子模型法在大跨钢桥面铺装有限元模型优化中的应用

为了提高大跨钢桥桥面铺装有限元分析简化模型的计算精度,在用子模型法对钢箱梁桥面铺装进行精细模拟的基础上,运用有限元正交数值模拟试验和综合评价方法对模型几何尺寸与边界约束条件进行优化。发现大跨钢桥桥面铺装有限元分析简化模型合理的几何尺寸与边界条件为:纵向为3跨,横向有8个U肋,横隔板高度为1.2 m,纵边自由,横边简支,横隔板底固结。对比分析结果表明:该简化模型具有较高的计算精度,横向拉应变误差仅为0.7%,纵向拉应变误差为3.7%,可供大跨钢桥面铺装力学分析和设计参考使用。     

基于无损腐蚀监测系统的悬索桥主缆腐蚀试验及数据分析

为了解悬索桥内部的腐蚀环境随外界环境的变化规律,以及影响其腐蚀程度和腐蚀速率的关键因素,该文进行了主缆足尺节段模型腐蚀试验。试验将1∶1的主缆节段模型安放于环境试验箱中,箱内循环模拟降雨过程、高温加热、通风干燥等环境循环过程。与此同时,在主缆模型内部埋置传感器,测量不同部位钢丝的温度、相对湿度及腐蚀速率等环境参数。分析数据得到主缆内温度、湿度的分布情况以及腐蚀与环境之间的关系,结论如下:1温度的测试值与传感器在主缆内埋入的深度有很大的关系,而相对湿度则不然,越靠近主缆的中心位置温度呈现线性增加,而相对湿度则线性减小;2腐蚀程度是由湿度来影响的,当增加湿度时,腐蚀程度会明显地增加近50%,腐蚀的速率主要受到温度循环的影响,腐蚀速度与温度高度地线性相关。     

某沿海悬索桥温、湿度监测数据分析

通过分析某桥2019年全年健康监测系统采集的外界环境和关键部位的温、湿度数据,结合日常检测资料,对该桥主梁整体及部分关键位置所处环境状况进行了评价。研究发现,加劲梁和主索鞍内部测点温、湿度状况处于低腐蚀区和弱腐蚀区,北锚右室发现7.67%的天数处于强腐蚀区,另外定期检查还发现钢箱梁内部个别位置存在霉斑,建议在箱梁内部布置除湿机,以建立能通达各部位的内部干燥空气循环系统,并保持不间断运行。     

基于监测的中小跨径钢箱梁箱内涂层腐蚀可能性研究

为研究中小跨径钢箱梁桥内部涂层锈蚀问题,依托实体工程,采用监测技术对中小跨径钢箱梁箱内环境特点展开了研究,基于监测结果对箱内涂层腐蚀可能性进行了定量分析。结果表明:箱内部由于空气流动性差,箱内温度长时间高于箱外,降温时内表面容易有冷凝水附着,且附着时长约为箱外的100倍,易诱发涂层基底钢材腐蚀,对箱内涂层耐久性不利。建议管养单位在管养过程中应重视箱内部养护维修工作,相关除湿工作尽量安排在秋冬季节。     

卢浦大桥钢结构桥梁除湿技术浅谈

在跨江、海大桥运行建造史上,由于长期处在较高的温度环境中,桥梁结构腐蚀生锈的现象时有发生,使得桥梁的维护、保养及安全工作量增大。该文介绍了上海卢浦大桥除湿系统的设计,采用转轮除湿设备对钢结构内部进行干燥除湿防腐保护,使钢结构内部的空气相对湿度控制在一定范围内,确保大桥的正常寿命及安全运行。     

跨花地河大桥连续梁施工控制

结合武广客运专线的设计及规范要求,对客运专线上主跨为125 m的跨花地河大桥连续梁的施工质量进行控制,控制内容包括:箱梁的线形、应力和温度.控制结果表明:在气温变化较为平稳的0:00～5:00进行合龙施工有利于降低箱梁温度荷载;主梁线形平顺,中跨合龙段高程偏差、全桥轴线偏差及全桥合龙后通测的成桥线形均在设计允许误差范围内;主梁截面应力实测值与计算值比较吻合,达到预期的质量控制目标.     

