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.     

U肋设小隔板和支撑板的正交异性板疲劳性能试验研究

为了解钢桥正交异性板U肋设置小隔板和支撑板对其疲劳性能的影响,以大岳高速洞庭湖大桥为背景,设计制作一个3跨钢桥面板节段足尺模型(其中1道横隔板处U肋设置小隔板和支撑板的优化措施),进行不同横向加载位置的静力试验和正载下的疲劳试验,分析有无改善措施时弧形切口、横隔板和U肋焊趾处主拉应力,以及疲劳裂缝开展情况。结果表明:静力试验中,与无改善措施相比,有改善措施的弧形切口、U肋焊趾的最大应力降幅分别达30%、68%,但横隔板焊趾处应力增加至弧形切口最大应力的130%;小隔板开孔可抑制横隔板焊趾处应力;疲劳试验模型出现4条裂缝,非直接轮压处、未开孔小隔板处的横隔板两侧焊趾均发生开裂,直接轮压处、有改善措施的横隔板焊趾处的疲劳开裂加载次数提高了89%;可将开孔小隔板和支撑板用于承受轮压荷载较大的重车道上。     

无切口钢-UHPC组合桥面纵肋-横隔板接头疲劳性能

为解决正交异性钢桥面纵肋-横隔板接头疲劳开裂问题,根据正交异性钢桥面构造特点,提出了一种疲劳性能良好的新型无切口正交异性钢-UHPC组合桥面,能简化制造工艺,提高经济性能。基于ANSYS数值分析平台建立双尺度有限元模型,采用欧洲规范疲劳荷载模型III开展纵桥向移动加载,获得了纵肋-横隔板接头在3种典型横向位置下的轮载热点应力响应曲线。结合轮载作用下的应力云图和变形图,揭示了构造细节力学机理,评估了疲劳性能,并探讨了构造参数的影响。应力响应曲线表明:纵肋-横隔板接头在轮载作用下的应力响应以受压为主,局部效应显著,纵桥向应力影响线短,因而可根据轮载应力响应曲线识别轴组中的单轴。应力云图和变形图表明:构造细节在轮载作用下出现了显著应力集中,因新型桥面横隔板截面削弱较小,横隔板侧应力梯度小于纵肋侧。纵肋-横隔板接头应力最大点均不在纵肋正底部位置,而是与纵肋中心线成一定角度。由于纵肋-横隔板接头与面板距离较大,UHPC层和面板厚度对其疲劳性能改善并不明显。增加横隔板厚度能减小横隔板侧应力幅,但会增加纵肋侧应力幅,横隔板厚度可取10 mm。增大纵肋腹部厚度可有效减小纵肋侧应力幅,16 mm的纵肋腹部厚度可使得纵肋-横隔板接头实现无限疲劳寿命。     

钢箱梁正交异性桥面板球扁钢纵肋球头朝向和黄隔板空孔的优化

某钢箱梁正交异性桥面板行车道范围内采用球扁钢纵肋,在横隔板对应部位设置空孔让纵肋连续通过,为研究横隔板的空孔圆弧、空孔与纵肋连接端部等两个细节部位的受力特性,以某立交桥F匝道为工程背景,建立全桥有限元模型,对称荷载作用,对比横隔板对称位置空孔应力分布,分析纵肋球头朝向和背对邻近腹板两种布置对空孔受力的影响.荷栽位于不同...     

钢箱梁横隔板-U肋交接处割焊残余应力分析

为研究钢箱梁正交异性桥面板横隔板与U肋交接处的残余应力分布规律,采用Abaqus有限元软件模拟横隔板的热切割和焊接过程,分析横隔板与U肋交接处热残余应力的分布特征,探讨切割速度和焊接速度对横隔板弧形切口处残余应力的影响。结果表明:横隔板弧形切口处产生切向残余拉应力,其值超过钢材屈服强度;焊接在横隔板与U肋焊接区局部范围引起沿焊缝方向的残余拉应力,且焊缝尾端的应力集中更为明显;弧形切口残余应力区宽度随切割速度的增加而减小,残余拉应力随焊接速度的增加而增大;选用较快的横隔板切割速度和较慢的焊接速度可减小弧形切口处残余应力分布宽度和应力值。     

预应力混凝土T梁变宽拼宽静力特性分析

基于一座4×30 m预应力连续T梁变宽拓宽桥,分别建立新旧桥间布置与旧桥相同数目横隔板、新旧桥间仅跨内设置横隔板而墩顶不设置横隔板和新旧桥间不设置横隔板3种不同横向连接的ANSYS有限元模型,计算和比较了其在汽车荷载、新旧桥差异沉降荷载、温度荷载以及收缩徐变作用下的静力性能。分析表明:新旧桥间设置横隔板,可以显著改善荷载横向分布,降低主梁纵向应力和接缝横向应力。因此推荐新、旧桥间全部设置横隔板的连接方案,供设计参考。     

