钢桁拱桥吊杆风致振动研究

以某钢桁拱桥的吊杆的风致振动为工程背景,研究了拱桥常用的吊杆类型,分析了雷诺数Re、斯托劳哈尔数Sr、吊杆结构振动因子λl及吊杆的结构动力特性对钢桁拱桥吊杆振动的影响程度,给出了用吊杆结构振动因子λl和雷诺数Re相结合的判别吊杆是否发生涡激共振的方法,所得的结论与实际桥梁涡激共振现象一致.提出的方法可用于对钢桁拱桥吊杆的风致振动的判别.     

梁柱T型钢连接节点有限元分析

采用通用有限元程序ANSYS,对T型钢连接节点进行了非线性分析,讨论了连接节点在各级荷载下的应力分布及发展情况,分析了节点各组成要素对节点受力性能的影响.分析结果表明:T型钢连接节点属于半刚性连接节点,具有良好的延性;柱翼缘厚度、T型钢翼缘厚度和梁截面高度对节点的极限承载力和初始刚度均有很大影响;为T型钢半刚性连接在工...     

基于断裂力学的钢桥面肋-板接头疲劳寿命预测

为研究反复荷载作用下正交异性钢桥面中U型肋与桥面板焊接接头的疲劳性能,基于断裂力学基本理论,利用有限元方法,进行了肋-板接头的疲劳寿命评估.根据正交异性钢桥面与U型肋连接构造基本形式,利用有限元软件ANSYS建立了包含3个U型肋的正交异性钢桥面平面有限元模型;考虑肋-板连接位置处焊接细节的4种典型裂纹,计算了2个加载工况下各裂纹处等效应力强度因子,并分析了初始裂纹长度、桥面板厚度、U型肋高度和U型肋厚度对等效应力强度因子的影响规律;依据Eurocode 3规范中正交异性钢桥面肋-板接头加载模式,采用桥面板与U型肋连接构造二维有限元模型,计算得到典型裂纹的等效应力强度因子,建立了基于断裂力学疲劳扩展模型为基础的正交异性钢桥面肋-板接头的疲劳寿命预测方法.研究结果表明:基于线弹性断裂力学原理计算得到的疲劳寿命均大于Eurocode 3规范计算值,桥面板厚度选用16~18 mm及将初始裂纹长度控制在0.1 mm以下可有效地提高板-肋接头疲劳寿命.     

输电塔节点初始转动刚度研究

为了研究钢构件节点的初始转动刚度对输电塔受力性能的影响,采用ANSYS建立了附带角钢节点的输电塔有限元模型,对节点半刚性做参数对比研究,给出了基于初始转动刚度的节点半刚性指标,并以此对典型输电塔节点进行评价。有限元计算结果表明:节点初始转动刚度和极限弯矩受肢厚影响显著,螺栓节点板表现为半刚性连接。因此,在设计输电塔时,需考虑输电塔应力状态受节点的影响。     

基于接触单元的球型钢支座有限元仿真分析

球形钢支座结构简单,其结构中超高分子量聚乙烯材质的球面滑板镶嵌在钢质的下支座板凹槽中,两种构件之间是接触连接的状态,由于这种接触连接的存在,一般简化计算方法已不能真实反映其受力状态。采用有限元仿真分析软件MSC.NASTRAN中IMPLICIT NONLINEAR隐式非线性分析模块,利用接触单元,对这种接触连接结构进行了有限元仿真分析,并对计算结果进行分析后得出这种接触连接结构的应力分布规律,为球形钢支座的设计、选材、加工制造和现场应用提供参考。     

拱桥吊杆锚拉板式组合锚固结构设计分析

针对目前拱桥吊杆疲劳与腐蚀破坏的问题日益突出,以某大跨径拱桥工程为背景,研究提出一种新型组合结构实现吊杆在梁端的锚固,充分发挥钢与混凝土各自材料的优点,大幅度提高吊杆梁端锚固结构的安全性与耐久性。     

矢跨比对中承式钢桁架拱桥静力影响分析

以某中承式钢桁架拱桥工程为研究背景,基于Midas/Civil有限元计算软件,建立桥梁结构空间模型,针对不同矢跨比情形下钢桁架拱桥结构进行静力分析,得出结论:(1)拱肋的上下弦杆轴力及应力、跨中挠度均随着矢跨比的增大逐渐减小;(2)主纵梁的跨中弯矩和拉应力均随着矢跨比增大逐渐减小,而主纵梁负弯矩与压应力随之呈先减后增变化;(3)由于1~#吊杆处于梁拱结合段且为刚性吊杆,其轴应力增幅变化较其他吊杆更为显著。     

