车辆荷载作用下正交异性钢桥面板疲劳受力特性分析

以南京长江三桥为工程背景,建立了正交异性钢桥面板的混合单位模型和简化计算模型,采用两种模型对车辆荷载作用下钢桥面板的受力特性进行了分析。结果表明:正交异性钢桥面板第一受力体系对顶板横向受力、横隔板受力影响不显著。两种模型计算得到的顶板细节、横隔板细节应力幅偏差均小于5.0%,采用简化计算模型进行钢桥面板疲劳应力幅分析合理有效。顶板细节的应力影响范围约1 m,每次车轮荷载作用引起一次应力循环。横隔板细节的应力影响范围约4 m,轴距小于4 m的车辆产生的应力将出现叠加效应。     

随机荷载作用下钢构件的疲劳可靠度研究

本文利用裂纹扩展速率的Ｐａｒｉｓ公式，将应力变程Ｓｒ和材料参数Ｃ作为随机变量，应用概率的中心极限定理推导出在随机荷载作用下构件的裂纹长度和疲劳寿命的概率密度函数。并且将构件中含有的缺陷个数及长度作为随机变量考虑，导出了构件的疲劳可靠度函数。     

钢-混凝土简支组合箱梁桥在车辆荷载作用下的动力响应及冲击系数研究

由于钢-混凝土组合箱梁桥比同跨度的混凝土梁桥要轻,因此在车辆荷载作用下,车桥动力相互作用更加明显。为了更精确地分析其动力响应及冲击系数,采用ANSYS软件建立了钢-混凝土简支组合箱梁桥的车桥有限元模型,分析了不同车辆荷载作用下简支组合箱梁桥的动力特性;根据简支梁跨中的最大动位移与最大静位移之比,计算了不同结构参数下钢-混凝土简支组合箱梁桥的冲击系数。结果表明：在常见速度范围内,车辆过桥速度对冲击系数的影响总体呈上升趋势;对于同等跨度桥梁,双轮荷载激起的桥梁最大跨中挠度和冲击系数均比单轮荷载作用时小,但前者引起的跨中最大加速度远大于后者,且这种现象随荷载过桥速度的增大而明显。说明对于质量相对较轻的公路钢-混凝土组合箱梁桥,在冲击系数的确定中应考虑较高速度下不同车辆模型的影响。     

箱梁内钢筋在车辆荷载谱作用下的疲劳分析

通过现场交通调查获得车辆荷载谱, 将车辆行驶时轮胎对桥面的作用看作瞬时的半正弦波冲击荷载。根据轮胎纵向接地压力的分布变化曲线推导了车辆动力放大系数理论公式, 利用瞬态分析计算了不同车轴数车辆通过桥梁时的动力响应, 得到箱梁内钢筋的循环轴向应力变化曲线。使用雨流计数法对钢筋循环轴向应力变化曲线进行分级, 通过试验获得钢筋S-N曲线, 并以线性累积损伤理论计算桥梁使用寿命。数值模拟结果表明: 不考虑路面不平整度的情况下, 动力放大系数在共振点之前, 在零点附近上下波动; 动力放大系数在共振点达到最大, 之后随车速的增加而减小; 正常允许交通载荷不会对桥梁寿命产生不利影响。     

荷载和变温综合作用下沥青路面非线性疲劳损伤研究

介绍了沥青路面的非线性特征以及描述材料疲劳寿命的不同数学模型,探讨了损伤与荷载和温度的关系。在收集气象资料、实测沥青层各深度范围内温度状态以及与最大拉应变相关性分析的基础上,提出以沥青层层底温度作为疲劳损伤分析的设计温度,并通过回归分析建立疲劳温度与气温和层厚的预估模型。最后通过基于Chaboche疲劳模型的ABAQUS有限元程序,对车辆荷载和变温综合状态以及仅车辆荷载状态下的沥青路面进行疲劳损伤比较分析,结果表明,考虑荷载和变温综合作用的疲劳损伤要远大于仅考虑荷载的情况,当超载一倍时,损伤程度更加严重。     

