翼板角部处理方柱全风向角风致振动性能风洞试验研究

方形结构和构件在工程结构中应用广泛,其风致振动问题随着高度和跨度的增加而更加突出,角部处理是方形截面结构工程中常用的一种气动措施。为了研究翼板角部处理对方柱全风向角风致振动性能的影响,开展了标准方柱和翼板角部处理方柱的全风向角节段模型风洞试验,分析了标准方柱和带翼方柱全风向角涡激振动和驰振性能。结果表明:(1)翼板角部处理减小了方柱发生涡激振动的风向角范围,但是,最大涡激振动振幅和风速锁定区间明显大于标准方柱,翼板并未改善方柱的涡激振动性能,反而不利于方柱的涡激振动;(2)翼板角部处理没有提高方柱的驰振临界风速,但减小了发生驰振的风向角工况,整体而言,翼板角部处理并没有改善方柱的驰振性能;(3)在全风向角范围内,带翼方柱观测到涡激振动、驰振耦合状态振动和非耦合状态振动,表明风向角是改变柱体驰振类型的一个重要因素。

三水河特大桥桥墩温度场及温度效应研究

为研究温度效应对连续刚构桥空心薄壁墩受力行为的影响,以(98+5×185+98)m变截面预应力混凝土连续刚构桥——三水河特大桥主桥为背景,通过现场温度场测试,研究桥墩垂直温度场和水平温度场的分布规律,并以实测温度场为依据,选取对桥墩刚度影响较大的桥墩高度、顺桥向宽度和壁厚作为关键参数,分析整体均匀温度T和梯度温度ΔT对空心薄壁墩受力的影响。结果表明:实测桥墩垂直温度场随着墩高的变化分布差异较小,水平温度场受日光照射影响较大,桥墩夏季的梯度温度值约为冬季的2倍。墩高对桥墩温度应力的影响基本呈反比关系,顺桥向宽度对墩底温度应力的影响呈线性增长趋势,壁厚与温度应力呈反比关系。对于长联刚构桥,为减小桥墩的温度效应,建议边主墩高度不宜小于60 m,桥墩顺桥向宽度宜尽量减小,桥墩壁厚宜取80~100 cm。

山区峡谷大跨度钢桁梁悬索桥抗风性能研究

为了研究山区峡谷地形条件下某特大桥的风致振动特性和抗风性能,并据此采取气动措施确保大桥在施工和服役全周期的安全,针对桥址处山区峡谷地形特点,采用缩尺地形模型风洞试验对大桥风环境进行了全面探测并确定了设计风参数;采用弹簧悬挂节段模型风洞试验对主梁断面在大攻角范围内的颤振性能和涡振性能进行了评估,进而据此增设气动措施并对气动措施的抗风效果进行了全面检验;根据梯度风速等效原则建立了试验所测风速和桥址附近气象站基准风速的关系,并提出了此类情况下根据不同的风攻角区间合理确定颤振临界风速的方法。结果表明:由于山区峡谷地形的影响,该特大桥桥址处风攻角很大、而且风速和风攻角沿桥跨方向分布很不均匀;大桥主梁断面在较大负攻角下颤振临界风速较低,相对颤振检验风速富余度很小;大桥颤振性能控制设计,通过在主梁钢桁架桥面板设置气动稳定板可以提高主梁在负攻角下的颤振性能。经过多种气动稳定措施综合比选,该特大桥最终选用"主梁桥面板下方设置3道纵向永久稳定板+桥面上中央分隔带处设置1道施工期临时稳定板"的方式以提高主梁建设及运营期的颤振性能。

新月形拱-连续梁组合体系桥优化分析

为研究新月形拱-连续梁组合体系桥的受力特点和力学特性,以福建漳州九龙江大桥主桥为背景,采用空间有限元软件对影响新月形拱稳定性的控制因素以及新月形拱、主梁抗弯刚度变化对结构内力和位移的影响程度进行了参数分析。结果表明:副拱肋对新月形拱的稳定性起决定作用,主副拱肋夹角对新月形拱的稳定性影响可以忽略;恒载和活载分别作用下,新月形拱的主拱肋、副拱肋和主梁抗弯刚度对内力分配的影响规律是一致的,拱肋部分刚度越大,分配到的内力越大,主梁内力和变形减小的程度也越大。

