轮迹横向分布对钢桥面板疲劳应力幅的影响

为了对正交异性钢桥面板考虑轮迹横向分布影响时疲劳应力谱的简化计算提供参考,以港珠澳大桥正交异性钢桥面板为例开展研究。在对比分析国内外轮迹横向分布研究成果的基础上,采用ANSYS有限元软件建立实桥疲劳控制梁段三维仿真分析模型,研究了3种典型轮迹横向分布模型对疲劳易损细节应力幅的影响。研究结果表明:考虑轮迹横向分布的影响计算等效应力幅时,可仅考虑轮迹横向最不利位置所在车道的轮载贡献;不同易损细节之间折减系数的波动随轮迹分布模型集中程度的增加而增加;轮迹横向分布对等效应力幅的影响随易损细节位置至顶板距离的增加而增加;等效应力幅折减系数可取为0.9。     

基于Corten-Dolan累积损伤准则的等效等幅疲劳应力幅值计算方法

利用Miner线性累积损伤准则和Corten-Dolan累积损伤准则,按照多级变幅荷载或随机荷载损伤度相等的原则,推导出了等效的等幅疲劳应力幅值计算公式,介绍了该公式应用于疲劳细节评估或疲劳寿命估算的方法。利用钢筋混凝土梁疲劳试验得到的S-N曲线和S-N方程,针对同批3根钢筋混凝土梁的随机疲劳试验结果,对该公式及方法进行了检验。结果表明,该公式计算结果具有较高的精度,与试验结果较接近且偏安全。该公式操作较方便,适合工程应用。     

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.     

基于断裂力学的正交异性钢桥面板疲劳等效应力幅分析

国内一些公路钢桥使用7~8年后,正交异性钢桥面板出现不同程度的疲劳问题。针对这些正交异性钢桥面板疲劳现象,国内外已进行了不少研究。但目前这些研究主要以疲劳试验为主,缺乏理论分析,还没有确定疲劳应力强度因子和顶板厚度与疲劳构造细节的关系等。将断裂力学理论和精细化数据模拟分析相结合,确定正交异性钢桥面板顶板与U肋焊接处的应力强度因子,明确不同顶板厚度、不同位置处的疲劳寿命和桥面板厚度与疲劳构造细节之间的关系等。     

悬索桥主塔横向结构体系抗震分析

参照国内外悬索桥主塔横向结构形式,对龙江桥建立Sap2000有限元模型,施加横向地震反应谱,主塔采用不同横向结构形式,对比各个方案主塔和横梁内力变化情况。     

混凝土自锚式悬索桥主缆锚固区应力分析

混凝土自锚式悬索桥主梁通常采用预应力混凝土结构,在强大的索力和预应力、支反力的共同作用下,主缆锚固区的受力状况十分复杂。针对主缆锚固区的受力状况进行研究,对优化锚固区的细部构造和预应力钢束布置均有重要意义。该文以张家港镇山大桥为例,运用有限元方法对主缆锚固区进行空间应力分析,总结了此类桥梁主缆锚固区的受力特点。     

高疲劳抗力钢桥面板的疲劳问题Ⅱ：结构体系抗力

为了深刻认识高疲劳抗力钢桥面板的疲劳特性,准确评估其结构体系的疲劳抗力,基于等效结构应力建立了考虑焊接微裂纹对钢桥面板疲劳性能劣化效应的结构体系疲劳抗力评估方法,并通过疲劳试验对所建立的评估方法进行了验证。在此基础上采用所建立的结构体系疲劳抗力评估方法对高疲劳抗力钢桥面板的疲劳开裂模式、疲劳抗力及其影响因素等相关关键问题进行系统研究。研究结果表明：焊接微裂纹的存在会显著降低钢桥面板的疲劳性能,导致主导疲劳开裂模式发生迁移;结构体系设计参数对纵肋与顶板双面焊构造细节和纵肋与横隔板新型交叉构造细节疲劳性能的影响有显著区别,其中纵肋与顶板双面焊构造细节的疲劳性能主要对顶板厚度的变化较为敏感,其疲劳性能随着顶板厚度的增加而显著提升,而纵肋与横隔板新型交叉构造细节的疲劳性能同时受多个参数的影响,其疲劳性能随着顶板厚度、横隔板厚度和纵肋高度的增大而提升,随着横隔板间距和纵肋底板与横隔板之间焊缝长度的增大而降低;传统钢桥面板的主导疲劳开裂模式为纵肋腹板与横隔板交叉构造细节围焊焊趾开裂,高疲劳抗力钢桥面板的主导疲劳开裂模式为纵肋底板与横隔板交叉构造细节纵肋焊趾开裂;相对于传统正交异性钢桥面板,高疲劳抗力钢桥面板结构实现了主导疲劳开裂模式的迁移,疲劳性能显著提高。     

