钢箱梁正交异性板加劲肋计算分析

正交异性钢箱梁具有抗扭刚度大、横向抗弯刚度大、整体性强、工厂化程度高、工期短等优点。同时顶板还可以兼做桥面系梁使用,总用钢量较同跨度钢箱梁少,在各种桥型中得到了广泛的应用。然而正交异性钢箱梁顶板所用钢板较薄,是典型的薄壁结构,在轴向压力较大时容易产生畸变或过大的局部变形,从而导致桥梁垮塌。运用有限元计算软件建立模型对钢箱梁正交异性板加劲肋进行计算分析,发现纵向加劲肋中心间距的变化对顶板跨中处的最大横向应力不产生影响却对第二体系应力影响较大,钢箱梁正交异性板的最大计算应力随着加劲肋间距的增大而增大,但被加劲板的控制应力则随着加劲肋间距的增大而减小。

天兴州桥正交异性板焊接部位疲劳性能研究

武汉天兴洲桥是特大型公铁两用斜拉桥,其公路桥面采用了正交异性板的构造形成。运用有限元分析软件ANSYS和焊接疲劳试验方法,对正交异性板关键焊接部位(槽型闭口肋嵌补段对接处及闭口肋与横梁焊接处)的疲劳性能进行研究。采用ANSYS建立模型,用公路荷载标准进行桥面板应力分析,确定最不利荷载位置,进而计算得到正交异性板槽型闭口肋嵌补段对接处及闭口肋与横梁焊接处的最大应力幅分别为28.6和39.66 MPa。疲劳试验结果表明,焊缝的焊趾是薄弱环节。由疲劳试验得出的槽型闭口肋嵌补段对接焊缝及闭口肋与横梁或横隔板连接焊缝的疲劳容许应力幅分别为89.31和49.14 MPa,大于有限元计算得到的最大应力幅,说明正交异性板关键部位的疲劳性能符合要求。

桥梁正交异性板焊接构造热点应力计算方法研究

为研究加劲肋与横隔板开孔焊接关键构造部位的热点应力建模计算方法,基于热点应力计算理论,以甬江特大铁路斜拉桥为背景,应用ANSYS有限元软件,采用4种单元(Solid45、Solid95、Shell63、Shell93)及3种网格精度(1,3,5mm)建立有限元模型,利用4种外推方法(IIW线性法、ABS/DNV线性法、IIW二次法以及Dong氏法)进行热点应力计算,并结合疲劳试验分析外推方法及模型单元对计算结果的影响。结果表明:单元类型、网格精度以及应力外推方法对热点应力计算值影响较大;在距焊趾0.4t(t为板厚)范围内,热点应力计算值受网格划分精度的影响较大,而在距焊趾0.4t^2.0t范围内得到较好的收敛;推荐采用Solid95单元进行建模,采用IIW线性外推法进行热点应力计算。

梯形加劲肋正交异性板钢桥面分析的等效格子梁法

介绍了采用梯形纵向加劲肋的钢桥面板第二体系应力计算的等效格子梁法，推导了等效分配梁的刚度，编写了正交异性板钢桥面的结构分析程序，分析了正交异性板的第二体系的应力，并将采用等效格子梁法得到的结果和传统的ＰｅｋｌｉａｎＥｓｓｌｉｎｇｅｒ 法相比较。

密布横梁正交异性板整体桥面受力行为

采用空间有限单元法和模型试验,研究南京大胜关长江大桥三主桁（拱）密布横梁体系钢正交异性板整体桥面结构的受力行为。研究结果表明：50%以上的桥面荷载通过下弦杆或系梁传至下弦节点,这部分荷载会引起下弦杆或系梁的竖向弯曲。针对三主桁（拱）密布横梁正交异性板桥面结构,提出桥面荷载在3片主桁（拱）中的2次分配的分析方法,第1次桥面荷载分配在3片主桁下弦杆或3片桁拱系梁中进行,中桁与每片边桁分配到的荷载比约为2.3-3.3,支座处大,跨中小;第2次桥面荷载分配通过横联在上弦节点中进行,中桁将0-24%的桥面荷载分配给2个边桁,跨中大,支座处小;经2次分配后,在离支座1-2节间以外的区域,中桁与边桁分配到的总荷载比约为1.0-1.2,靠近支座的区域,中桁与边桁分配到的总荷载比仍为2.5-3.3;只有第1次分配到的桥面荷载引起主桁下弦杆和桁拱系梁竖向弯曲,中桁（拱）的吊杆力、下弦杆和系梁的竖向弯矩约为边桁的2倍以上。