中小跨径桥梁结构形式优选

为了确定中小跨径桥梁合理的截面形式,以达到安全、经济、耐久的要求,以40m的跨径为例,提出了两种组合梁和一种预应力混凝土T梁方案。首先分析了两种组合梁的受力,在受力满足要求的基础上,分别计算3种方案上、下部结构的材料用量和经济性指标,最后对3种断面形式的造价进行了比较。结果表明:在采用合理断面形式和截面尺寸情况下,组合梁相对预应力混凝土T梁的造价与墩高有关,随着墩高的增加,两者的造价差异减小,墩高达到60m左右,两者造价相当;在保证应力水平不变的情况下,通过增加下翼缘的板厚可有效降低组合梁的梁高。

我国耐候钢桥发展及展望

耐候钢具有全寿命周期成本低和环境友好等特点,近年来受到桥梁建设者的广泛关注。在总结国内耐候钢在桥梁中应用情况的基础上,归纳并对比了耐候钢桥考虑全寿命设计周期的经济效益。通过调研近年来国内关于耐候钢的研究成果,认为耐候钢桥仍需要在锈层稳定技术、耐候钢接头腐蚀性能、耐候钢腐蚀疲劳研究等方面进行技术积累,建议重视耐候钢桥基础性研究,确定环境指标与耐候钢型号的关系,从而为设计、制造和养护标准的制订提供技术支撑。

贵黄高速阳宝山大桥超宽钢桁梁设计

贵黄高速阳宝山大桥主桥为单跨650 m钢桁梁悬索桥,桥面全宽36.6 m。通过对比分析山区建设条件下悬索桥不同梁型的优、缺点,加劲梁采用板桁结合钢桁梁,主桁中心桁高5.5 m,中心桁宽36 m,全桥共分为57个吊装节段;钢桁梁纵断面线形采用景观效果好、便于杆件制造的对称凸形圆曲线;根据剪力分布规律,主横桁腹杆采用对称W形布置;钢桥面板对接焊缝及下方纵梁均设置在轮迹横向分布频率最低的位置;销接式吊索锚板选择传力明确、便于焊接的外置式连接形式;结合该桥风洞试验研究结果,全桥布置3道永久下稳定板,跨中130 m范围布置临时上中央稳定板,以解决施工和成桥阶段加劲梁的颤振稳定性问题。

大跨径梁桥墩顶块空间应力数值分析及优化设计

为了优化大跨径连续梁桥和连续刚构桥墩顶块的分析方法,对墩顶块几何尺寸的确定方法、预应力的模拟方法、荷载的施加方法、边界条件的选取进行了分析,并且通过参数分析提出了有效的解决方法。在此基础上,提出了考虑普通钢筋配筋率影响的允许应力增大系数法,明确了墩顶块三维有限元计算结果的判断方法;提出了墩顶块倒角优化设计方法和一种新型的墩顶块形式。研究结果表明:墩顶块顶板、底板和腹板应力增大系数参考值为1.05,横隔板为1.10,倒角为1.55;只要墩顶块有限元模型尺寸足够大,加载方式对墩顶块关心位置计算结果的影响可以忽略;对连续梁墩顶块而言,倾斜隔板墩顶块各部分应力峰值较竖直隔板墩顶块有了很大的改善。

圆管翼缘钢-混凝土新型组合梁负弯矩区力学性能试验研究

为研究圆管翼缘组合梁负弯矩区的力学性能,进行了5根简支组合梁负弯矩作用下的静力加载试验,分析了试验梁的变形、应变发展规律。依据试验梁承载能力极限状态下的受力特性,采用简化塑性理论推导了圆管翼缘组合梁负弯矩区纯弯、纯剪承载力的计算公式,比较了公式对试验梁极限承载力的计算精度。对比EC4、GB50917—2013、ASCE及Liang等公式的弯剪相关关系及对试验梁极限承载力的计算结果,提出了圆管翼缘组合梁负弯矩区弯剪相关承载力的适用计算公式。研究结果表明:试验梁在试验过程中表现出良好的稳定性和延性性能,最终破坏时伴随发生了局部剪切屈曲、下翼缘侧向屈曲、梁端腹板压屈及钢梁整体弯扭屈曲等4种典型破坏形态;当混凝土翼板受拉开裂后,不计混凝土抗剪作用的计算弹性剪应变分布较为符合实测剪应变曲线;受高剪力、高弯矩相关效应影响,计算负弯矩区圆管翼缘组合梁承载力时应考虑弯剪相关作用;GB50917—2013给出的弯剪相关关系对试验梁极限抗弯承载力的计算平均值为96%,是综合计算精度与结果安全性的较适用公式。建议在应用所提纯弯、纯剪承载力公式的基础上,采用GB50917—2013的弯剪相关公式计算负弯矩区圆管翼缘组合梁的弯剪相关承载力。