三塔悬索桥不同结构体系对结构静动力行为的影响

大跨径三塔悬索桥是一种新的结构形式,不同的约束形式对结构的内力与变形有一定的影响.采用有限元软件建立某三塔悬索桥有限元空间模型,对结构在不同的纵向约束和竖向约束体系下的静动力影响进行研究和对比.结果表明:纵向约束适宜仅设置在中塔处,在主缆与加劲梁间设置刚性中央扣需谨慎设计,也没有必要在三塔处均设置纵向约束;竖向约束在加劲梁能满足应力要求时,适宜采用连续加劲梁在中塔处固结的结构形式;在加劲梁设计受限时,不宜在中塔处设置竖向约束.     

基于等效结构应力法的正交异性钢桥面板体系疲劳抗力评估

正交异性钢桥面板的疲劳问题属于多疲劳失效模式下的结构体系疲劳问题,为研究其结构体系的疲劳失效模式和疲劳抗力,以典型的正交异性钢桥面板为研究对象,提出基于主导疲劳失效模式的结构体系疲劳抗力评估方法。由正交异性钢桥面板的重要疲劳失效模式入手,设计3组共8个足尺节段模型,通过疲劳试验研究确定纵肋与顶板焊接细节和纵肋与横隔板交叉构造细节的重要疲劳失效模式及其实际疲劳抗力;基于所提出的结构体系疲劳抗力评估方法,探讨引入镦边纵肋和双面焊等新型构造细节条件下正交异性钢桥面板结构体系的疲劳抗力问题。研究结果表明：纵肋与顶板焊接细节主导疲劳失效模式为疲劳裂纹萌生于焊根并沿顶板厚度方向扩展,而纵肋与横隔板交叉构造细节主导疲劳失效模式为疲劳裂纹萌生于端部焊趾并沿纵肋腹板扩展;初始制造缺陷会显著降低正交异性钢桥面板重要疲劳失效模式的疲劳抗力并导致疲劳失效模式迁移;对于正交异性钢桥面板的结构体系而言,引入新型镦边纵肋与顶板焊接细节无法提高结构体系的疲劳抗力;而引入纵肋与顶板新型双面焊细节,可使结构体系的主导疲劳失效模式迁移至顶板焊趾或纵肋与横隔板交叉构造细节,结构体系的疲劳抗力得到显著提高。     

基于动力松弛法的悬索桥主缆找形方法及其应用

大跨度悬索结构在施工过程中没有施加初始张拉力,在荷载作用下结构将产生较大变形,该结构在荷载作用下的找形计算方法一般是基于解析计算方法或有限元非线性迭代算法,且这2种方法在悬索桥领域得到了很好运用。但上述2大类方法都是基于静力计算理论进行索结构找形计算,将适用于建筑领域索网结构找形的基于动力学理论和有限差分理论的动力松弛方法运用于悬索结构的找形,并编写了找形计算程序。算例表明,该方法得到的找形结果与解析算法及有限元迭代算法得到的结果高度接近,而且程序的收敛速度更快,计算稳定性好。为悬索桥主缆结构找形提供了一种新的思路。     

桁加劲梁悬索桥耳板节点抗疲劳性能研究

针对钢桁加劲梁悬索桥中的耳板节点存在应力集中,疲劳性能不明确的问题,对贵州坝陵河大桥钢桁加劲梁耳板节点进行足尺比例的疲劳模型试验.参考BS5400及AASHYO设计规范中疲劳设计的有关规定.考虑未来交通量的发展,计算得到耳板节点对应于200万次循环加载的内力幅.采用MTS全自动液压伺服疲劳试验机进行加载试验,研究了钢桁加劲梁耳板节点应力分布特点及关键构造细节的抗疲劳性能.研究结果表明,该结构部分区域存在一定程度的应力集中,在设计疲劳荷栽幅作用下,关键构造细节应力幅水平不高,经循环加载疲劳试验结构关键部位未发现疲劳裂纹,耳板节点的抗疲劳性能满足设计要求,并具有一定的安全储备.     