钢箱梁正交异性桥面板球扁钢纵肋球头朝向和横隔板空孔的优化

某钢箱梁正交异性桥面板行车道范围内采用球扁钢纵肋,在横隔板对应部位设置空孔让纵肋连续通过,为研究横隔板的空孔圆弧、空孔与纵肋连接端部等两个细节部位的受力特性,以某立交桥F匝道为工程背景,建立全桥有限元模型,对称荷载作用,对比横隔板对称位置空孔应力分布,分析纵肋球头朝向和背对邻近腹板两种布置对空孔受力的影响。荷载位于不同横向位置,分析横隔板空孔面内受力。荷载位于不同纵向位置,分析横隔板空孔面外受力。对横隔板空孔圆弧半径进行参数分析。研究表明,球扁钢纵肋球头背对邻近腹板和适当增大空孔圆弧半径等措施,可明显改善横隔板空孔圆弧部位受力,但对空孔与纵肋连接端部效果不够明显,需采取进一步措施以改善该细节部位的受力性能。     

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。     

钢桥面板疲劳裂纹耦合扩展机理的数值断裂力学模拟

为研究钢桥面板疲劳裂纹耦合扩展机理,建立焊接分析有限元模型,对纵肋-顶板连接细节、纵肋-横隔板连接细节的焊接全过程进行数值模拟,基于扩展有限元方法建立钢桥面板数值断裂力学模型,对疲劳敏感细节裂纹静、动态扩展行为进行分析。焊接过程分析结果表明:纵肋-顶板连接焊缝区域、纵肋-横隔板焊缝端部区域均存在较大的残余拉应力,峰值接近钢材屈服强度;横隔板挖孔边缘存在切向残余拉应力,峰值约为200 MPa。疲劳裂纹扩展行为分析结果表明:纵肋-顶板连接细节在车辆荷载单独作用下以受压为主,考虑残余应力场作用后细节处于拉-拉应力状态,疲劳裂纹为Ⅰ型主导的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型复合裂纹;车辆偏载作用下纵肋产生扭转变形,计入残余应力后纵肋-横隔板连接焊缝焊趾受拉开裂,萌生于纵肋焊趾、向纵肋腹板扩展的疲劳裂纹为Ⅰ型主导的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型复合裂纹,萌生于纵肋-横隔板连接焊缝横隔板侧焊趾和横隔板挖孔边缘的疲劳裂纹为Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹;纵肋对接细节的疲劳裂纹为Ⅰ型裂纹,车辆荷载作用下以受拉为主,位于纵肋底板弧形过渡区的裂纹相较于纵肋底板中间区域具备更强的扩展能力。     

钢桥面板U肋-横隔板连接接头应力分析

采用有限元方法对我国常用的实腹式横隔板扁平钢箱梁钢桥面板结构进行了应力分析,研究了U肋-横隔板连接接头疲劳裂纹的产生机理及主要影响因素,并对几种常见的横隔板弧形切口形状及内肋式构造、底部固定式构造等新型构造的效果进行了比较.研究表明,传统构造4和新型内肋式构造21的受力性能较为理想,但普遍适用于不同疲劳裂纹形式、加载条件、横梁高度、制造工艺的最优构造形式并不存在,需要采用基于性能的方法进行U肋-横隔板连接接头疲劳设计.     

T梁跨中横隔板对梁底应变分布的影响

为了掌握T梁跨中横隔板对梁底应变分布的影响,提高T梁静载试验检测结果的准确性,采用ANSYS有限元软件建立了有横隔板和无横隔板的T梁模型,分析横隔板对梁底应变分布的影响,得到横隔板对梁底应变的影响范围为横隔板宽度的2倍,影响量为6.5%。此外,选取了9片40mT梁进行静载试验,将理论分析结果和试验测试结果进行对比分析,试验得到的横隔板影响范围与理论分析结果存在较大偏差,试验得到的横隔板影响量也大于理论分析结果。对T梁应变测点的布置提出了建议。     

杭州逸湖大桥设计

杭州逸湖大桥采用130m跨径钢结构提篮拱桥,主拱肋拱轴线为抛物线,采用等高度矩形钢箱截面,内倾12°。风撑区别于常规的一字撑和K撑,采用整体式造型。系梁采用平行四边形钢箱截面,角度与内倾拱肋匹配,吊杆处对应设置横隔板。采用钢-混组合桥面,横梁顶面设置剪力钉与钢筋混凝土桥面板结合。吊杆采用叉耳销接方式。桥梁采用“先梁后拱”施工方法,少支架方案。采用空间有限元软件Midas/Civil对该桥的静、动力性能进行分析,结果表明各项指标均满足规范要求。     

