大跨径斜拉桥钢箱梁疲劳破坏的评估与加固方法研究

由于交通量以及车载总重的不断增加,大跨径斜拉桥钢箱梁出现疲劳破坏的问题越来越突出,严重影响桥梁的寿命和运营安全。回顾国内外大跨径斜拉桥钢箱梁疲劳研究现状,以天津海河大桥为例,总结大跨径斜拉桥钢箱梁疲劳破坏的形式,并分析大跨径斜拉桥钢箱梁产生疲劳破坏的原因,通过采用S-N曲线法和损伤容限法对大跨径斜拉桥钢箱梁疲劳破坏问题进行评估,最后归纳大跨径斜拉桥钢箱梁疲劳破坏的加固与修复技术,这些加固方法有助于改善大跨径斜拉桥钢箱梁疲劳破坏的问题。     

横隔板弧形缺口疲劳性能试验研究

为研究正交异性钢桥面板横隔板弧形缺口易损细节的受力特性和疲劳性能,根据某钢箱梁尺寸制作了单U肋足尺模型,进行了120 kN荷载幅的疲劳试验,并分别采用热点应力法和名义应力法评估了弧形缺口焊接细节及非焊接细节的疲劳寿命.试验结果表明,足尺模型两个弧形缺口焊缝端部位于U肋腹板上的焊趾处分别在经历31.7万次和58.3万次的加载后出现裂纹,焊接质量是两处细节疲劳性能差异显著的原因;100万次加载后未见其他新裂纹出现.基于IIW推荐的FAT90级和F100级两条热点应力S-N曲线对焊缝端部细节进行寿命评估时,位于U肋腹板上细节的疲劳寿命分别是35.2万次和48.8万次,位于横隔板母材上细节的疲劳寿命分别是161.9万次和224.0万次;基于Eurocode 3中的71级名义应力S-N曲线评估的弧形缺口自由边细节的疲劳寿命是302.2万次.研究结果表明,弧形缺口焊缝端部位于U肋腹板上细节最易出现疲劳裂纹,实际工程中应重点关注;推荐采用IIW中的FAT90级热点应力S-N曲线对该细节疲劳寿命进行评估.     

桥梁工程中钢箱梁横隔板疲劳开裂分析和加固方案分析

该文针对投入使用多年的桥梁工程中钢箱梁横隔板出现的疲劳开裂及加固细节进行研究,通过对济南黄河三桥钢箱梁的疲劳实例、道路负载以及疲劳特征等数据进行收集和分析,并使用开裂的加固方案、工程的有限元分析以及钢箱梁横隔板的多规范疲劳数据进行对照,通过得到的钢箱梁的横隔板开裂的主要原因,制定出有效的加固方案。     

泰州大桥钢箱梁实测疲劳应力分析

针对泰州大桥钢箱梁开展实桥疲劳应力测试,从纵桥向、横桥向及局部细节3个方面对钢箱梁疲劳受力特征进行测试。基于钢箱梁的实测应变绘制各位置处的应变时程曲线,并利用雨流计数法得到疲劳应力谱。结果表明:若以高应力幅作为疲劳开裂评价标准,则重车道下轮载对应的U肋疲劳损伤较严重,中塔附近钢箱梁顶板与U肋焊缝、弧形缺口构造的应力幅较高,且循环次数较多,需重点关注;钢箱梁不同截面疲劳细节的应力幅峰值较为接近,但各应力幅对应的循环次数存在差异;中塔附近第一根吊杆处截面测点的应力幅峰值较大,为钢箱梁易发生疲劳损伤的主要截面。在当前交通荷载作用下,泰州大桥钢箱梁各部分的疲劳寿命满足设计要求。     

基于实测应变的江阴长江大桥钢桥面板疲劳寿命评估

基于实测应变,对江阴长江大桥正交异性钢桥面板构造细部疲劳寿命评估进行研究。利用实桥布设的应变传感器获取应变时程数据,处理成应力时程数据后,结合雨流计数法技术,得到"日应力谱"和"标准日应力谱"。利用标准日应力谱数据和相关疲劳规范,研究江阴长江大桥钢箱梁的疲劳寿命等问题。实桥实测数据分析表明,日应力谱和标准日应力谱分布具有相似规律。应变传感器记录的数据量很大,计算机常常由于硬件限制无法对长时间段的数据进行处理。研究表明,在计算实桥钢桥面板构造细节疲劳寿命时,利用"标准日应力谱"方法可较好地解决此问题。     

不同支撑条件下钢-混叠合梁内应力的计算与分析

钢结构箱梁具有强度高、自重轻、跨度大、施工速度快及抗震性能好等优点,广泛应用于城市、铁路大跨度桥梁的施工中.以乌鲁木齐市克拉玛依路高架桥钢箱梁施工实践为例,主要介绍大跨度钢箱梁施工过程中临时支撑的设置对钢箱梁内力控制的影响,仅供同类项目施工参考.     

