拱桥吊杆涡激风振疲劳寿命评估

为便于桥梁运营管理单位开展桥梁维护与检修,对易于发生涡激风振的圆形截面刚性吊杆的可承受应力循环次数进行估算,以明确吊杆的合理使用年限。借助经典涡振起振临界风速、涡激力计算模型及钢结构疲劳寿命计算理论,对某钢管混凝土拱桥的所有圆形吊杆的动力特性、内力及对应的涡振风速范围进行计算,并结合桥梁所在地风速分布统计数据,对该桥吊杆的涡振疲劳寿命进行评估。研究结果表明,该桥吊杆的疲劳寿命在当地风速条件下满足使用要求,计算过程可为同类桥梁吊杆涡振疲劳寿命评估提供参考。     

基于监测数据的拱桥吊杆冲击系数快速估算方法研究

为快速、准确评估拱桥吊杆振动冲击效应,提出一种基于连续动力监测数据的拱桥吊杆冲击系数快速估算方法。该方法以日常交通荷载作用下吊杆连续动力响应数据为基础,对实时冲击系数进行频次统计,得到标准日概率密度谱;采用车-桥耦合振动数值方法计算吊杆冲击系数,确定与之对应的标准日概率密度谱分位点,给出分位点合理取值建议,并以该分位点的实时冲击系数作为快速估算值。将该方法应用于一座刚性吊杆钢拱桥中,基于动应变监测结果,统计7根吊杆实时冲击系数概率分布,结合车-桥耦合振动数值计算结果进行分析,得到:日常交通荷载作用下,吊杆实时冲击系数概率密度曲线具有良好的稳定性,标准日概率密度谱合理;建议取实时冲击系数标准日概率密度谱上85%～90%分位点对应的实时冲击系数作为吊杆冲击系数快速估算值。     

H型截面吊杆驰振稳定性的数值模拟分析

以某大跨拱桥H型吊杆为例,根据风洞试验和计算流体力学数值模拟分析方法,得出H型吊杆的阻力和升力系数;根据Hartog判据,得出该桥吊杆的驰振系数,并分析其驰振稳定性,通过计算得到驰振临界风速。研究结果显示,数值模拟分析方法的结果与风洞试验的结果吻合良好,表明利用数值模拟方法（计算流体力学）来研究吊杆的驰振稳定性具有一定的实用价值。     

频率法测连续梁拱桥吊杆索力影响因素研究

为了准确地测出连续梁拱桥吊杆的基频,进而推算出吊杆索力,基于弦振动理论,建立考虑轴向力影响的弯曲振动偏微分方程,对风荷载及吊杆有效计算长度2个重要参数进行了研究,通过实桥在有风与无风条件下的实测数据与理论计算值进行对比分析。结果表明:采用频率法测吊杆基频时,吊杆上不能有横向外荷载作用;提出按分段修正的方法计算吊杆的有效长度,进而根据修正后的有效计算长度计算吊杆的理论基频,按此方法计算所得的吊杆理论基频与无风条件下的实测基频值误差较小。     

公路钢拱桥H型吊杆疲劳性能研究

对公路钢拱桥H型吊杆进行了精细化受力分析,通过局部有限元仿真模型分析找出了疲劳破坏的关键部位,利用我国公路钢桥规范疲劳荷载计算模型,基于构造细节的疲劳强度曲线与Miner损伤累积法则,对H型吊杆进行了疲劳分析。该方法可推广到同类吊杆的疲劳分析。研究结果验证了短吊杆是疲劳破坏薄弱位置的观点,有必要对其进行专门的疲劳分析,通过改变吊杆端部的连接形式,可以大幅改善H型短吊杆的抗疲劳性能。     

服役斜拉索疲劳状态的全场域在线实时监测与智慧感知

为了能对斜拉桥拉索的服役性能进行更为准确和及时的评估,提出了一套服役期拉索疲劳状态评估的全场域实时监测与智慧感知技术方案。该方案首先给出了基于拉索横向动刚度分析理论的拉索全场域、全应力时程的实时感知方法,其次利用Miner线性疲劳累计损伤理论评估拉索全场域的疲劳损伤状态;最后,将其应用于一座斜拉桥的拉索的振动监测信息处理上,证明了所建议的技术和方案可实现服役拉索疲劳状态的全场域实时监测和智慧感知。具体结论如下:在拉索疲劳应力幅的组成中,由外荷载引起的索端位移产生的索力变化所产生的应力占比最大,当拉索发生较大幅度振动时,振动附加索力变化产生的应力也不可忽略;通过对拉索疲劳应力幅的统计分析发现,与长索相比,短索对外荷载更加敏感,通常会引起更大和更频繁的索力变化,故在斜拉桥拉索疲劳分析中,应对短索给予更多的关注;在拉索疲劳损伤分析时,弯曲应力和腐蚀的影响非常显著,若要使拉索疲劳寿命的预测更接近实际工程情况,需要考虑弯曲应力和腐蚀的影响;在应力幅较大的区域,对应循环次数较少,但拉索疲劳损伤度较大,在应力幅较小的区域,虽然循环次数较多,但拉索的疲劳损伤度较小,所以,在疲劳分析中,拉索应力幅比循环次数更值得关注。     