钢-STC组合桥面系改造施工技术分析

以某大跨径斜拉桥钢-STC组合桥面体系的施工过程为研究背景,制定了具体的半幅浇筑、半幅通车的施工方案以及交通组织设计方案,分析了在半幅通车的条件下浇筑幅中STC层的基本性能.计算表明,施工各阶段中STC层拉应力最大值仅6.4 MPa,满足9 MPa的容许值,符合半幅浇筑、半幅通车的施工条件.     

基于MIDAS分析不同交通荷载作用下钢桥面桥面系最不利状态截断面研究

为研究虎门二桥桥面系最不利状态截断位置和受力状态,采用Midas三维有限元软件,建立有限元模型,把悬索桥简化为空间杆系结构进行桥梁结构整体性计算,采用双向8车道布置汽车一超20级车队.结果 表明:位移形变最大的点位于主桥39号索下;主跨挠度最大的位置其扰度的三维模拟计算分析结果达到471.791 cm;在偏载车队荷载下...     

钢-混组合桥墩轴压行为分析

钢-混组合柱子是钢-混凝土组合结构的形式之一,该结构具有良好的抗压、抗震和抗弯性能,在工业工程中有较广泛的应用,如应用在受压为主的拱桥的拱肋和受压为主的柱子,但是在桥梁桥墩中的应用进展缓慢,根据钢-混组合桥墩优越的性能特点,结合桥梁桥墩的结构受力实际情况,对钢-混组合桥墩的轴压行为进行模拟分析,分析结果为钢-混组合桥墩的设计及施工提供参考借鉴。     

钢-混组合结构连接件受力性能分析

为了分析贯穿钢筋直径大小、钢板开孔大小、混凝土强度等级等因素对PBL剪力键极限承载力的影响。运用大型非线性有限元分析软件MADIS FEA对模型进行理论分析,通过控制变量法研究各因素对PBL剪力键受力性能的影响。在贯穿钢筋直径、钢板开孔大小一致时随着混凝土等级的提升荷载滑移量减少11%;在混凝土等级、贯穿钢筋直径一致时随着钢板开孔增大荷载滑移量减少17%;在混凝土等级、钢板开孔大小一致时随着贯穿钢筋直径的增大荷载滑移量减少16.5%。混凝土强度等级、钢板开孔大小、贯穿钢筋对PBL剪力键的受力性能有重要影响并遵循一定的规律。     

钢-混组合连续箱梁桥的设计要点

以沈阳市长青街快速路工程为背景,通过桥梁博士对40m+48m+40m跨钢-混组合连续箱梁桥进行计算分析,针对组合梁采用单梁计算模型设计过程中存在的问题和难点,提出了相应的解决方法,总结了钢混组合箱梁桥的设计要点.     

车辆-温度荷载耦合作用下的公路路面结构受力分析

当前道路往往会出现沥青混凝土桥面铺装破损等情况,主要是由于温度载荷、车辆载荷综合影响而出现的。常见的路面铺装计算模型往往只会对车辆载荷进行分析而没有对温度载荷的情况进行充分的考虑,本文通过ANSYS软件对水泥混凝土路桥面沥青混凝土铺装在温度载荷、水平载荷以及竖向载荷共同影响下的响应情况进行分析和研究,对应力和形变的状态进行判断,桥型主要使用混凝土整体式简支板桥。     