厦漳跨海大桥南汊主桥主梁设计与研究

厦漳跨海大桥南汊主桥为跨径布置135m+300m+135m的双塔斜拉桥。该桥主梁采用钢-混结合梁,双工字形钢主梁、横梁和小纵梁形成钢构架,与混凝土桥面板通过剪力钉连接,在工字形钢主梁的上翼缘板上焊接锚拉板。对主梁进行整体和局部分析,并对主梁混凝土桥面板正应力和存放时间2个关键问题进行研究。分析结果表明:钢主梁和混凝土桥面板受力均满足规范要求,且有一定的安全储备;结合梁斜拉桥混凝土桥面板正应力分析中必须考虑弯矩和轴向力综合作用下的剪力滞效应的影响;混凝土桥面板存梁时间对主梁受力有影响,建议存梁时间不宜小于半年。

环形钢桁架人行天桥概念设计

某市中心环形钢桁架人行天桥平面呈八边形,主梁采用钢桁架简支梁与钢箱梁钢架结构相组合的形式,有效解决了环形钢桁架人行天桥温度变形的释放问题。基于天桥的设计过程,重点介绍了此类型桥梁设计过程中桥型结构选择、主梁断面构造与景观设计。采用空间有限元程序对该桥逐跨进行动力特性分析。结果表明:该环形钢桁架人行天桥结构安全,各节段竖向自振频率均大于3Hz,动力特性满足规范要求。

大跨连续钢桁架拱桥设计

飞云江五桥主桥为(36+100+60+100+36)m五跨连续钢桁拱桥。主桁架由边跨、中跨平弦桁梁以及主通航孔钢桁架拱组成,边跨和中跨平弦桁梁采用有竖杆的三角形桁架,桁梁高9m,主通航孔钢桁拱肋采用变高度N形桁架,中间支点处桁高17.56 m,跨中拱肋桁高3m;桥面采用由顶板、横梁、挑梁、横肋及小纵梁组成的正交异性钢桥面板,桥面全宽32.5m;吊杆采用焊接H形截面刚性吊杆;主墩采用圆端形实体桥墩,横向分离式承台,钻孔灌注桩基础。采用Midas/Civil软件建立全桥有限元模型,进行主桥整体静力分析、动力特性分析和稳定分析;采用Ansys建立正交异性钢桥面板节段有限元模型,进行钢桥面板局部应力分析。计算结果表明该桥各项指标均满足规范要求。

高性能钢管混凝土拱桥结构分析与施工监控

高性能钢桥的建设已经成为当前桥梁创新的重要方向之一。介绍陕西省眉县霸王河交通桥的结构优势、设计要点、施工方法及安全监控,利用有限元分析软件MIDAS/CIVIL进行结构整体分析和稳定计算,并结合陕西省眉县干沟河交通桥施工监控,研究高性能钢管混凝土拱桥受力特性。结果表明,结构设计安全可靠,各项指标满足现行规范要求。500 MPa级高性能钢是一种性能优越的桥梁用钢,在中国桥梁工程建设中拥有广阔的推广和应用前景。

管翼缘组合梁桥设计与结构分析

管翼缘组合梁是指将传统工字钢-混凝土组合梁中的平钢板翼缘用钢管混凝土替代的新型组合结构,具有更高的强度、刚度以及稳定性。眉县常兴镇段2号桥是国内首座管翼缘组合梁桥,而且采用了混合设计、耐候钢、压型钢模板等多项创新型设计,是新结构与新材料的有机结合。以该桥为工程背景,介绍管翼缘组合梁桥的结构设计特点与施工要点,并对该桥设计中的多项创新点进行重点介绍。

宽体混凝土斜拉桥主梁新构造研究

本项目以五河口斜拉桥的设计实践为背景,详细研究了宽体混凝土斜拉桥主梁的受力特性,率先提出了带钢筋混凝土纵向加筋肋(疏肋)板的宽体混凝土斜拉桥主梁新构造。通过有限元仿真分析和理论分析研究了带纵向混凝土加筋肋的宽体混凝土斜拉桥主梁的受力机理和分析计算方法。研究结果表明:带钢筋混凝土纵向加筋肋的宽体混凝土斜拉桥主梁能够很好地解决混凝土斜拉桥主梁过宽导致传统双边箱梁、π型梁中间板过宽、配筋量大和刚度不足等问题,且能够有效降低主梁剪力滞后效应程度、提高截面利用率和提高桥面刚度,能够很好地适应宽体混凝土斜拉桥主梁的受力要求,是一种经济、合理、安全、耐用的新型主梁截面形式。

