沌口长江公路大桥加劲梁选型与设计

沌口长江公路大桥主桥为(100+275+760+275+100)m双塔双索面半飘浮体系斜拉桥。针对该桥车道数较多、通行重载货车比例高的特点,提出整幅式P-K断面钢箱梁、双层钢桁梁以及分幅式钢箱梁3种加劲梁方案,采用有限元软件分析各方案静动力性能,综合考虑各方案静动力性能、景观效果、造价等,确定该桥选用整幅式P-K断面钢箱梁方案。该方案钢箱梁由2个流线型扁平边箱、箱间顶板及横隔板组成,宽46.0m,中心线处梁高4.0m,横隔板采用整体式(标准间距3.0m);剪力滞和横向偏载效应导致的截面应力不均匀及局部应力增大,通过分段调整钢箱梁板厚以及加强局部构造,使钢箱梁应力在容许范围内;针对大跨重载的特点,采用了疲劳细节等级较高的构造细节,加强了桥面板与加劲肋的焊缝设计,提高了钢箱梁正交异性钢桥面板的疲劳强度。     

三塔斜拉桥钢箱梁应力分布规律研究

以某航道桥为工程依托,对主桥三塔斜拉桥跨中钢箱梁应力进行有限元模拟和现场实测,分析其应力分布特点。结果表明,现场实测与有限元计算所得分布趋势基本吻合且均在容许范围内,结构安全性较高;底板横桥向正应力和纵桥向正应力均比顶板大,腹板竖桥向正应力较大,横隔板各项应力均比顶板、底板和腹板大,横隔板适当加厚至30 mm更符合结构受力情况;钢箱梁在多种工况下的最大应力不超过157 MPa,结构设计经济、合理。     

正交异性钢箱梁悬索桥弧形切口优化有限元分析

分析了钢箱梁主梁横隔板弧形切口疲劳开裂的成因,针对短小裂纹和较长裂纹分别提出了弧形切口优化加固方案,降低弧形切口应力幅;对优化加固前后弧形切口进行有限元计算,分析正交异性钢箱梁的应力分布和疲劳特征,进而评价优化加固效果,结果显示弧形切口优化后应力值比优化前明显减少,优化方案对弧形切口的局部受力有较大改善。     

富龙西江特大桥钢箱梁方案疲劳分析研究

为了研究钢箱梁的疲劳性能,以某斜拉桥为背景,建立局部有限元模型,利用热点应力法,针对其钢箱梁三种方案的弧形切口及纵肋与横隔板焊缝处的疲劳细节进行计算分析。结果表明:对于纵肋与横隔板焊缝处的疲劳细节,采用6cm厚STC层应力幅改善作用最大,降幅为39%～69%,增加顶板和横隔板板厚最大降幅为19%;对于弧形切口疲劳细节,采用STC层应力幅降幅为14%～33%,增加顶板和横隔板板厚降幅为16%～45%。研究结果可为正交异性板的设计和疲劳分析提供参考。     

横隔板间距对钢桥面板疲劳应力幅的影响

根据国内外钢箱梁的设计经验,选取3种不同的横隔板设置形式,通过有限元方法建立钢箱梁的空间有限元模型,计算横隔板与U肋相交的桥面板、U形加劲肋的对接处、横隔板过焊孔处等4种构造细节在车轮荷栽作用下的应力幅,得出横隔板设置形式对桥面板疲劳应力幅的影响.     