冷凝对隧道通风热压的影响分析

为研究空气水分冷凝现象对隧道通风热压的影响,采用现场实测的某地下通风隧道空气参数以及文献中某隧道自然通风的测试数据,对选用的有限差分法隧道通风传热传质过程及热压计算数学模型进行了验证;并采用数值模拟方法研究分析了不同隧道入口空气温度、相对湿度及通风速度条件下,隧道内空气冷凝现象、沿程空气温度以及热压的变化规律。研究结果表明:冷凝会增大空气与壁面的传热量,使隧道内的空气降温速度减慢,导致通风热压变小,并且该影响会随入口空气温度与相对湿度的升高而增强,随风速提高而减弱;当未发生冷凝时,隧道沿程空气温度分布及热压几乎不受空气湿度的影响。以一个全纵向通风的地下隧道为例,在4~8月,隧道会出现较大范围的冷凝现象,考虑冷凝计算所得热压比不考虑冷凝时低30%,对应的自然风风速平均偏差为0.5 m·s^-1;在其余月份,不考虑空气冷凝计算所得通风热压与考虑冷凝时相同。因此计算湿热季节通风热压或对应的自然风风速时,应考虑冷凝的影响;其余季节可按不考虑冷凝的方法简化计算隧道热压。     

钢箱梁加劲板局部动力性能设计参数研究

为了解钢箱梁加劲板局部振动的特性以及结构与材料参数对其动力性能的影响规律,指导结构设计,以常见的钢箱梁梯形肋加劲板为例,基于有限元软件ANSYS二次开发,建立有限元模型(母板、横隔板与梯形肋的各个板件均用Shell63单元模拟,铺装层采用8节点实体板单元模拟),计算其基本动力特性,分析梯形肋的数量及厚度、横隔板数量、母板厚度、铺装层厚度等设计参数对加劲板自振频率的影响。结果表明:加劲板的2阶自振频率相比于1阶显著提高,之后阶次的增幅相对平缓,且四边固支的自振频率大于四边简支的自振频率,设计时加劲板的基频与高阶频率应分开考虑,且无需详细考虑每一阶高阶振动;合理确定梯形肋与横隔板的位置比增加数量更能有效提高相应的自振频率;母板、梯形肋与铺装层厚度的变化对自振频率的影响不明显,建议在设计规范的范围内取较低值。     

不同养生方法下早龄期混凝土水分迁移规律

为了研究早龄期混凝土在养生条件下的湿度发展规律,采用湿度传感器对早龄期混凝土内部的相对湿度(RH)进行了测试,分析了3个水灰比试件在3种养生方式下的早龄期混凝土水分迁移规律,建立了考虑养生因子的早龄期混凝土在外部干燥条件下的一维水分迁移模型,并以试验数据为基础对模型的有效性进行了验证。研究结果表明:水灰比对混凝土自干燥效应的影响较大,水灰比越小,自干燥程度越大;空气养生下混凝土内部的湿度降低速率大于养护剂和水养生下的降低速率;同时考虑自干燥和外部干燥效应的混凝土的湿度变化对养生方式较为敏感;在水分迁移模型的狄利克雷边界条件中引入养生因子的概念能较好地描述养生条件下早龄期混凝土的水分迁移规律。     

悬索桥主缆内部温湿度变化机理模型试验研究

为研究长期处于潮湿易腐蚀环境中的悬索桥主缆内部温、湿度的分布及变化规律,设计主缆缩尺模型室内试验,在特制环境模拟房中放置主缆模型(长4m,直径30cm),进行4种工况下的环境模拟,布置温湿度传感器对主缆温度和含湿量进行监测,获得主缆内部温、湿度的分布规律,并计算主缆的热传导率和热交换系数。结果表明:含湿量分布规律与温度分布规律相似,环境温度上升后,主缆内部的温度和含湿量均随时间上升;外界温度越高,主缆内部温度和含湿量越快达到稳定;对主缆局部加热时,主缆截面会出现明显的温度梯度分布,含湿量分布也不均匀;主缆内部含积水时,其横截面内温湿度分布相较干燥状态更不均匀,梯度分布更加明显。     