铁路钢板梁桥疲劳及剩余寿命分析

在列车荷载作用下,铁路钢板梁桥的腹板间隙处因面外变形容易产生疲劳裂纹,影响桥梁使用安全与剩余疲劳寿命。对某铁路钢板梁桥采用ANSYS进行全桥仿真模拟,通过计算模型计算出关键部位在列车荷载下的应力历程,并与实测结果进行对比分析;并利用S~N曲线、线性累积损伤理论对各个测点的疲劳寿命进行评估。计算和分析结果表明,腹板间隙处在较低应力幅状态下仍会出现疲劳裂纹。因此,建议缩短桥梁的检测年限,并且认为设置止裂孔的维修方法不能有效地阻止面外变形疲劳裂纹的继续扩展;大部分测点的疲劳寿命趋于无限寿命,有个别测点的剩余疲劳寿命只有50年。     

拱桥短吊杆动力特性分析

拱桥吊杆骤断的原因复杂,其中动荷载作用下吊杆受力不均匀和增大效应是主要因素之一。以一座既有中承式钢管混凝土拱桥为背景,采用ANSYS建立桥梁有限元模型,选用单车车辆模型,并将车辆模型简化为移动荷载在桥梁结构模型上进行加载,计算不同速度下短吊杆的动力特性,研究短吊杆在车辆平稳过桥条件下的动力性能。计算分析结果表明:短吊杆的振动频次随车速的降低而急剧增加;短吊杆轴力的动力放大系数较大并与车速成正比关系;在车辆激振作用下,短吊杆受弯主要以横桥向的弯矩为主,短吊杆的最大应力会出现在车辆通过后的自由振动阶段;短吊杆的下锚固端受力复杂且最为不利,容易在腐蚀和应力作用下导致短吊杆内钢丝的断裂。     

大跨度钢拱桥吊杆减振的新型电涡流TMD开发与应用

针对吊杆频率低、阻尼小、易发生风振的弱点,以厦深线榕江特大桥钢吊杆为工程背景,首先通过风洞试验、理论分析和现场实测评估了吊杆的抗风稳定性以及减振设计所需参数.然后基于被动控制和电涡流耗能原理,采用等强度悬臂梁开发了一款耐疲劳、免维护的新型电涡流TMD(被动调谐质量阻尼器)用于改善吊杆风振性能.最后通过强迫振动法实测了吊杆-TMD系统的等效阻尼比以评估其减振效果.试验结果表明:开发的新型减振系统可以使长吊杆强轴(横桥向)和弱轴(顺桥向)的阻尼比分别达到1％和3％以上,完全满足台风区钢拱桥吊杆减振的需要.     

正交异性钢桥面板典型细节的疲劳损伤分析

为研究正交异性钢桥面板典型疲劳细节在单轮荷载作用下的应力及疲劳损伤度,以福州长门特大桥为背景,采用ABAQUS有限元软件建立钢桥面板节段模型和3处易开裂部位(横隔板-U肋焊缝、横隔板处和横隔板间的顶板-U肋焊缝)的子分析模型,分析车轮荷载作用位置变化时疲劳细节的应力时程;并采用雨流计数法分析各细节处的应力幅,对疲劳细节进行疲劳损伤度分析。结果表明:单轮荷载顺桥向位于相邻横隔板间时,对横隔板处的顶板-U肋焊缝应力产生较大影响;荷载横向分布接近±750mm时,疲劳细节的应力时程曲线较为平缓,荷载对其应力的影响较小;疲劳损伤最大的是横隔板处的顶板-U肋焊缝焊根部位,该部位易产生疲劳破坏。建议在该部位增设钢角撑或钢板等,以降低该位置的应力幅和疲劳损伤度,提高结构的耐久性。     

加工高强度钢板的工模具钢选用

在钢板的下料和成形中,为了生产流无故障地运转,工模具的完好至关重要。高强度钢板的强度和硬度比普通低碳软钢板高很多,势必对工模具提出更高的要求。随着高强度钢板应用的不断扩大。在工模具钢的使用方面积累了更多经验,工模具钢的生产和应用取得了长足进步。     

钢管与钢管混凝土复合拱桥

提出钢管与钢管混凝土复合拱桥的概念，介绍了试验桥－福建省福鼎市山前大桥的设计要点。     

高强度钢的成形

叙述了汽车板成形的不同工艺对钢板性能的要求,从而针对不同的需求选择合适的高强度钢,特别强调了铌如何改善这些高强度钢的性能.     

