5%以内;焊缝下部的小气孔使得裂纹尖端标准化Ⅰ型和Ⅱ型应力强度因子分别增大2.15%和324%,增强效应明显,并且气孔与裂纹间距离越近,两者耦合作用愈强.      

某简支T梁桥病害分析及加固方法探讨

某公路简支T梁桥主梁跨中附近底板出现了横向和纵向裂缝,支座附近腹板出现大量的斜裂缝.文章通过荷载试验对该T梁桥的承载能力进行检测,分析其病害原因,采用体外预应力法并对该桥进行加固.