U肋设小隔板和支撑板的正交异性板疲劳性能试验研究

为了解钢桥正交异性板U肋设置小隔板和支撑板对其疲劳性能的影响,以大岳高速洞庭湖大桥为背景,设计制作一个3跨钢桥面板节段足尺模型(其中1道横隔板处U肋设置小隔板和支撑板的优化措施),进行不同横向加载位置的静力试验和正载下的疲劳试验,分析有无改善措施时弧形切口、横隔板和U肋焊趾处主拉应力,以及疲劳裂缝开展情况。结果表明:静力试验中,与无改善措施相比,有改善措施的弧形切口、U肋焊趾的最大应力降幅分别达30%、68%,但横隔板焊趾处应力增加至弧形切口最大应力的130%;小隔板开孔可抑制横隔板焊趾处应力;疲劳试验模型出现4条裂缝,非直接轮压处、未开孔小隔板处的横隔板两侧焊趾均发生开裂,直接轮压处、有改善措施的横隔板焊趾处的疲劳开裂加载次数提高了89%;可将开孔小隔板和支撑板用于承受轮压荷载较大的重车道上。     

帕劳国预应力连续箱梁长期下挠分析

帕劳共和国科罗尔岛-巴伦尔图阿普岛桥(简称KB桥)为主跨241 m的预应力混凝土箱梁,通车后KB桥发生长期下挠,严重影响其正常运营,最后垮塌,其教训值得反思。该桥于1977竣工,运营18年后挠度达到1.61 m,1996年对该桥进行了体外预应力加固,却在加固后3个月发生垮塌。挠度分析结果表明:传统的梁理论与三维空间分析相比,误差高达20%,且宽跨比越大,误差越大。三维有限元空间分析采用多种徐变收缩计算模型:美国ACI模型、日本JSCE模型、CEB-FIP模型和GL模型,其挠度计算值要比(18年后)实测值低50%~70%,预测的变形也与实测不符;预应力损失计算值为22%~24%,远低于实测值50%。唯一基于理论的B3模型,采用经验值参数计算得到预应力损失40%,18年后挠度计算值比实测值低42%。如果根据长期实测值调整输入参数,结果可与实际更符合。对于早期挠度及其预测,B3模型能够合理地考虑因截面厚度差异产生的收缩和干燥徐变的速率差异。此外,B3模型还可考虑温度差异和顶板可能发生的开裂。     

外部照明灯起雾的技术解决方案

<正>故障现象:外部照明灯起雾。故障诊断:在冬季洗车以及雨天、雾天、外界环境潮湿等工况下,车辆外部照明灯的灯罩内部往往会出现起雾现象。空气中的水汽有在温度低位置凝结的趋势。大灯开启时产生的大量热能通过空气流通开孔(开放系统)被排出。当车灯关闭冷却后,湿冷空气可通过通气孔被吸入灯内。湿气在车灯内部温度最低的部位凝结。对于大灯而言,温度最低的部位往往是灯罩。     

模拟环境中混凝土与环境间水分传输边界条件

为了探讨模拟环境中混凝土表面与环境间水分传输边界条件,通过模拟试验分析了混凝土的干燥失水变化规律,研究了水灰比和温度等对混凝土水分扩散表面因子变化的影响;此外,还利用数值模拟探讨了人工模拟环境中风速对混凝土水分扩散表面因子和混凝土内湿度分布状态的影响.结果表明:所提出的人工模拟环境中混凝土水分传输表面因子模型可描述温度和风速对混凝土表面因子的影响规律;混凝土表面孔隙面积率可用以表征水灰比对其表面水分传输的影响,且两者间呈指数函数关系;若人工模拟环境中风速和干燥时间超过某定值(约为3 m·S-1),则可将环境湿度视为混凝土与环境间的界面湿度,可为确定人工模拟试验环境风速参数提供理论依据.     

横隔板对波形钢腹板箱梁动力特性的影响分析

为了分析横隔板对波形钢腹板箱梁动力特性的影响,采用有限元软件Ansys建立了波形钢腹板箱梁模型。同时,为了进行动力特性对比分析,建立了混凝土腹板箱梁模型。在有限元模型中,钢腹板与混凝土顶、底板的连接采用多点约束法(MPC),即采用接触单元Conta175与目标单元Targe170模拟其连接。分别提取各模型前10阶振型进行对比分析。为了验证Ansys软件计算结果的准确性,还分别采用Midas/Civil软件对有关算例进行了分析。计算结果表明:波形钢腹板箱梁抗扭刚度较混凝土腹板箱梁的要低;端横隔板是保证波形钢腹板箱梁抗扭刚度的主要措施;从动力学方面来看,跨中横隔板并不能有效提高箱梁的抗扭刚度;波形钢腹板箱梁竖向弯曲刚度是由混凝土顶、底板决定的。     