钢箱梁疲劳裂纹安全性等级评价方法

参考现有评价方法,将模糊综合评价法应用在钢箱梁疲劳裂纹安全性等级评价上。根据钢箱梁的结构特点,确定相应的因素集和评价集,建立数学模型,确定各评价指标的权重,并划分了相应的评价等级标准。根据此标准可对钢箱梁疲劳裂纹的安全性等级作出评价。     

正交异性钢桥面板横隔板弧形切口疲劳性能

为了揭示正交异性钢桥面板弧形切口母材的开裂机理, 采用有限元程序ANSYS建立钢箱梁节段模型与钢桥面板单元子模型, 为确保计算的精确性, 进行了网格无关性检查, 分析了弧形切口疲劳细节在移动轮载作用下的应力响应特征, 分别采用热点应力法与名义应力法评估了弧形切口细节的疲劳性能, 并研究了横隔板厚度与切口形状对构造细节应力的影响。研究结果表明: 弧形切口细节应力影响线长度在纵桥向为横隔板间距的2倍, 因而可用疲劳车的中轴组单独加载, 根据AASHTO LRFD, 1辆5轴疲劳车会在该构造细节上产生2或3个应力循环; 弧形切口在纵、横桥向的最不利荷载位置分别为轮载中心作用于纵肋腹板与面板交界处和中轴前轮作用于距横隔板0.3m处; 弧形切口边缘应力集中点的应力方向与水平面的倾角为67.2°; 疲劳评估结果与名义应力提取位置密切相关, 可采用热点应力法并基于FAT125的疲劳寿命曲线进行弧形切口的疲劳评价, 也可根据疲劳等效原则提取距切口边缘5mm处的应力, 并基于名义应力法开展疲劳评价; 建议采用Eurocode 3中圆弧半径较大的公路桥梁切口形状, 其热点应力与研究的切口形状相比降低了12.4%, 且当横隔板厚度不小于12mm时, 弧形切口细节的应力幅小于截止应力幅, 为无限疲劳寿命; 横隔板弧形切口的开裂与切口形状不佳、横隔板厚度偏小、制造工艺不完善以及货车通行量大等因素密切相关。      

全寿命成本分析法在钢桥疲劳检测与维修决策中的应用

疲劳是影响桥梁钢结构的耐久性的重要因素,疲劳的检测与维修是保证钢桥正常运营的重要措施.文中基于全寿命成本分析法的基本原理,将全寿命成本分析法用于钢桥的疲劳检测与维修决策中,综合考虑了检测成本、维修成本、用户成本与失效成本,并以某钢箱梁为例提出了钢桥疲劳检修的方案的全寿命成本计算方法.     

苏通大桥运营阶段车辆荷载识别及其特性

车辆荷载是桥梁承受最主要的活荷载。对于大跨径桥梁正交异性钢箱梁而言,车辆荷载对其疲劳特性将产生非常明显的影响,在长期车辆反复作用下,钢箱梁的疲劳问题日益突出。为了更好预测正交异性钢箱梁的疲劳特性,必须充分了解车辆荷载特性。以苏通大桥为背景,通过对收费系统数据的统计分析,获得了车辆荷载特性。同时,利用桥梁监控设备,结合动态图像识别技术,获得了大桥车辆横向分布规律。相关研究手段和方法,可为缺乏WIM系统的大型桥梁提供参考。     

PC连续刚构桥运营阶段箱梁开裂机理及预防措施

从温度应力、车辆荷载、砼容许主拉应力、砼疲劳、预应力损失等方面,对PC连续刚构桥在运营阶段出现的腹板斜裂缝进行了具体分析,结论是:容许主拉应力偏大、温度梯度选择不当、温度荷载及车辆荷载共同作用下的砼疲劳效应是箱梁腹板斜裂缝产生的主要原因;提出了预防开裂的措施:设计时选择适当的温度梯度;用防锈涂料对钢绞线进行防锈处理以防止因孔洞渗水对钢绞线产生的锈蚀;在各跨箱梁腹板的1/4L~3/4L之间的砼用钢纤维砼浇筑.     

PC连续刚构桥运营阶段箱梁开裂机理及预防措施

从温度应力、车辆荷载、砼容许主拉应力、砼疲劳、预应力损失等方面,对PC连续刚构桥在运营阶段出现的腹板斜裂缝进行了具体分析,结论是:容许主拉应力偏大、温度梯度选择不当、温度荷载及车辆荷载共同作用下的砼疲劳效应是箱梁腹板斜裂缝产生的主要原因;提出了预防开裂的措施:设计时选择适当的温度梯度;用防锈涂料对钢绞线进行防锈处理以防止因孔洞渗水对钢绞线产生的锈蚀;在各跨箱梁腹板的1/4L~3/4L之间的砼用钢纤维砼浇筑.     