货运繁重公路的车辆荷载谱和疲劳车辆模型

为研究货运繁重公路的车辆荷载谱和疲劳车辆模型, 基于佛山平胜大桥的动态称重系统采集的多时段车流数据, 归类出了车辆荷载谱的10类代表车型, 分析了代表车型的轴距、质量、轴重和超载数据, 以及沿不同车道的车辆和轴重分布特性, 提出了可用于钢桥疲劳评估的车辆荷载谱; 以疲劳加载率最大的六轴车辆为原型, 基于疲劳损伤等效原则分别提出了桥梁单向重载车道的疲劳车辆模型和简化疲劳车辆模型。计算结果表明: 平胜大桥呈现货运繁重公路的典型特征, 车辆日均通行总量达到了45 065veh, 约为《AASHTO LRFD》定义的日均通行量20 000veh的2.3倍; 疲劳车辆在全部交通流中的比例为51.6%, 为《AASHTO LRFD》定义的20.0%的2.6倍; 货车占疲劳车辆总数的45.2%, 主要分布于重载车道, 而且通行货车超载比例占到相应车型的30%⁷0%, 最大超载货车达到了132.5t;两轴货车超载率为29.0%, 等效质量达到17.5t, 后轴等效轴重达到12.1t, 因而不能忽略两轴货车的疲劳加载贡献。对比《AASHTO LRFD》五轴标准疲劳车辆模型(前轴轴重为2.6t, 中间双联轴和后面双联轴的单轴轴重均为5.4t) 和简化标准疲劳车辆模型(前轴为2.6t, 中轴和后轴均为10.8t), 提出的六轴单向疲劳车辆模型总质量为33.1t, 前轴轴重为3.6t, 中间双联轴和后面三联轴的单轴轴重均为5.9t;简化单向疲劳车辆模型的前轴轴重为3.6t, 中轴和后轴分别为11.8、17.7t;针对重载车道提出的六轴疲劳车辆模型总质量达到了36.5t, 前轴轴重为4.0t, 联轴中的单轴轴重均为6.5t;对应的重载车道简化疲劳车模型的前轴轴重为4.0t, 中轴和后轴轴重分别为13.0、19.5t。     

考虑荷载影响面的钢桥面板顶板-U肋焊缝疲劳损伤分析

为研究荷载影响面对钢桥面板顶板-U肋连接焊缝疲劳损伤的影响,建立了钢桥面板有限元节段模型,通过施加车轮荷载,研究了顶板-U肋连接焊缝疲劳损伤特征;对比分析了在车轮荷载不同横向位置e作用下焊缝的纵向应力分布,研究了顶板-U肋连接焊缝的荷载影响面,分析了过焊孔构造对顶板-U肋连接焊缝的疲劳损伤度D的影响;在考虑轮迹横向分布的基础上,计算了车轮荷载作用下焊缝的疲劳损伤度D,并与规范的计算结果进行了对比。研究表明:顶板-U肋连接焊缝的应力横向影响范围e≈750 mm,纵向影响范围约为2个横隔板之间距离;设置过焊孔可降低焊缝局部应力,但将大幅度增大焊缝处的疲劳损伤度。建议选取荷载横向分布影响范围e=750 mm,由此计算的疲劳损伤度D比按规范计算的结果大10%以上,更全面地考虑了轮迹横向分布对顶板-U肋连接焊缝疲劳损伤的影响。     

车辆荷载作用下沥青路面力学响应影响分析

为研究车辆荷载作用下沥青路面结构的力学响应,依托实体工程,埋设应力应变传感器,分析轴重、车速等因素对沥青路面动力响应的影响。 研究发现,随着轴重的增加,底基层层底和下基层层底的纵向拉应变均显著增加。建立车辆行驶速度分别为18km/h、36km/h和58km/h时的下面层层底三向应变时程曲线,拟合得到沥青层层底竖向压应变、纵向拉应变与速度的幂函数。结果表明:无机结合料稳定层层底纵向拉应变与行驶速度呈现线性变化关系。     

组合拼装钢-混叠合梁在桥梁设计中的应用

探索性采用了预制钢-混叠合梁拼装方案,合理利用桥位处航道水运便利、大型浮吊吊装能力大的优势,解决了较大跨径无临时支撑条件下,钢-混叠合梁施工过程中开口断面钢主梁易失稳的问题,且在工程实践中得到了应用,对边界条件受限的跨航道桥梁设计有一定借鉴意义.     