S形曲线钢箱梁斜拉桥沥青混凝土摊铺温度效应分析

大连滨海大道西延伸线张柏2号高架桥主桥为(50+96+192+70)m S形曲线钢箱梁斜拉桥,桥面铺装层采用热浇注式沥青混凝土摊铺方法施工,摊铺过程中出现了结构位移和应力较大等异常情况。为了解异常情况产生的原因,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型(钢箱梁采用壳单元模拟),分析摊铺过程中温度引起的桥塔纵、横向位移,以及主梁纵向、竖向位移和纵向应力。结果表明:摊铺温度导致结构产生较大的位移和应力,主梁和桥塔纵向位移均达22.8 cm,主梁最大竖向位移为25.9 cm,钢箱梁最大拉应力为143 MPa;摊铺过程中,结构纵、横向均存在较大的位移差和应力差,导致变形不协调和局部应力过大;结构位移、应力的计算值与实测值基本一致。该类桥梁施工时应调整摊铺工艺,降低摊铺温度效应。     

大体积箱梁0、1号块混凝土浇筑温度控制

为控制某桥桥墩上现浇0、1号块箱梁的内外温差,消除巨大温差引起的裂缝等结构安全隐患,以实际桥梁工程为背景,采用有限元软件对浇筑后的箱梁0、1号块瞬态温度场进行仿真分析,并在现场埋设温度传感器监测其温度场.结果表明:相对于顶板、腹板和底板,横隔板温度更高且最晚达到最大值(45℃);采用分层浇筑、埋设冷却水管等施工控制措施,各部件温度明显降低,结构内、外温差可以较好地控制在20℃以内,且拆模后未发现裂缝.     

悬索桥主缆中高强钢丝的腐蚀与脆化

该文通过加速循环腐蚀试验对比分析了腐蚀对镀锌和未镀锌钢丝的影响。试件在承受各种持续荷载的同时,高温下通过循环盐雾箱,分别在干燥及100%的相对湿度条件下进行了腐蚀试验。测得了试件的重量损失、氢浓度、极限荷载以及破坏时的延伸率。延伸率的测量结果表明:钢丝的严重脆化不是单纯由吸氢引起的(氢脆),由腐蚀引起的钢丝表面的不均匀性才是导致其延伸率降低的主因。通过对建立腐蚀钢丝有限元模型所做的数值分析,以及在扫描电子显微镜下对断裂面的分析,对试验结果进行了验证。     

承台大体积混凝土水化热及温度控制措施研究

为研究大体积混凝土水化热温度场的分布规律,了解冷却水管的具体降温效果以及相关参数对降温效果的影响,以某大跨桥梁大体积混凝土承台为工程背景,采用有限元方法建立承台实体模型,模拟混凝土水化热温度场,分析冷却水管的质量流率和初始温度等参数对混凝土水化热温度场的影响。结果表明:混凝土浇筑后的水化热温度场总体呈现出先升后降的趋势,一般浇筑后2~3d达到温度峰值;布置冷却水管后,混凝土水化热的温度峰值降低了7%~31%,混凝土内总热量减少了约50%;改变冷却水管的质量流率对水化热温度场升温阶段的影响很小,对降温阶段的影响比升温阶段有所增大;降低冷却水初始温度可以加快水化热冷却速率,实际工程中,不必将冷却水温降得过低,保持在环境温度左右即可达到良好的冷却效果。     

基于有限混合单元法的受弯构件剪力滞效应研究

为研究对称荷载下受弯构件的剪力滞效应,以某(40+90+70+300+20)m独塔自锚式悬索桥为研究对象,采用ANSYS 11.0建立全桥空间有限元模型(主跨300m钢箱梁用板壳单元模拟,其余部分用杆系单元模拟),采用TDV/RM 9.1建立全桥空间有限元杆系模型,运用有限混合单元法进行剪力滞系数和有效分布宽度计算,并与欧洲、日本规范有效分布宽度的计算值进行比较。结果表明:支点截面的正应力沿着梁宽方向变化较为剧烈,其它截面的正应力变化较为平缓,越接近支点的截面剪力滞效应越明显;受弯构件支点截面与跨中截面的有效分布宽度可通过采用该方法的计算值内插求得;欧洲、日本规范受弯构件的有效分布宽度计算值较有限元计算值偏大,且未能考虑复杂受力情况下的精确计算。