提速客车转向架安全吊座疲劳失效机理与改进方法

分析了提速客车转向架安全吊座孔附近产生的疲劳裂纹特征, 提出共振现象造成的结构振动疲劳是该部位产生裂纹最主要原因的假设; 通过有限元仿真得到安全吊杆的前110阶模态振型, 分析了各阶模态频率; 进行线路实测加速度与动应力试验, 得到等效应力、加速度及其主频, 并与有限元仿真结果进行对比分析; 在掌握了安全吊座失效机理的基础上, 通过结构改进与调整连接方式优化安全吊杆结构及其固定方式; 对新结构进行线路实测试验, 并对其安全性与经济性进行评估。研究结果表明: 受普通客车运行线路条件影响, 安全吊杆振动频率(加速度主频为91.78 Hz, 动应力主频为91.00Hz) 与有限元计算的第4阶模态频率(95.79Hz) 相近而产生共振; 安全吊杆的纵向加速度功率谱密度远大于其横向值与垂向值, 这与列车的运行方向相吻合, 因此, 振动疲劳使得安全吊座孔边产生裂纹; 在螺栓孔两侧增加5mm厚垫片, 并且将安全吊杆由钢板折弯结构更改为钢丝绳柔性结构能够最大程度降低螺栓孔处等效应力幅值, 减少疲劳损伤累积; 改进后的安全吊杆满足1 200万公里的使用要求, 取得较好的经济效果。      

大跨钢桁拱轨道横梁半刚性连接的疲劳荷载

为评定公路与轻轨两用钢桁拱桥轨道横梁与主桁半刚性连接在车辆荷载作用下的疲劳损伤累积,对该构造细节在桥梁设计寿命期内车辆荷载产生的疲劳荷载谱的计算方法进行了研究.针对我国公路桥梁设计规范暂无疲劳荷载规定的情况,参照美国AASHTO规范,建立了反映桥梁设计寿命期内真实运营状况的疲劳荷载模型,并通过全桥三维有限元分析计算了该构造细节的荷载历程.根据疲劳损伤累积理论,确定了钢桁拱轨道横梁与主桁半刚性连接的疲劳试验荷载.     

基于节点耦合技术的螺栓强度可靠性分析

针对基于非线性MPC接触方法的螺栓强度可靠性分析耗时长,效率低的问题,提出一种基于节点耦合技术和响应面法的螺栓强度可靠性分析方法.以某地铁司机室座椅连接螺栓为研究对象,首先根据节点耦合技术模拟接触行为建立其有限元模型并进行强度分析;其次将分析结果与螺栓强度的接触非线性分析结果进行对比;最后,参数化座椅连接螺栓节点耦合模型,对设计变量进行中心复合设计,拟合螺栓强度的多项式响应面函数,根据应力-强度干涉理论建立极限状态函数,采用拉丁超立方抽样方法对螺栓强度进行可靠性分析.实验结果表明:可以采用节点耦合技术模拟接触行为,同时,该可靠性分析方法能在极大程度上节省螺栓强度可靠性分析所用的时间.     

一种端板拼接钢梁节点受力性能分析

以高强螺栓外伸端板拼接梁节点为研究对象,采用有限元模拟计算得到了节点在单调加载下的剪力—滑移曲线和弯矩—转角曲线,呈现出节点连接的半刚性;分析了端板厚度、螺栓直径、加劲肋对节点受力性能的影响,得出结论:增加端板刚度及螺栓直径有利于节点承载力和变形能力的提高。     

大跨度钢箱叠拱桥实体圆钢吊杆疲劳试验研究

新建哈尔滨-大连客运专线铁路跨越长春市富民大街的新开河特大桥设计采用了138 m钢箱叠拱结构,该桥型及实体圆钢吊杆均为铁路桥梁设计首次采用,且设于无碴轨道区域,对该桥关键技术的研究工作包括五个方面内容,实体圆钢吊杆的应用是其中之一,包括疲劳问题研究、低温断裂韧性研究、与耳板连接研究等,本文就实体圆钢吊杆的应用之疲劳问题进行分析探讨,得到了一些有益的成果.     

钢管混凝土拱桥带刚性外套钢管的吊杆索力测定与控制

吊杆是钢管混凝土拱桥重要的受力构件,其实际索力往往与设计索力存在较大的偏差。因此,钢管混凝土拱桥在施工和营运过程中,吊杆索力的分析、测定和控制非常重要。以宿迁市洋河大桥（下承式铜管混凝土拱桥）施工过程中吊杆索力的监测为工程背景,分析了吊杆的力学行为,进行了有限元仿真分析,提出了利用振弦式应变计测量吊杆外套钢管应变（力）,从而间接测量吊杆索力的新方法。     

拱桥吊杆更换施工中的索力监测

吊杆拱桥的吊杆更换过程中需要对一系列的吊杆索力进行监测,由于吊杆长度较短,无法直接应用振动频率法监测吊杆索力.为此,分析了吊杆更换施工过程中索力监测的内容和方法,并提出采用振动频率法监测吊杆索力的新方法,工程实例应用证明这种方法简单、有效且实用.     