正交异性板U肋与桥面板焊缝连接的静力及疲劳试验研究

为了研究正交异性钢桥面板中闭口纵肋与桥面板连接处纵向焊缝的疲劳性能,分别以焊缝形式、对接间隙、焊接方式和加载方式为变化参数,设计了14个U肋试件,进行了静力和疲劳加载试验,得到了各个试件在不同应力幅值下的疲劳循环次数,并通过统计回归分析,分别得到了U肋和桥面板处角焊缝连接和熔透焊缝连接的疲劳S-N曲线及其疲劳分级。试验结果表明:角焊缝试件的疲劳初始裂纹多出现在肋板焊趾处,而熔透焊试件的初始裂纹多出现在面板焊趾处。

钢箱梁用于公、铁桥梁时正交异性板疲劳敏感部位应力比较

宁波甬江铁路斜拉桥在设计中采用钢箱梁方案,在铁路桥中为国内首例。铁路桥梁钢轨横向位置固定,桥面铺装也与公路桥梁不同,为研究钢箱梁正交异性板用于铁路桥梁和公路桥梁的区别,在桥面板上分别设置铁路与公路铺装,通过有限元计算,得出设置不同铺装时疲劳敏感部位应力的横向影响线、纵向影响线,研究各部位应力的产生原因,分析钢箱梁正交异性板用于铁路桥梁和公路桥梁的各自特点;选择具有代表性的铁路车辆与公路车辆对钢箱梁正交异性板进行加载,计算各种车辆作用下疲劳敏感部位的应力情况。分析及计算结果表明:公路沥青混凝土铺装对荷载的分散作用有限,铁路铺装对荷载的分散作用较强,与公路桥梁相比,铁路桥梁各疲劳敏感部位应力影响线量值较小,影响线长度较大;在常规铁路车辆作用下,正交异性板在加劲肋与横隔板连接部位及横隔板开口边缘的最不利应力与常规公路车辆作用下的量值相当;与铁路桥梁相比,公路桥梁正交异性板更易在加劲肋与顶板连接处发生疲劳开裂。

双参数弹性地基上受压的正交异性板的自由振动

双参数弹性地基上面内受压的正交异性矩形薄板自由振动问题可分两种情况求解;当板的四边为简支时可用双正弦级数解法来求得各阶固有频率。对其他任意边界情形,可采用分离变量法先求得各种代数多项式解以及单正弦级数解,然后建立一个适用于除四边简支外能满足四边以及四角的一般解,其中的积分常数由边界条件来确定。以四边简支和平夹的正方形板为例进行了计算和分析。这种解法简单全面,便于实际应用。全部公式同样可用来求解板的稳定性问题。此时令板的固有频率为零,两个对边压力的比或其中一个为已知即可求得各阶临界压力。

正交异性板疲劳裂纹夹芯板加固方案的力学分析

通过有限元软件中多种单元的尝试,得到了正交异性板桥面裂纹的夹芯板加固方法中夹心层的合理的有限元模拟方式,进而对正交异性板夹芯加固进行了有限元分析,得到了夹芯加固法的有效性,并对夹心层材料的弹性模量进行了参数化分析,得出了此参数对夹芯加固效果的影响,最终提出了合理的裂纹加固方案。

正交异性板桥面体系计算支承长度匹配问题研究

针对虎门大桥正交异性钢桥面板,探讨不同边界条件和加载方式下,有限元法和P E法的差异。采用全梁段板壳单元模型,进行8种工况的分析计算。结果表明:支承长度的变化,将导致桥面体系和顶板体系的计算结果有明显差异,并且支承长度和荷载的变化对跨中正应力的影响小于支点位置,因此全梁段模型的计算支承长度需与全桥体系计算中采用的梁单元长度匹配。将跨中和横梁位置桥面板和U形加劲肋的正应力计算结果与P E法进行比较后,发现前一方法更能体现这种结构的整体受力和变形性能,更全面反映不同部位在不同荷载和不同边界条件下的性能差异。通过与实测值的比较,说明本文建立的全梁段板壳单元模型可以反映正交异性桥面板的桥面体系和顶板体系的综合受力性能。

苏通大桥正交异性板模型计算分析

苏通大桥是目前世界上斜拉桥主跨最大跨度桥梁。主梁为扁平流线形封闭钢箱梁,桥面为正交异性板结构。为了解桥面板与横隔板焊缝在实桥运营中承受反复应力的状态,为局部焊接细节疲劳试验做准备,该文建立了空间有限元模型对试验研究部位进行分析,并与疲劳试验结果进行对比,可得关键部位的疲劳性能均符合要求。