斜拉桥钢箱梁横隔板U肋槽口整改方案研究

针对某斜拉桥钢箱梁纵向U肋与横隔板槽口两边间隙不一的问题,根据U肋槽口间隙焊缝间隙的大小制订3种处治方案;考虑到槽口改变对近处轮载应力影响较大,利用ABAQUS建立空间实体有限元模型,分析了在轮载效应下3种处治方案的弧形切口位置处及横隔板切割处的应力分布状况。结果表明,按处治方案进行槽口整改,对整改区域附近横隔板轮载应力的影响稍大,且使主拉应力有所减少(减少约10%),对稍远处轮载应力的影响较小(小于1%),对疲劳寿命的影响可忽略不计;横隔板整改切割线处的应力水平较低(小于10 MPa),且垂直于切割线方向的正应力大部分为压应力,该处焊缝的疲劳强度满足规范要求。     

某公路大桥钢箱梁裂缝病害分析及处治方案研究

钢箱梁是斜拉桥及悬索桥的主要承重构件,随着交通流量的不断增加,钢箱梁在运营过程中U肋、横隔板和各构件连接焊缝处会出现疲劳裂缝的现象越来越多,从而影响桥梁的运营安全和使用寿命。本文以某跨江公路大桥为例,通过分析各构件的受力状态,对该桥钢箱梁出现裂缝的成因进行分析,并提出相应的维修处置建议,以期对类似大型桥梁钢箱梁裂缝病害维修起到借鉴作用     

正交异性钢桥面板疲劳裂纹试验和数值分析

横隔板开孔和U肋与横隔板连接焊缝端头部位是正交异性钢桥面板的疲劳敏感部位,容易过早、过多地出现疲劳裂纹。为了研究疲劳裂纹产生的原因,以某钢箱梁悬索桥为背景,针对其正交异性钢桥面板制作节段模型进行疲劳试验和扩展有限元分析,考虑横隔板面外变形的影响,研究横隔板开孔部位、U肋与横隔板连接焊缝端头部位疲劳裂纹的产生和扩展。结果表明:节段模型经200万次疲劳荷载作用后,横隔板开孔处出现长7.5mm的裂纹,260万次后扩展到31mm;考虑顶板和横隔板之间的相对水平位移(1.21mm)时,各测点的面内应力计算值与实测值整体吻合良好;横隔板开孔断面最小处的应力达60 MPa,热点应力达到或超过该细节的常幅疲劳极限70MPa,在此处产生裂纹;横隔板的面外变形是诱发横隔板开孔处裂纹的根本原因,热点应力和结构缺陷促使了裂纹的产生。     

大悬挑钢箱梁三维仿真分析

以武汉市二环线大悬挑钢箱梁为例,采用三维有限元,建立以顶板、底板、腹板及横隔板等单元件组成的三维仿真模型,研究了各个单元件的受力和变形特征。结果表明:大悬挑钢箱梁面板横向应力水平数倍于常规钢箱梁,在支撑附近横向应力与纵向应力一样都为控制性因素;三维仿真模型也可分析支座横隔板和挑臂等局部构件的应力;根据结构的受力特征可有效地进行结构优化调整。     

斜拉桥扁平钢箱梁混合有限元分析

斜拉桥扁平钢箱梁是空间复杂受力的结构体系,是设计的关键部位。文章利用六自由度的梁单元和壳单元模拟斜拉桥中不同位置扁平钢箱梁,形成混合有限元。利用该方法对某钢箱梁斜拉桥进行整体受力计算,得到钢箱梁各板件的应力,分析了钢箱梁顶板应力在横桥向的不均匀性,并与常见的板壳有限元节段模型计算结果进行比较,验证了该方法的实用性与可靠性。     

曲线钢箱梁横隔板变形对焊缝细节疲劳应力的影响研究北大核心

为了研究横隔板变形对曲线钢箱梁桥焊缝细节疲劳应力的影响,以某三跨连续钢箱梁高架桥为背景,建立正常横隔板和变形横隔板的钢箱梁模型,针对横隔板分别与U肋、腹板加劲肋、底板开口肋连接焊缝3处细节,研究横隔板变形对各细节应力影响面和最不利工况下应力状态的影响,对比面内、外应力对各细节疲劳损伤的贡献。结果表明:横隔板变形对横隔板-腹板加劲肋细节和横隔板-底板开口肋细节应力影响范围和最不利位置影响显著,并且会导致各疲劳细节的拉应力和压应力有较大增幅,相对于正常横隔板而言更容易产生疲劳损伤;横隔板变形会导致各细节面外应力占比增大,促使面外应力成为各连接焊缝疲劳损伤的主要因素。     

