铁路钢箱梁正交异性桥面加劲肋疲劳性能研究

甬江特大桥是国内首座铁路大跨度钢箱混合梁斜拉桥。目前国内外大部分疲劳模型试验研究都仅针对单一纵肋形式下正交异性钢桥面板的疲劳特性,不同纵肋形式下的对比研究较少。因此,结合弗拉索夫薄壁杆件理论,提出了加劲肋疲劳敏感部位面内疲劳应力的解析公式,分析了解析公式各疲劳影响因素的影响程度及作用机理,并同有限元模拟及2U+2V模型测试结果进行对比分析。研究表明:解析公式结果同有限元模拟以及试验测试结果一致,其中V型加劲肋疲劳敏感部位疲劳应力小于U型加劲肋,模型试验中U型加劲肋疲劳敏感部位出现裂纹,因此,在铁路列车荷载作用下,V型加劲肋疲劳敏感部位比U型加劲肋具有更好的抗疲劳性能。     

南京大胜关长江大桥正交异性钢桥面设计

介绍了采用正交异性钢桥面板的铁路钢桁梁桥的结构设计,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,研究了采用整体钢桥面结构后钢桁梁的受力特性。     

钢-UHPC组合桥面闭口纵肋-横隔板接头疲劳性能

为研究新型钢-UHPC组合正交异性桥面纵肋-横隔板接头疲劳性能,基于一座现场桥梁,建立精细化双尺度有限元模型,获得构造细节在轮载下的应力响应.分析其力学特性,并采用热点应力法评估其疲劳性能.研究结果表明:纵肋-横隔板接头应力状态复杂,构造细节处存在显著应力集中,为疲劳易损细节.焊缝末端细节以面外弯曲应力为主,包括扭转效...     

正交异性钢桥面板纵肋与横肋连接构造细节

<正>交异性钢桥面板的纵肋与横肋连接是受力较复杂、病害较多构造部位。选取横肋腹板空孔、纵肋内隔板设置、纵肋与横肋间焊缝、横肋过焊孔等4个主要构造细节,从受力特性、病害及其治理、工程试验、加工工艺、各国规范发展等角度,系统地汇总正交异性钢桥面板纵肋与横肋连接构造的演变历程和发展现状,并总结经验教训。     

正交异性钢桥面环氧沥青桥面铺装应力分析

结合佛山平胜大桥桥面铺装设计计算,介绍环氧沥青混凝土应用于正交异性钢桥面板上的桥面铺装,以及在车辆荷载作用下的有限元分析计算方法和主要计算结果。     

桁梁正交异性整体钢桥面结构受力分析

以京沪高速铁路上一座拟建的五跨刚性梁柔性拱桥为工程背景,分析研究该桥钢桁架主梁采用的正交异性板整体桥面结构的受力情况。利用有限单元法,对桥面系部分构件的受力情况进行分析研究,并介绍带K撑的横断面结构形式对桥面各构件受力的影响。计算结果表明:该桥的整体桥面结构满足高速行车要求,桥面系各构件受力合理,带K撑的横断面结构形式改善了主桁竖杆的面外弯矩和桥面系构件的受力状态。     

基于Ansys Workbench的正交异性钢桥面疲劳性能分析

正交异性钢桥面在公路、铁路桥梁中的应用非常广泛,其疲劳问题一直是正交异性钢桥面研究热点。研究正交异性钢桥面的疲劳问题通常采用试验法进行,一般是一桥一试验。因涉及试验规模、试验成本、试验周期以及试验结果说服力不足等问题,可通过疲劳有限元分析方法有效解决。本文采用大型有限元软件Ansys Workbench对某正交异性钢桥面疲劳试验实例进行钢桥面疲劳有限元分析,通过对比试验结果和有限元分析结果显示,有限元分析得出的疲劳寿命约为73.08万次,试验最先出现疲劳裂缝的试验循环数约为75万次,两者较为接近,说明采用Ansys Workbench分析正交异性钢桥面疲劳性能方法和取用参数合理。     

正交异性钢桥面板构造细节改进的探讨

鉴于正交异性钢桥面板在铁路桥梁上应用的增多及其疲劳裂纹的多发性,分析了正交异性钢桥面板疲劳裂纹的成因,系统地汇总了正交异性钢桥面板纵肋截面、纵肋与面板连接、横肋与面板连接、纵肋与横肋交叉部位、钢桥面板现场连接形式、U型肋形式等构造细节的演变历程及各国规范相关最新研究成果和规定.     