高强度钢的焊接

在现在的汽车车身装配中,焊接仍然是迄今为止最主要的连接技术.钢作为结构材料的一个好处就是相对于铝它有着全面良好的焊接性.     

空间曲形钢塔半漂浮体系钢梁斜拉桥设计

西宁西平大街桥梁为135 m+(57+33)m=225 m空间曲形钢塔半漂浮体系钢梁斜拉桥。该桥采用塔梁分离,墩梁之间设置竖向支座和纵、横向挡块以增强抗震性能。主梁采用3.5 m高扁平钢箱梁结构,主跨采用双边箱结构,为满足锚固需求,边跨采用单箱四室结构,桥面采用UHPC铺装体系。桥塔采用3根箱形截面焊接组成空间曲形钢结构塔,桥面以下塔柱高10.613 2 m,为保证桥塔稳定及传递水平分力,中塔与边塔间及边塔相互之间设置连杆。边、中塔三个承台设置系梁连为一体(系梁设预应力),下设Φ2.0 m钻孔灌注桩;辅助墩采用柱式墩,承台为矩形截面,下设Φ1.5 m钻孔灌注桩;桥台采用一字式薄壁桥台,下设Φ1.5 m钻孔灌注桩。斜拉索采用Φ7 mm镀锌铝高强平行钢丝束。采用MIDASCivil和ANSYS有限元程序进行静力验算,结果表明该桥结构静力性能满足规范要求。     

采用正交异性钢桥面板的铁路钢桁梁设计

介绍了采用正交异性钢桥面板的铁路钢桁梁的结构设计，分析了钢桁梁采用这种整体桥面结构对高速行车的作用与意义，研究了采用整体桥面结构后钢桁梁的受力特性。     

结合钢桁梁正交异性钢桥面板体系研究

为研究结合钢桁梁正交异性钢桥面板体系(纵横梁体系、横梁体系、纵梁体系)受力性能的差别,以闵浦大桥为例,采用MIDAS Civil软件建立3种结构体系的主跨桁架局部空间模型进行有限元计算分析,得到如下结论:纵梁体系不适合于结合钢桁梁正交异性钢桥面板结构;横梁体系结构比纵横梁体系受力不利;纵横梁体系在获得足够的净空的同时不至于使整个桁架很高,桥面板受力合理,是最适用于结合钢桁梁的正交异性钢桥面板体系.     

高强钢丝和钢绞线松弛问题探讨

根据多年来对高强钢丝和钢绞线松弛问题的试验研究,结合目前业内人士对松弛问题的关注情况,以实践经验为依据,发表笔者的看法和观点,尤其突出对斜拉索松弛问题的探讨,以期起到借鉴作用。     

基于钢管连接件的钢-UHPC组合桥面板抗剪性能研究

针对公路钢桥桥面结构因自身刚度相对较弱和抗拉拔力不足,出现铺装层病害和钢桥面板疲劳开裂等现象,提出一种基于钢管连接件的钢-UHPC组合桥面板结构,为研究该新型连接件组合桥面板的抗剪性能,开展了推出试验,并结合试验验证后的非线性数值模型得出了试件的工作机理。运用非线性数值模型分析了抗剪连接件厚度、连接件屈服强度、UHPC抗压强度对抗剪承载力及抗剪刚度之影响。研究表明:钢管连接件推出试验破坏形态为下缘焊缝附近的钢管壁沿焊缝方向被剪切断裂,其下部UHPC被压碎;参数分析得出其他参数不变的情况下,抗剪性能随连接件钢管壁厚和钢材强度均呈线性增长;不同的连接件壁厚对应合理的UHPC轴心抗压强度取值,钢管外径为40 mm的情况下,壁厚从3、4、5、6 mm变化取值,对应的UHPC抗压强度合理值分别为100、120、140、160 MPa。     

燃气汽车气瓶用钢的力学性能研究

对燃气汽车气瓶用钢(30CrMo)在不同淬火介质的热处理条件下的拉力、冲击、断裂韧度、应力腐蚀、腐蚀拉伸等性能进行了研究。结果表明，采用水溶性淬火介质(PAG类)有利于降低气瓶用钢的屈强比，提高气瓶的安全性；经腐蚀后，材料的屈强比升高，延性和塑性下降，气瓶的安全性降低；屈强比和断裂韧度是评价气瓶安全性的重要指标。