水下爆炸时舰船正交异性板的简化方法研究

按照承受载荷的不同将船体中的板分为两种,即承受板中面内载荷的平面应力板和承受垂直于板中面载荷的弯曲板元。根据这两种分类将加筋板按不同的方法实现了结构正交异性向材料正交异性的转化,即将板上的加强筋按照一定的方法折合到所附连的板上,进而实现材料上正交异性板的有限元软件模拟。但这种转化并非是完全等效。文章提出了某些参数的修正方法,对实际工程中所关心的几个参数实现了统一。通过比较有限元的计算结果,表明正交异性板在特定工程领域中是可用的,对相关研究和工程计算具有一定参考价值。

正交异性板法分析现浇混凝土空心楼盖

针对现浇混凝土空心楼盖的分析问题,以经典薄板理论为基础,通过构造比拟正交异性板,提出了解决这类问题的一种新方法。在此基础上,进行了相应的公式推导,并对四边简支的空心楼盖进行挠曲微分方程求解。结合算例,采用比拟正交异性板方法,运用有限元分析软件对该方法分析结果精度进行了检验。结果表明,该方法计算空心楼盖内力和变形有较高的计算精度,能够满足工程应用的要求。

正交异性板钢桥面的设计计算

本文对正交异性板钢桥面的合理设计计算进行探讨。（１）研究分析国内外桥梁中正交异性板钢桥面设计的计算；（２）结合我国桥梁荷载轴重及其加载原则，应用有限条方法，建立适当的位移函数，把荷载用Ｆｏｕｒｉｅｒ级数表示，求解其恒载和活载效应；（３）将有限条方法对悬索桥正交异性板钢桥面进行计算分析的结果与Ｐｅｌｉｋａｎ－Ｅｓｓｌｉｎｇｅｒ方法计算结果进行了比较。

正交异性板疲劳分析及构造细节改进设想

针对正交异性钢桥面板疲劳开裂的普遍现象,对正交异性钢桥面板疲劳构造细节进行分析,重点讨论了几种典型的疲劳裂纹易发生部位及其失效模式.根据现场实测轴载谱,利用有限元软件对某实桥典型疲劳细节的疲劳寿命进行了计算.分析结果表明:按照国外规范计算,该桥疲劳验算点寿命能够满足要求,但是按照该桥实测轴载进行疲劳验算,纵肋对接焊缝、纵肋与顶板焊缝细节则均不能够满足要求.为提高正交异形板抗疲劳性能,需减少焊缝或提高焊缝抗力,并提出了两种新的构造细节的改进设想.

闭口肋正交异性板钢桥面的疲劳裂纹及检测

文章介绍了正交异性板钢桥面在国内外的应用,阐述了其各构件之间的连接构造,总结了正交异性板钢桥面疲劳裂纹产生的部位及产生的机理,对正交异性板钢桥面关键的连接部位进行线弹性有限元分析,掌握了其应力分布情况。鉴于正交异性板钢桥面疲劳裂纹的复杂性和不易检出性,推荐采用高效的超声波时差衍射(TOFD)检测技术对其进行无损检测。

含椭圆孔或裂纹的等参数正交异性板平面问题基本解

应用Ｃａｕｃｈｙ积分的方法，分别给出了含椭圆孔或裂纹的等参数正交异性板在任意面内集中载荷作用下的复应力函数基本解或应力强度因子基本解，这些基本解对于应用边界元法求解此类正交异性板或各向同性板的某些弹性力学和断裂力学问题具有重要的意义。

四边转角约束正交异性板的临界载荷

考虑横向剪切变形的影响和四边弹性转角约束的边界条件，给出了一种求解正交异性板临界应力的方法．弹性转角约束的极限情况就是简支和固支．应用本文给出的方法，在几种退化的情况下，对若干矩形板进行计算，并与现有文献进行了比较，结果吻合较好，从而验证了文中给出的方法．

正交异性板复合型裂纹相对周向应力断裂准则

采用相对周向应力为断裂参数 ,提出正交异性板任意方向的Ⅰ Ⅱ复合型裂纹的最大相对周向应力断裂准则 .应用本准则确定开裂方向角时 ,能较合理地考虑材料特性的影响 .

钢箱梁正交异性板局部振动特性研究

为研究初始几何缺陷和焊接残余应力对正交异性板动力特性的影响,以港珠澳大桥江海直达船航道桥为工程背景,运用有限元软件ANSYS建立正交异性板的空间板壳计算模型,采用子空间迭代法进行动力计算,分析了初始几何缺陷和焊接残余应力对钢箱梁正交异性板的前10阶自振频率及1阶振型的影响。结果表明:初始几何缺陷对钢箱梁正交异性板的局部振动特性影响很小,工程中可以忽略;而焊接残余应力对钢箱梁正交异性板的局部振动特性影响非常明显,工程中须加以考虑;初始几何缺陷和焊接残余应力两者对模态的作用可以叠加,没有明显的相互作用。