正交异性桥面钢板梁在铁路电气化改造中的应用

研究目的:在铁路电气化改造中为了提高上跨铁路桥的桥下净空,需要采用结构高度更低的下承式结构形式替换原结构,同时施工中不能影响桥下既有线行车。本文研究了下承式正交异性桥面钢板梁替换既有16 m低高度预应力混凝土梁的应用。研究结论:下承式正交异性桥面钢板梁是将设置纵横梁加劲的钢桥面板与两片主梁连接,荷载通过桥面板与纵横梁传给两片主梁的梁式结构。与预应力混凝土梁相比,降低了结构高度;采用工厂预制现场拼装架设的方法,加快了工程进度,实现了利用天窗时间完成换梁施工;在正交异性钢桥面板上铺设道砟,解决了钢梁明桥面的养护维修困难;同时讨论了正交异性桥面板的受力性能。目前该结构形式已应用于京九铁路电气化改造。     

正交异性钢桥面板开口肋空孔形式疲劳优化分析

选择福厦铁路128 m系杆拱桥钢桥面板的开口肋空孔形式,建立计算模型,通过施加荷载模拟桥面的纵向和横向受弯,分析在各种空孔半径下,桥面的应力分布情况.通过上述分析可以得出:开口肋空孔的形式对桥面整体应力的影响不大,但它对局部应力的影响显著.在纵横肋交叉的弧形缺口处的应力随空孔半径变大,应力逐渐减小;而纵肋与面板之间的肋角焊缝部位的应力随空孔半径变大,应力逐渐变大,并均呈线性关系.圆孔半径取40 mm或50 mm时,纵肋与面板之间的肋角焊缝、纵横肋交叉的弧形缺口处的局部应力分布达到最优.     

切口型式对 正交异性钢桥面板应力特性的影响

正交异性钢桥面板横隔板切口处疲劳问题突出,裂纹通常萌生于切口自由边以及切口起始处纵肋-横隔板连接焊缝。为研究不同切口型式对疲劳细节应力的影响,建立有限元分析模型,获得细节在轮载下的应力响应。研究结果表明:切口自由边细节是面内应力主导,且较大的切口半径有利于降低应力水平;纵肋腹板在平行于焊缝方向的外侧应力最大,属于纵肋-横隔板连接焊缝中最不利的细节,因此该连接处的裂纹通常会萌生于焊缝末端的纵肋腹板外侧,并沿垂直于焊缝的方向扩展;对于纵肋-横隔板连接焊缝的横隔板细节,当切口型式为相切过渡的方式时,面外应力远小于垂直过渡的方式,而面内应力相反;采用Eurocode 3中推荐的切口型式是合适的。     

正交异性板U肋与桥面板焊缝连接的静力及疲劳试验研究

为了研究正交异性钢桥面板中闭口纵肋与桥面板连接处纵向焊缝的疲劳性能,分别以焊缝形式、对接间隙、焊接方式和加栽方式为变化参数,设计了14个U肋试件,进行了静力和疲劳加载试验,得到了各个试件在不同应力幅值下的疲劳循环次数,并通过统计回归分析,分别得到了U肋和桥面板处角焊缝连接和熔透焊缝连接的疲劳S-N曲线及其疲劳分级.试验...     

正交异性钢桥面板纵肋?面板疲劳开裂的CFRP加固研究

为了研究碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)加固正交异性钢桥面板纵肋?面板(Rib-to-Deck,RD)构造细节疲劳开裂的可行性,借助ABAQUS建立正交异性钢桥面板多尺度有限元模型,采用扩展有限元法(Extended Finite Element Method,XFEM)模拟RD构造细节焊趾处表面裂纹,与其他文献的对比验证模拟方法的可靠性;选取RD构造细节横桥向最不利的轮载位置加载,计算并对比CFRP加固RD构造细节前后应力强度因子幅值的变化.研究结果表明:XFEM取15道围道积分数并去除前2道围道积分计算平均值,得到的I型应力强度因子解较准确;CFRP加固能有效降低裂纹尖端应力强度因子幅值,从而降低其疲劳裂纹扩展速率,提高构造细节的疲劳寿命;CFRP作用体现在降低了焊趾处的应力集中和增强了裂开区的连接效应;其加固效果随CFRP层数、纵向长度、宽度的增加而提高,当CFRP纵向长度、宽度大于某一值时,其对加固效果的影响很小.     