江阴长江大桥钢箱梁疲劳应力特征分析

为准确评估钢桥结构的疲劳损伤状态和剩余疲劳寿命,以江阴长江大桥为背景,对该桥钢箱梁疲劳裂纹产生位置进行连续疲劳应变监测,获取应变时程数据,结合雨流计数法技术建立日疲劳应力谱;分析应力幅~循环次数分布规律;研究累积损伤度分布特征,建立损伤度分布模型,计算不同车道构造细节疲劳损伤度和剩余寿命。研究结果表明:钢箱梁顶板测点、U肋与横隔板焊接末端处、弧形缺口有效截面最小处均以压应力为主,U肋以拉应力为主;应力幅累积循环次数分布服从Weibull函数分布;疲劳累积损伤度分布服从Boltzman函数分布,顶板与U肋连接处U肋腹板沿横桥向慢车道疲劳损伤较快车道损伤大,下游车道较上游车道损伤大,其中下游慢车道U肋腹板细节疲劳损伤最大。     

大桥正交异性板钢箱梁裂缝处治与加固技术

以某长江公路大桥为例,对桥梁运营阶段正交异性板钢箱梁裂缝病害成因进行分析,通过对交通量和车辆轴载分析,以及钢箱梁疲劳开裂有限元计算,提出综合处治方案,并进行结构理论计算。通过对试验段应变监测实测数据分析,进一步优化加固方案。     

超大跨径斜拉桥钢桥面板疲劳损伤监测与断裂力学研究

为研究超大跨径斜拉桥钢桥面板的疲劳损伤问题,本文以某斜拉桥为工程背景,对实桥进行了现场疲劳损伤监测与分析,并基于断裂力学的三维裂纹扩展模型,对钢箱梁顶板-U肋和横隔板-U肋等焊接细节进行了数值仿真与研究。结果表明：实桥顶板-U肋焊缝细节高应力幅(大于10MPa)循环次数与疲劳损伤度明显低于横隔板-U肋细节,横隔板-U肋焊缝最大应力幅达到75~90MPa,顶板-U肋焊缝最大应力幅为15~30MPa,横隔板-U肋焊缝细节处裂纹数量远大于顶板-U肋焊缝细节处裂纹数量;顶板-U肋焊缝裂纹在扩展过程中基本保持平面,裂纹扩展有先沿焊缝方向纵向扩展,再向深度方向扩展的趋势;横隔板-U肋焊缝焊趾处裂纹先沿初始裂纹深度方向在横隔板扩展,再向横隔板厚度方向扩展,焊趾处裂纹先向U肋厚度方向扩展,后沿初始裂纹长度方向顺桥向扩展;在初始裂纹尺寸与荷载条件相同的情况下,顶板-U肋焊缝焊趾处裂纹扩展速度大于焊根处裂纹扩展速度,横隔板-U肋焊缝焊趾处裂纹扩展速率大于横隔板焊趾处裂纹扩展速率。     

温州瓯江北口大桥加劲梁钢结构板疲劳性能分析

文章以温州瓯江北口大桥为工程背景,首先对比中国JTJ D64-2015规范和美国AASHTO规范,确定主桥加劲梁钢结构疲劳荷载设计参数。然后,建立精细化的有限元模型,对横隔板开孔处、U肋、桥面顶板进行疲劳计算分析,并对横隔板开孔处疲劳应力验算关键位置应力值进行了详细分析。最后,基于计算结果对加劲梁正交异性板疲劳性能进行了评价,并提出了改进建议。     