漳州九龙江大桥主桥设计

漳州九龙江大桥主桥为40+67+158+67+40m预应力混凝土连续梁-钢管混凝土拱协作体系桥,预应力混凝土连续梁承受自身恒载,钢管混凝土拱协作承担二期荷载、混凝土收缩徐变及活载。主梁采用C55混凝土单箱双室截面箱梁,三向预应力,拱肋为钢管混凝土空间结构。主墩采用厚度为4m的矩形实体桥墩,摩擦桩基础。采用空间有限元软件对该桥进行了静、动力分析,分析结果表明该桥在施工及运营阶段的刚度、强度均满足规范要求,且具有良好的抗震性能。

我国高校专利分类变化的评价模型及其回归分析

通过文献检索和网络调查等定性分析方法梳理出我国高校专利申请量的所有可能的影响因素,并以2001-2011年为时间轴,采集我国高校各类专利申请数量及其影响因素的相关数据。绘制基于Multi-Agent技术的专利地图,描绘出我国高校专利分类申请量的现状以及我国各地区高校专利申请量的情况。利用多元线性回归分析中的逐步回归方法,构建专利申请量的预测模型并与实际数据进行拟合比较,充分验证了该模型的有效性并且根据该模型及其分析给出了国家专利发展战略的有效建议和方案。

耐候桥梁钢在模拟工业大气环境中的腐蚀行为研究

通过模拟工业大气环境对典型耐候桥梁钢腐蚀行为的影响,为耐候桥梁钢在不同污染程度的工业大气环境下的适用性提供科学依据。采用Q345qNH和Q420qNH 2种牌号的耐候桥梁钢,通过周期浸润加速腐蚀试验研究2种耐候桥梁钢在工业大气环境中的腐蚀行为,利用失重法、电化学分析以及宏观形貌观察分析了模拟工业大气环境中2种耐候桥梁钢在不同浓度NaHSO_(3)溶液中的适用性。结果表明:在模拟工业大气环境中,Q420qNH耐候钢的耐腐蚀性能优于Q345qNH,2种耐候桥梁钢的腐蚀速率随着腐蚀时间延长呈先增大后减小趋势,24 h时腐蚀速率最大。随着NaHSO_(3)溶液浓度增加,腐蚀速率增大,当溶液浓度达到0.500%时,Q345qNH试样的腐蚀是不断加速的,表明此时Q345qNH的适用性受到一定限制。

Nb含量和热变形参数对纵向变截面耐候桥梁钢变形抗力及组织的影响

通过Gleeble 3800热模拟试验机,对一种新型不同Nb含量纵向变截面耐候桥梁钢进行变形抗力试验,测定了试验钢在变形速率为1、5、10 s-1,变形温度为750~1000℃,变形量为50%等不同变形参数下的变形-应力曲线。并通过金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等手段,研究了试验钢在不同热变形参数下的显微组织变化。根据试验结果,分析了变形参数和Nb含量对纵向变截面耐候桥梁钢的变形抗力和显微组织的影响。结果表明:当Nb含量≥0.03%时,钢板的变形抗力显著增大,组织明显细化,添加一定量的Nb元素可提高钢板再结晶温度50℃以上,使LP耐候桥梁钢能够在变形温度为850~950℃的高温区轧制,以更好的保证LP钢板的板型和综合性能,为LP钢板产品的试制提供了理论依据。

钢桥面板横隔板弧形开孔处疲劳裂纹成因分析及构造措施

钢桥面板横隔板弧形开孔处是疲劳裂纹的高发位置。为了分析该位置疲劳裂纹的成因,首先根据关注细节的应力影响线,分析了车轮面内和面外荷载对不同细节应力幅产生的效应。结合火焰切割边缘残余应力的分布,对弧形开孔边缘主压应力主导的状态仍产生疲劳裂纹的现象进行了解释。然后根据线性累计损伤准则,说明了超载对弧形开孔边缘疲劳细节的损伤度的影响。最后讨论了弧形开孔位置焊缝的构造形式和加工制造工艺。优良的焊缝质量和合理的构造形式将会降低应力集中效应,限制超载是控制疲劳裂纹发生的关键。