钢桥整体节点焊接残余应力三维有限元分析

钢桥整体节点最常见的问题是焊缝处出现疲劳裂纹,焊接残余应力是重要影响因素之一.在大型有限元软件ANSYS的基础上,开发了相应的焊接程序,选用三维实体单元,考虑材料物理性能随温度和相变的影响,采用内部生热的加载方法模拟焊接热源的移动,运用单元生死技术模拟多道焊过程,获得了焊接温度场和应力场的动态变化过程,并对计算结果进行了分析.     

钢桁梁整体焊接节点试验与非线性有限元分析

文章以上海闵浦二桥中的典型整体焊接节点为背景,采用1/3模型节点进行了不同荷载工况下受力全过程试验研究和非线性有限元分析,在此基础上对关键设计参数进行了优化。研究显示:在设计荷载工况及超载工况下,节点安全可靠,满足规范要求;节点板上弦杆与腹杆之间、左右腹杆之间的圆弧转角处出现一定的应力集中现象;上、下翼板的应力相比其他板件的要大;模型节点试验值与非线性有限元计算值吻合良好。     

钢桁梁整体焊接节点疲劳性能模型试验

整体焊接节点钢桁梁具有广阔的应用前景,其疲劳性能由整体焊接节点所决定。以长清黄河大桥为研究对象,通过理论分析和两尺度疲劳破坏试验对钢桁梁整体焊接节点的疲劳性能进行了研究。首先通过全桥杆件内力分析和多尺度疲劳损伤分析确定了控制主桁疲劳性能的整体焊接节点位置及其控制构造细节;在此基础上设计了2类共21个试验模型,其中包括20个构造细节试样模型和1个足尺节段模型,进行了疲劳破坏试验,确定了整体焊接节点控制构造细节的主导疲劳开裂模式、应力集中系数和疲劳强度。研究结果表明：节点顶板、横梁上翼缘与节点板熔透对接焊连接细节是整体焊接节点疲劳性能的控制构造细节,其主导疲劳开裂模式为从节点板焊趾起裂并沿板厚扩展;实际受力模式下,控制构造细节中节点板焊趾应力集中系数为1.163,横梁上翼缘焊趾应力集中系数为1.789;2类试验模型的宏观疲劳裂纹起裂寿命均占总疲劳寿命的75%以上,故将2类试验模型的疲劳失效判据统一定义为出现宏观疲劳裂纹;基于此,2类试验模型所得到的控制构造细节疲劳强度等级基本一致;控制构造细节2种开裂模式名义应力疲劳强度等级均建议采用公路钢结构桥梁设计规范中的FAT80,热点应力疲劳强度均建议采用欧规中的FAT90。     

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。     

部分内填混凝土钢桁梁焊接整体节点试验

为明确部分内填混凝土设计方案在焊接整体钢桁梁结构中的适用性,设计了2组不同混凝土填充范围的T形焊接整体节点试件,对其在水平和竖向荷载下的静力性能进行试验研究,分析了弦杆内填混凝土长度对节点刚度、应力应变分布、极限承载力、破坏模态等性能指标的影响.结果表明:与空心节点相比,弦杆内部分或完全填充混凝土之后,节点的弦杆翼板压屈破坏得到有效避免,钢板应力水平出现较明显降低,且节点的弹性刚度、屈服强度和极限强度显著提高;而部分填充混凝土方案与完全填充混凝土方案的节点力学性能则区别甚微.     

东新赣江特大桥钢桁梁桥整体节点制造工艺

东新赣江特大桥主桥为(126+196+126)m下承式连续钢桁梁桥,主桁上、下弦杆设计为焊接整体节点.该桥整体节点采用后孔法制造,其主要制造流程为:钢板进厂后进行预处理,精密切割下料并预留余量,采用机械加工的方式对焊接边进行铣边和开坡口,在专用胎架或平台上进行拼装、焊接和划系统线,先使用覆盖式整体样板钻制杆件腹板上的螺栓孔,然后使用局部定位样板组装横梁接头板.制造过程中主要控制措施包括焊接质量、构件外形尺寸精度和高强螺栓孔精度控制3个方面.实践证明,该桥整体节点制造工艺科学合理,质量满足设计和相关规范的要求.     

南屏大桥连续钢桁梁柔性拱桥设计

南屏大桥主桥为三跨连续钢桁梁柔性拱桥,跨径布置为48m+120m+48m,横向为三片主桁,整体受力,上层为高速公路,下层为城市桥梁。从总体设计、横断面设计、主桁、主拱、桥面系等方面对主桥设计进行介绍,对其静力特性和稳定性进行了分析,总结了三主桁双层钢桁梁柔性拱组合结构桥梁的受力特点。     

钢桥整体节点对接焊缝力学性能分析

介绍了孙口黄河大桥整体节点对拦焊缝所作的试验研究和理论分析。具体研究了日本２８ｍｍ厚的ＳＭ４９０Ｃ钢权和韩国２０ｍｍ厚的ＳＭ４９０Ｃ钢板的横向对接焊缝。根据试验测定的焊缝各区冲击韧性、断裂韧性、疲劳裂纹扩展速率和疲劳裂纹扩展门槛值，对焊缝力学性能作出综合评价。     