青岛市墨水河大桥索梁锚固区受力分析

青岛市墨水河大桥主桥为2×90 m单塔中央双索面斜拉桥。主梁采用分体式箱形截面钢主梁,斜拉索与钢箱梁内边腹板之间通过钢锚箱连接,索梁锚固区的传力途径和受力情况较复杂。利用有限元软件midas FEA对索力最大的索梁锚固区及附近梁段进行板壳单元有限元分析,对索力最大的钢锚箱及局部腹板进行实体单元有限元分析。结果表明,对于中央索面分体式钢箱梁斜拉桥,顶底板等效应力峰值出现在联系横梁跨中;联系横梁腹板所对应的箱室内横隔板比拉索横隔板的应力水平高;通过设置腹板局部补强板,锚固区腹板变形和应力均可满足受力要求;钢锚箱锚固于内边腹板外侧,斜拉索张拉施工和后期养护均较方便。     

钢箱梁横隔板弧形切口疲劳性能及构造优化研究

横隔板弧形切口处疲劳开裂是钢箱梁的主要疲劳病害之一,为提高该细节的疲劳性能,确定其合理构造形式,以某悬索桥(加劲梁采用钢箱梁)为背景,建立钢箱梁节段有限元模型进行疲劳应力分析,基于P-M线性积伤律和Eurocode 3提供的S~N曲线计算其疲劳寿命,比较6种国内外常用弧形切口的疲劳性能,并分析切口半径和横隔板厚度对疲劳应力的影响。结果表明:轮载作用下横隔板弧形切口处存在明显的拉、压应力集中区;疲劳裂纹萌生于压应力集中区,裂纹扩展方向与主压应力方向基本垂直;弧形切口的形式显著影响其疲劳性能,国内外典型孔型中,圆弧+直线方案(孔型4)为刚性横隔板弧形切口的最佳孔型;适当增加孔型4的切口半径和横隔板厚度有利于提高其疲劳寿命,增加切口半径较增加板厚效果更好。     

混凝土旧桥加固研究

在总结常用加固横隔板方法的基础上,结合某桥的具体情况提出了3种加固方案,并对3种加固方案进行了结构受力分析,结果表明,采用叠合梁加固方法可以有效改善梁中应力,而采用T转箱加固方法可以有效改善梁的变形,增大桥梁的整体刚度。     

变截面连续钢箱梁标准化设计研究

以城市快速路40m+60m+40m变截面连续钢箱梁为例,通过研究车道数对钢箱梁腹板布置的影响,确定腹板间距采用4.5m;根据受压加劲板宜采用刚性加劲肋的理念,对常用底板厚度的受压区加劲形式进行比选,发现倒梯形肋更经济;根据偏心荷载作用下钢箱梁的受力特点,为防止过大的畸变和面外变形,从刚度出发研究钢箱梁横隔板的合理布置,对实腹式和桁架式横隔板进行对比分析,墩顶宜采用实腹式横隔板,其他位置宜采用V形桁架式横隔板。     

襄阳市东西轴线二跨汉江大桥钢-混组合桥面铺装受力分析

襄阳市东西轴线二跨汉江大桥主桥为(3×60+320)m的独塔混合梁斜拉桥,边跨主梁采用混凝土梁,主跨主梁采用钢箱梁,桥面采用14mm厚正交异性钢桥面板+80mm厚C40聚丙烯纤维混凝土+70mm厚SMA改性沥青混凝土的铺装方案。为分析该钢-混组合桥面铺装方案的结构受力是否合理,采用MIDAS Civil 2010软件建立全桥整体模型及横隔梁、U肋局部分析模型,对钢梁、混凝土桥面板的应力及混凝土桥面板的裂缝宽度进行计算分析。结果表明:钢梁及混凝土桥面板的各项应力均在规范容许的范围内;钢梁的Von Mises等效应力小于钢材的屈服强度;混凝土桥面板的表面最大裂缝宽度为0.097mm,小于规范控制的目标值0.15mm。