钢桁梁悬索桥的顶推施工方法研究

当跨越山谷的钢桁梁悬索桥架梁时,传统的施工方法具有较大的局限性。对此进行方案比选,提出对施工条件要求较低、适用于钢桁梁悬索桥的顶推施工方法。以某山区悬索桥为例,讨论了顶推方案在应用中的若干细节问题,可为同类桥梁的主梁架设提供参考。     

特大跨径悬索桥钢桁梁运梁栈桥结构设计

岳阳洞庭湖大桥为主跨1 480 m的钢桁梁悬索桥,两跨式布置,采用跨缆吊机方法安装加劲梁,在边跨、主跨无水区及浅水区搭设钢栈桥进行运梁和存梁。对岳阳侧栈桥进行了结构设计,运梁栈桥由钢管桩、贝雷架、分配梁、轨道梁等组成,采用Midas/Civil软件建立了栈桥三维有限元模型,进行了运梁和存梁工况的结构强度和刚度验算,以及存梁状态结构的稳定分析。结果表明:设计的运梁栈桥满足规范要求。此外,采用Abaqus软件建立了运梁支座的精细有限元模型,计算结果表明支座的强度和刚度满足规范要求。     

江阴长江大桥钢箱梁疲劳应力监测及寿命分析

针对江阴长江大桥钢箱梁,进行了疲劳应力的监测分析和疲劳寿命的预测研究。利用实桥布设的应变传感器获取应变时程数据,处理成应力时程数据并结合雨流计数法技术,得到“日应力谱”和“标准日应力谱”。根据相关疲劳规范,研究了钢箱梁的疲劳寿命等问题。结果表明,由于车辆荷载谱或有限元模型均存在大量的假定简化,利用记录的应变（应力）时程数据进行疲劳寿命评估,为准确可靠的研究方法;应变传感器记录分析得到的日应力谱具有相似规律,“标准日应力谱”方法可以有效地处理应变传感器记录的大量实测数据。     

镇胜公路北盘江大桥主跨636m钢桁梁悬索桥设计

贵州镇胜公路北盘江大桥为典型的山区特大桥梁,桥址建桥条件复杂,主桥采用主跨636 m的钢桁梁悬索桥.主要介绍该桥的支承体系设计、加劲梁设计、桥塔与基础设计、锚碇及缆索体系设计及主要技术特点,论述加劲梁梁段架设及连接、钢桥面系的设置方式以及峡谷地区风场环境与结构抗风等问题.     

钢桁梁桥整体节点焊接残余应力试验

为研究东江大桥整体节点焊接残余应力的大小及分布规律,采用与实桥相同的焊接工艺制作了实桥E16节点的1∶1足尺模型,用盲孔法对该节点模型各主要焊缝的残余应力大小与分布进行了测试。结果表明:对于整体节点而言,焊接过程会产生很大的残余应力,其最大值接近材料的屈服强度;在焊缝区域,沿焊缝垂线方向,纵向残余应力均呈压应力-拉应力-压应力交替分布,规律明显,在焊缝中心处为最大拉残余应力;在不等厚对接焊区域,厚板一侧的残余应力大于薄板一侧;打磨和钻螺栓孔可以对残余应力起到释放作用;研究结论可为制定消除整体节点焊接残余应力的措施提供依据。     

中承式钢桁架自锚式悬索桥的设计实践探索

该文以大连牧城塘水库人行桥为工程背景,介绍了中承式钢桁架自锚悬索桥的设计、施工中所采用的新方法和思路,并介绍了该桥的总体布置、结构设计和施工中遇到的问题及解决要点。     

刚性悬索加劲钢桁梁桥特殊节点模型试验

为研究刚性悬索加劲钢桁梁桥刚性悬索与桁梁上弦杆的连接处特殊节点的力学行为,结合东莞市东江大桥,采用1∶2的几何缩尺比例,对其特殊节点S25进行了模型试验研究,并进行了详细的空间有限元分析.模型试验结果表明:节点区域最大应力在材料的设计容许应力范围内,从而验证了节点设计的安全性与可靠性.试验结果对东莞市东江大桥的建设有重要的指导作用,也为工程节点设计提供了重要依据.