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。     

济南齐鲁黄河大桥420m网状吊杆系杆拱桥主拱设计

济南齐鲁黄河大桥主桥采用五跨三连拱下承式网状吊杆系杆拱桥,桥跨组合为(95+280) m+420 m+(280+95) m,桥宽60.7 m,公轨合建。在调研国内外大跨度钢拱桥的基础上,对该桥420 m跨拱桥的拱轴线、矢跨比、拱肋高度、拱肋横撑布置等进行参数分析,最终确定主拱拱轴线采用二次抛物线,矢跨比为1/6,拱肋高4.0 m,拱肋之间通过6道一字横撑连接,两片拱肋在跨中168 m范围内合并为整体式截面,拱肋内倾角度为3.0°。420 m跨拱桥采用提篮拱布置,主拱由拱肋、拱肋连接和横撑组成。拱肋采用焊接五边形钢箱结构,沿拱轴线保持等高等宽,纵向受力板件采用Q420qE钢材,横隔板及横撑系统采用Q345qE钢材。吊杆拱上锚固构造采用叉耳板形式,叉耳板插入拱肋隔板,与拱肋隔板、底板采用全熔透焊接。拱肋采用三段法安装,两边段采用梁上支架拼装,中间段采用“低位拼装、垂直提升安装”。对该桥主拱进行静力、动力及稳定性分析,结果均满足设计要求。     

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。     

中朝鸭绿江界河公路大桥主桥钢结构设计

中朝鸭绿江界河公路大桥主桥为(86+229+636+229+86)m双塔双索面钢箱梁斜拉桥,采用半飘浮支撑体系。扁平钢箱梁全宽33.5m、高3.5m,顶板厚16mm、20mm,底板厚12mm、14mm,顶、底板采用U肋加劲;箱内横向设置2道纵隔板,支撑区附近采用板式纵隔板,其余位置采用桁架式纵隔板(腹杆采用焊接T形杆件);箱内横隔板采用板式横隔板。斜拉索在塔端采用钢锚梁加钢牛腿锚固系统,在梁端采用钢锚箱锚固系统。设计过程中针对正交异性钢桥面板、底板、横隔板、纵隔板、钢锚梁等多个关键位置,提出钢结构细节设计的改进措施,并对焊接工艺以及制造标准提出了要求。     

空心薄壁墩横隔板设置研究

常规的空心薄壁墩设计一般每隔20~40 m设置一道横隔板,而横隔板的施工较大程度制约了桥墩的施工工期。该文通过对不同墩高、不同桥墩宽厚比以及不同工况稳定性进行分析,研究取消横隔板设置的可能性以及需要满足的条件,给空心薄壁墩设计提供借鉴。     

新型UHPC—大纵肋波折板正交异性桥面板疲劳性能研究

新型UHPC—大纵肋波折板正交异性桥面板取消了顶板与纵肋焊缝,减少了横隔板与纵肋焊缝,为改善正交异性钢桥面板控制部位的疲劳性能提供了一个有效新途径。然而,由于波折板与横隔板保留横向焊缝,其疲劳风险仍然可能存在,故针对纵肋与横隔板位置的关键疲劳细节,采用数值分析并结合热点应力法对各参数影响下的轮载应力幅和疲劳寿命进行评估验证。结果表明,新型组合桥面板的大纵肋波折钢板及横隔板的疲劳寿命主要受弧形切口顶应力幅控制,施工时应加强切口打磨质量,防止疲劳开裂。另外,UHPC板厚增大、横隔板间距减小以及横隔板厚度加大时,各疲劳细节应力幅均有减小趋势,但加大纵肋高度或填充混凝土补强纵肋后,其各疲劳细节应力幅增减趋势并不一致。通过合理参数设计可使得各疲劳细节应力幅趋势均匀,获得优异的抗疲劳性能。     

钢箱梁构件对沥青铺装层应变的影响

从钢箱梁构件角度出发．按平板、板和U肋、无横隔饭的箱梁及带横隔板的局部段箱梁，用有限元方法分忻了相同荷位的荷载在铺装层中产生的最大应变．通过对比了解钢箱梁各构件对铺装层应变的影响程度。     

钢箱梁横隔板弧形切口疲劳性能及构造优化研究

为评估正交异性钢桥面板的疲劳寿命,给维修和设计提供参考,以某连续钢箱梁桥(设置高1.8 m的横隔板与净高0.9 m的横肋)为背景进行研究.采用ANSYS子模型技术建立了钢箱梁节段模型,基于热点应力法对横隔板与横肋弧形切口起始处和弧形切口自由边两处疲劳细节进行了寿命预测,并就两处细节疲劳性能对弧形切口型式和板厚变化的敏感...