车辆动荷载作用下沥青路面应变动态响应分析

为了研究动荷载作用于路面后的面层和基层层底的拉应变响应,建立了路面三维有限元模型,施加0.7,1.0和1.3 MPa的动荷载,分析了面层层底和基层层底的拉应变大小和时程变化规律,得到主要结论有:沥青路面面层内轮胎荷载边缘处自上而下先出现水平向压应变,然后出现拉应变;在荷载中心下,也有此规律,但拉应变出现的位置更浅,基层上水平方向上全部为拉应变。随着荷载强度的增加,面层和基层内部的拉应变也呈现线性增加,但荷载中心下的应变增加趋势大于荷载边缘处的应变。     

车辆荷载作用下高速公路路基变形特性分析

以某高速公路为例,采用数值模拟方法分析了含病害路基在不同车辆速度和车轴荷载作用下的路基纵向和横向沉降规律,得到一些结论:沿车辆行驶方向和道路横断面方向,随着车轴荷载的增大,路基沉降量逐渐增大,随着车速的增加,相同条件下路基沉降量将减小;车轴荷载为185 kN情况下,车速40、60、80 km/h对应的无病害路基沉降比有病害时路基最大沉降可减小50%左右;行车速度不变时,沿车辆行驶方向各种车轴荷载下路基沉降曲线变化规律一致,但不同车速情况下,路基沉降曲线相异;车速为40 km/h,沉降曲线呈现出"w"形状的双峰分布,而在车速60 km/h和80 km/h时沉降曲线呈现出"V"形状的单峰分布。     

考虑损伤作用下桩顶轴向荷载-沉降解析算式

假定桩土作用损伤变量的函数以及桩破坏时的状态,并选用理想弹性模型,导出了一组确定在损伤作用下桩顶轴向荷载-沉降曲线的解析算式,并由此分析了桩周和桩底土的影响以及桩承载力与其加载初始刚度间的关系。同时将考虑损伤后的算式与未考虑损伤作了比较,并根据试验数据计算出损伤前后桩的荷载-沉降曲线,得到一些相关的结论。     

酸雨环境-荷载耦合作用下拉索腐蚀损伤机理研究

通过开展拉索镀锌钢绞线在酸雨环境/荷载耦合作用下的人工加速腐蚀试验,对斜拉索施加交变荷载、静态荷载和无荷载,得出3种加载方式与腐蚀速率的关系,并论述了钢绞线应力腐蚀疲劳损伤的特点与机理;采用ANSYS有限元软件对不同腐蚀情况下的斜拉索进行数值模拟,分析了钢绞线均匀腐蚀、表面蚀坑深度对钢丝等效应力分布状态的影响。研究表明:加速腐蚀试验中的钢绞线,受到复杂荷载的构件在同等腐蚀环境中的腐蚀速率更高;腐蚀试验前期,应力腐蚀和腐蚀疲劳对抗拉强度的影响不大,3种加载方式之间的抗拉强度无明显差异,腐蚀试验中后期,抗拉强度开始急剧下降,交变应力加载试件出现抗拉强度短暂提高的现象;钢绞线腐蚀越严重,其在役状态时钢绞线表面蚀坑附近的应力就越大。     

车辆荷载作用下路桥段结构的动态响应分析

随着社会的发展,在人们解决了温饱问题步入小康社会后,行已成为人们日益关注的问题。近年来,随着各大城市大力建造城市交通,车辆荷载作用下的路桥段结构分析已越来越引起建筑专家和部分交通运输企业的重视,传统的对车辆荷载作用下的路桥段结构分析都是建立在静力学基础上的,但实际过程中,车辆在此状态下是运动状态的,因此,对车辆荷载作用下的路桥段结构进行动态分析是十分必要的。