正交异性钢桥面板纵肋?面板疲劳开裂的CFRP加固研究

为了研究碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)加固正交异性钢桥面板纵肋?面板(Rib-to-Deck,RD)构造细节疲劳开裂的可行性,借助ABAQUS建立正交异性钢桥面板多尺度有限元模型,采用扩展有限元法(Extended Finite Element Method,XFEM)模拟RD构造细节焊趾处表面裂纹,与其他文献的对比验证模拟方法的可靠性;选取RD构造细节横桥向最不利的轮载位置加载,计算并对比CFRP加固RD构造细节前后应力强度因子幅值的变化.研究结果表明:XFEM取15道围道积分数并去除前2道围道积分计算平均值,得到的I型应力强度因子解较准确;CFRP加固能有效降低裂纹尖端应力强度因子幅值,从而降低其疲劳裂纹扩展速率,提高构造细节的疲劳寿命;CFRP作用体现在降低了焊趾处的应力集中和增强了裂开区的连接效应;其加固效果随CFRP层数、纵向长度、宽度的增加而提高,当CFRP纵向长度、宽度大于某一值时,其对加固效果的影响很小.     

正交异性板道砟桥面钢桁梁设计

以96 m正交异性板道砟桥面钢桁梁为研究对象,根据主桁下弦杆为拉弯构件的受力特点,设计中适当增大主桁下弦杆的竖向抗弯刚度。通过取消传统的钢混组合式道砟槽板,采用新型MMA防水体系+CAP轻质垫层+钢挡砟墙桥面系布置,减小二期恒载30%以上,有效减小了主桁用钢量。为了解决正交异性钢桥面板活载加载计算工作量大的问题,提出了正交异性板桥面系虚拟影响面加载法。钢桁梁的各项刚度指标分析结果表明:本桥具有较大的整体刚度,满足200 km/h的列车行车速度要求。结合桥址实际情况,在钢桁梁小夹角上跨既有铁路状况下,采用转体施工法进行钢桁梁架设。     

提高超窄桥面加劲梁悬索桥颤振稳定的措施研究

以刘家峡大桥为例,研究超窄桥面桁式加劲梁悬索桥颤振稳定问题,刘家峡大桥桥面宽度在国内同规模桥梁中最窄,主缆重力刚度低,抗风问题较为突出。通过引入换算用钢量经济性指标,套用平板颤振临界风速的简化计算公式,进行结构措施理论研究,并借助风洞试验手段研究提高临界风速的气动措施。研究结果表明,若想解决超窄桥面加劲梁悬索桥的抗风稳定问题,应从结构措施和气动措施两方面研究入手,首先确定合理的结构形式,然后在此基础上进行气动措施研究,这样才能得到合理的抗风方案。     

南京大胜关长江大桥三主桁钢正交异性板整体桥面结构受力特性的试验研究

南京大胜关长江大桥采用三主桁多横梁体系钢正交异性板整体桥面结构,结构受力状态复杂。设计制作了一个1∶6的6节间钢桁梁节段模型,研究了实桥受力状态的模拟方法,完成了多种工况下的模拟实桥正、负弯矩区受力状态的加载试验;考察了桥面荷载在3片主桁之间的横向分配,"第一系统"作用下整体桥面的应力分布。结果表明,试验实测结果与实桥的理论分析结果较吻合,说明本文的试验方法可较好地反映实桥整体桥面结构的受力状态;桥面荷载在3片主桁之间的分配是不均匀的,对称桥面荷载在3片主桁之间的分配比例为1.0∶2.0∶1.0,偏载时为1.0∶1.0∶0.0;"第一系统"作用下钢桥面板顺桥向应力沿横桥向分布较均匀,3片主桁挠度较接近,说明三主桁整体桥面结构受力状态合理,整体性好。该研究成果验证了南京大胜关长江大桥的设计计算理论和计算方法的正确性,为该桥的设计提供可参考依据,同时也为整体桥面结构的进一步研究和应用提供了技术储备。     

上承式钢板梁桥力学特性试验研究

据统计,全国现有跨度10~40 m的简支钢梁7 000余孔,由于列车提速,需对其力学特性做出准确评估,以保证既有线路的行车安全。文章以上承式钢板梁桥洛河大桥的力学特性试验研究为背景,研究了上承式钢板梁桥的横向刚度、梁体竖向刚度,为桥梁的运营、加固、改造提供参考。