东莞东江大桥钢桁梁合龙技术

东莞东江大桥主桥为双层刚性悬索三桁加劲连续钢桁梁公路桥,跨径布置为(112+208+112)m,三桁整体受力。大桥分2次合龙(平弦合龙和加劲弦合龙),为解决合龙位置杆件偏差问题,结合该桥的工程特点,提出利用墩顶临时支承起顶装置、温差法及主墩墩顶临时纵向顶推装置的解决措施。采用结构分析软件,建立全桥有限元计算分析模型,通过对合龙工况的分析,确定了起顶位置及起顶高度,分别实现大桥平弦及加劲弦合龙。实践证明,大桥顺利合龙且各项指标均满足设计要求。     

我国桥梁钢和整体节点钢桁梁新技术

本文由两部分组成：第一部分：我国桥架钢，谈到16Mnq、15MnVNq、NH35q耐火钢，和最新研制的14Mnbq；第二部分：我国整体节点钢桁梁新技术，介绍整体节点钢桁梁的优点和研究、设计要点，这一新技术已用在京九铁路孙口黄河大桥上。本文先介绍我国桥梁钢的一些新发展，再介绍我国整体节点钢桁梁新技术。一、我国桥梁钢的发展钢桥需要承受活载冲击、高周低应力疲劳和低周高应力疲劳、抗低温脆断等能力，所以需要可靠的韧性和塑性。这些性能都与焊接有着紧密的关系。我国从60年代初开始栓焊钢桥试验，检焊梁在成昆铁路得到了大量应用。最初采…     

中宁黄河特大桥钢桁梁整体节点制孔工艺

中宁黄河特大桥钢桁梁采用整体节点,由于在整体节点处有不同平面的杆件交汇,所以制孔的精度十分重要.为确保各种杆件能准确连接,制作了专用制孔胎具和确定了制孔的工艺措施, 使得中宁黄河大桥钢桁梁的制造精度满足了设计要求并顺利地完成了安装施工.     

全焊接钢桁梁斜拉桥主梁整节段施工技术

上海闵浦二桥主桥为独塔双索面连续钢板桁组合梁斜拉桥,跨径组合为251.4 m(主跨)+(147+38.25)m(锚跨),其主梁为全焊接结构,主梁施工采用工厂整节段预制,现场整节段安装的方法,节段预制在工厂先进行平面桁片拼装,再进行立体总拼,拼装时采用N+1匹配技术,现场吊装支架段采用1 200 t浮吊安装,标准段采用260 t步履式桥面吊机安装,钢梁节段在工地采用对接焊接施工.     

连续钢桁梁施工阶段整体节点局部应力分析

郑州黄河公铁两用桥主桥为国内首次采用无竖杆的三主桁斜边桁的空间桁架形式,其节点构造及受力复杂。主桥第2联连续钢桁梁采用悬臂拼装施工,为了解这种新型节点板在悬臂拼装施工最不利阶段时的局部受力情况,确保桥梁建造安全,建立第2联受力最大、有代表性的典型节点E80局部应力计算的精细有限元模型,进行节点板区域局部应力分析,得到节点板的应力分布情况。计算结果表明:在最大悬臂最不利工况下,与节点板相连接的各杆件主要承受压应力,应力水平低,分布比较均匀;节点板整体应力水平比较低,在节点板局部区域及下弦杆底板的某些区域应力值较大,出现应力集中,但应力值小于钢材的屈服强度,结构处于安全状态。     

连续钢桁梁-桁拱组合桥节点的局部受力分析

为探讨桁梁-桁拱组合桥节点设计的合理性,建立上海嘉定蕴藻浜大桥梁、板单元相结合的局部计算模型,分析其关键节点受力和桥面板剪力滞效应。分析结果表明:局部模型是正确的;桁架节点板在支座垫板位置边缘有较大的应力集中,建议用加劲加强或改善构造设计;节点板在下弦杆与系梁倒角处出现较大的应力集中,可适当增大倒角的半径;桥面板边跨侧受压、主跨侧受拉,横向应力分布基本相同,纵向应力在横向呈现类似M形的分布,应力在系梁部分最大、向两边逐渐减小,小纵梁和加劲肋对应力变化影响较小。     

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.     

重庆菜园坝长江大桥钢桁梁整体节段施工技术

介绍重庆菜园坝长江大桥正交异性桥面板整体节点钢桁梁设计、施工的新理念,以及钢桁梁工厂组拼、整体节段运输、吊装、现场对接拼装等工艺措施及要点,并对钢桁梁整体施工关键技术进行了研究。     

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。     

铁路钢桁梁桥状态评估

以京广上行线洣河大桥为例介绍铁路钢桁梁桥的状态评估方法,为维修加固和更新改造提供依据。     

曲弦下承式钢管混凝土桁梁桥加固方案研究

郑州市北三环路彩虹桥为(122+62+62+122)m简支曲弦下承式钢管混凝土桁梁桥,为改善其目前运营服务能力,提出6种加固改造方案,针对各加固方案进行仿真计算分析。计算结果表明:简支变连续体系改造使主桁端部出现应力集中现象,不适用于该桥改造;在改造横撑的基础上增设跨中吊杆是减小横梁跨中相对变形的有效途径;增设边纵梁和外吊杆可有效改善横梁悬臂端变形,提升悬臂段桥面承载力;增大腹杆截面可明显提高62m跨径桥梁的整体刚度和横梁局部刚度,有效降低腹杆的应力幅;加强纵向预应力可有效降低桥梁的下弦杆变形,但对横梁相对变形影响不大。综合运用横撑改造、增设跨中吊杆和外吊杆、增大腹杆面积、加强下弦杆纵向预应力等几种改造措施使桥面变形明显改善,62m跨径桥梁整体结构刚度得到有效提高,腹杆最大应力显著降低,上弦杆最大应力仍有足够的安全储备。