大跨独塔斜拉桥拉索梁端锚固区抗疲劳性能

为探讨扁平钢箱梁斜拉桥拉索梁端新式锚固结构的疲劳性能,根据锚拉板与主梁的不同连接方式,分析、比较了锚拉板与箱梁外腹板连接和锚拉板与箱梁顶板连接时不同的受力特点及传力路径.用ANSYS有限元软件对锚拉板与箱梁外腹板连接的锚固结构进行了数值模拟,以确定锚固结构的应力分布规律及应力集中的重点部位;在数值分析的基础上,采用足尺模型对拉索梁端锚固区进行了疲劳试验.结合有限元分析和疲劳试验结果,对桥梁设计寿命期内新式锚拉板式锚固结构连接焊缝的抗疲劳性能进行了研究.结果表明:拉索梁端锚固结构板件间连接焊缝的疲劳强度满足设计要求;锚拉板与箱梁外腹板焊接的连接方式降低了应力集中程度,提高了构造细节的疲劳等级,改善了结构的抗疲劳性能.     

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。     

杭州江东大桥钢箱梁的日照温度梯度及顶推过程中末段梁的变形

结合杭州江东大桥施工监控,根据实测资料,研究了钢箱梁温度场变化规律,给出了钢箱梁顶、底板温度梯度计算公式,分析了顶推过程中温度变化对末段梁标高或者转角的影响.结果表明,中国现行公路桥涵设计通用规范给出的钢梁截面的温度梯度模式,并不适应于无桥面铺装的情况.而且,中国现行的公路桥涵设计规范的温度梯度曲线是参照美国AASHTO规范而得,因日照、气候和气象等条件的不同,该曲线不完全切合中国的实际,需要适度修正.     

国内外大跨度钢箱梁桥养护规范对比研究

针对目前钢箱梁桥养护标准缺乏而又亟需规范的现状,将国内外相关规范分为涂装层评定类和通用养护类进行对比,分析其特色及优缺点,建议在此基础上编制专门的大跨度钢箱梁养护技术规范标准。     

变曲率竖曲线顶推施工钢箱梁局部受力分析

现今大跨径桥梁的钢箱主梁无应力线形一般为单一半径竖曲线,杭州江东大桥的钢箱梁无应力线形为连续变曲率竖曲线,变曲率特征不仅使得顶推竖曲线的顶推半径变化,也使得滑道处钢箱梁的转角位移变化十分明显。进而对顶推滑道的构造提出了新的要求:滑道顶面线形需能自动适应梁体线形的变化。滑道处钢箱梁的局部受力的安全,关系着顶推施工的成败。运用大型通用有限元软件ANSYS对滑道处钢箱梁局部进行三维有限元分析,对比7种典型工况下钢箱梁各个构件的应力分布情况,指出临时墩支反力和滑道处钢箱梁转角位移是影响钢箱梁局部受力的关键因素。     

广州珠江黄埔大桥悬索桥钢箱梁焊接线形控制技术

在大跨度悬索桥钢箱梁工地焊接施工中,钢箱梁长度和钢箱梁轴线是着重控制的两个关键焊接指标,钢箱梁焊缝宽度是实施调控的关键参数,调控措施是合理控制焊缝宽度。针对钢箱梁长度控制,将焊缝收缩试验与分阶段调整方法相结合,均匀调整若干条焊缝宽度,补偿由施工及焊缝收缩经验值产生的长度误差;针对钢箱梁轴线控制,根据焊接进程,通过设置上、下游焊缝宽度或控制上、下游焊缝收缩量,促成梁段微量偏转,迫使梁段渐进回归至理想位置。     

横隔板对钢箱梁受力畸变的分析

由于钢箱梁的顶板、底板和腹板均较薄,在荷载作用下会由于截面变形产生畸变应力而发生局部屈曲和腹板压皱等现象.为了提高钢箱梁的承载能力,设置横隔板是较为有效的措施.针对横隔板对钢箱梁畸变的影响进行分析,并提出了横隔板的位置和间距对钢箱梁受力的影响.     

斜支撑钢箱梁变形分析

介绍箱形梁变形的特点,分析在不同斜率下斜支撑连续钢箱梁的变形。根据具体的试验规划,建立支撑线与梁横向交角为0°、15°、30°、45°的三跨连续钢箱梁的试验模型。利用ABAQUS通用有限元程序建立与试验相对应的计算模型。其有限元计算结果与试验数据吻合较好。通过试验数据采集和有限元计算,主要考虑钢箱梁在弹性工作状态下的节点竖向位移、纵向位移以及不同斜率下的挠度,对比分析斜率对钢箱梁变形的影响。