下承式拱桥考虑吊杆失效的稳定性分析

江苏通扬运河大桥为下承式钢管混凝土拱桥,以它为研究对象,采用有限元程序,计算分析拱桥吊杆失效对桥梁空间稳定的影响。计算结果表明,该下承式钢管混凝土拱桥吊杆损伤对桥梁的低阶稳定安全系数影响较小。     

基于扩展有限元的钢-STC组合桥面开裂性能研究

采用H型钢-超高韧性混凝土(STC)板的组合结构形式可有效改善传统正交异性钢桥面-超高韧性混凝土组合桥面结构中存在的结构疲劳开裂问题。为了研究不同结构参数对H型钢-STC组合桥面结构开裂性能的影响规律,基于ABAQUS以及扩展有限元方法(XFEM)建立了考虑裂纹扩展的组合梁有限元模型,对不同桥面板厚度、配筋率条件下开裂性能以及延性的变化规律开展了有限元模拟研究。研究结果表明,与采用普通混凝土(C50)相比,不同混凝土板厚度条件下,采用STC对开裂强度与延性的提升效果最大分别为175.0%与446.3%,而不同配筋率条件下的提升效果最大可达205.1%与1 330.3%。为H型钢-STC组合桥面结构在实际桥梁工程中的应用提供相应的技术支撑与建议。     

腹板几何参数对波纹钢腹板桥梁动力特性的影响

采用ANSYS建立波纹钢腹板空间有限元模型,分析了波纹钢腹板箱梁的动力特性的影响因素。钢腹板板厚的增大能提高箱梁的刚度,尤其是箱梁扭转刚度的提高。但当板厚增加到一定程度时,提高箱梁刚度的程度就会变小,应结合静力计算和经济要求选择适宜的板厚。折角变大时,箱梁的竖向振动频率会减小,箱梁的扭转振动频率会增大。随着波高的增大,箱梁的抗扭刚度也在不断增大。水平面板长度的变化影响波纹钢腹板的面外刚度的增大和减小。过大时,反而使梁的扭转刚度降低。因此应有其优化范围,不宜过大。     

斜跨钢拱桥拱肋锚固区受力分析及设计优化

结合大连金州某斜跨钢拱桥的设计,分析斜跨钢拱桥拱肋锚固区的构造特点,建立钢锚箱结构的有限元模型,采用空间有限元法对拱肋钢锚箱节段模型进行仿真分析,给出了钢锚箱的应力分布特点。分析表明：在钢锚箱基本板件组合的基础上,横隔板外侧采取相应的补强设计,部分区域虽存在一定程度的应力集中,但整体性能好,索力传递流畅,吊索索力能较合理地分散到钢拱肋上。     

铁路钢管混凝土系杆拱桥动力特性及地震响应分析

以某铁路钢管混凝土系杆拱桥为研究对象,运用有限元分析软件ANSYS建立了其空间杆系有限元 模型,其中拱肋与系梁采用空间梁单元模拟,吊杆采用空间杆单元模拟,对其动力特性进行了分析;在此基础上运用时程分析方法分别计算了该桥在竖向和纵向地震力组合以及竖向和横向地震力组合两种工况下的地震响应,得到了主拱控制截面在两种荷载工况下的最大内力和最大位移响应,对其抗震性能进行了分析评价.结果表明：该铁路系杆拱桥动力特性总体体现为刚性拱桥的动力特征,横桥向刚度相对较弱,竖向地震力作用下的响应较大,应引起设计注意.研究可为同类型的铁路刚性拱桥抗震设计提供理论依据.     

中承式系杆拱桥吊杆疲劳性能研究

中承式系杆拱桥是拱桥中一种常见的结构形式,吊杆作为该类型桥梁中重要的传力构件,其受力特点和疲劳性能一直是研究的热点,它关系到整座桥梁的安全和使用寿命。以湖南永州市某座中承式系杆拱桥为背景,基于车辆荷载试验和对桥梁长、短吊杆索力的不间断连续测量,通过测量数据分析发现:在集中荷载作用在主桥跨中位置时,位于支点处的短吊杆受车辆荷载影响较小;单根吊杆24 h内的应力时程曲线能反映桥梁受外界荷载影响下吊杆应力变化规律,同时能分析出桥梁1 d交通流量的分布情况;采用S—N曲线的疲劳寿命评估方法预测了吊杆疲劳寿命,并利用WEIBULL分布函数求得吊杆的疲劳可靠度,计算结果认为该桥在正常运营期吊杆已具备足够的疲劳可靠性。