AS法悬索桥锚靴及拉杆锚固可靠性研究

AS法(空中纺线法)施工的悬索桥,主缆各索股钢丝套接锚固在两岸的锚靴上,锚靴通过拉杆将索股力传递给锚固系统。锚靴与主缆钢丝相互作用后锚靴的承载能力、钢丝小曲率弯折后的应力状态、拉杆安装精度对锚固可靠性的影响均需要定性定量的研究以及试验验证。该文以AS法架设主缆悬索桥——阳宝山特大桥为背景,对锚靴及索股进行了6 150 kN设计荷载下拉杆无偏转状态、拉杆相对于锚固垫板在水平向、竖直向和45°向偏转0.5°共4种工况下的试验研究。结果表明:锚靴承载能力满足设计要求,钢丝小曲率弯折后无异常变形和破坏;锚靴及拉杆构造连接可靠,装配性好,构造采用球面垫圈结构可以保证拉杆具备约1°偏心调节能力,为保证锚靴及拉杆构造设计使用要求,建议拉杆与索股轴向安装控制精度保证在0.5°以内。

自锚式悬索桥铸钢锚碇加工技术

铸钢锚碇作为自锚式悬索桥的核心部件之一,集主缆锚固、压重和限位等多种功能于一体,具有外轮廓面夹角众多,锚固孔相对位置复杂等特点。本文以国内某悬索桥铸钢锚碇为例,以加工难点作为切入点,从满足设计使用要求、提高生产效率、降低劳动强度等方面,提出了铸钢锚碇复合斜面及锚固空间孔的高效加工技术。该技术可在产品机械加工过程中显著提高生产效率,降低劳动强度,为复合斜面及空间孔加工提供借鉴。

滚轴式散索鞍受力特性与优化研究

采用有限元分析方法,对悬索桥滚轴式散索鞍的受力特性进行了深入研究。结果表明,滚轴接触应力在纵桥向呈锯齿状分布,横桥向则在中央位置出现最大接触应力,这与散索鞍的横肋和纵肋分布密切相关。经过结构优化,滚轴接触反力和横向接触应力的变化范围均显著缩小。此外,最大剪切应力和最大von Mises应力出现在滚轴接触表面下约3 mm处,符合赫兹接触理论。基于这些发现,建议采用调质处理的合金钢作为滚轴材料,并根据不同类型的最大应力值进行材料屈服强度和表面硬度的设计,为悬索桥滚轴式散索鞍的设计和优化提供了重要理论依据。

大厚度钢板焊接接头显微组织及断裂韧性研究

使用宏观低倍体式显微镜和微观金相显微镜观察ZG370-580H+Q460ND大厚度钢板焊接接头,分析了焊接缺陷和显微组织组成及形成机制。通过对焊接接头母材(BM)、热影响区(HAZ)和焊缝(WZ)进行硬度值测量和裂纹尖端张开位移(CTOD)试验,研究了焊接接头的力学性能。结果表明:焊接接头成型情况良好,未发现明显的焊接缺陷;接头两侧热影响区的维氏硬度高于焊缝和母材,其中Q460ND侧热影响区最高。两侧HAZ的组织组成相同,过热区主要由板条状铁素体(LF)针状铁素体(AF)和少量珠光体(P)组成,正火区主要由均匀分布的细小珠光体(P)和铁素体(F)组成;WZ存在等轴晶区和柱状晶区,这是由多层多道焊的焊接工艺决定的。焊接接头CTOD值最大为0.7621 mm,最小为0.3037 mm,接头不同位置CTOD平均值从大到小排序为:焊缝>ZG370-580H侧热影响区>Q460ND侧热影响区,试验的所有试样CTOD值均大于相关标准所规定的最小值。

开州湖大桥分体组合式摆轴散索鞍设计、制造及安装研究

随着我国千米级大跨度山区悬索桥的发展,整体式摆轴散索鞍的单体重量已超过百吨,增加了产品制造与现场安装的难度,尤其难以适应山区道路险峻崎岖,施工便道狭窄、坡陡、转弯半径小等复杂运输条件。本文基于千米级山区悬索桥——开州湖大桥的项目背景,从散索鞍的结构设计、制造加工工艺、运输安装方法等方面对分体组合式摆轴散索鞍展开研究,提出了合理的分体式散索鞍结构。与传统整体式摆轴散索鞍相比,分体式结构具有明确的传力路径,结构受力更加合理,能满足摆动功能要求,在较大程度上解决了山区大吨位散索鞍运输、吊装和安装难题,提高了山区道路索鞍运输的安全性,可以为今后山区悬索桥建设提供有价值的参考。

考虑材料非线性的悬索桥主索鞍有限元计算方法

现有悬索桥主索鞍设计标准通常采用线性材料进行有限元分析,这会导致主索鞍局部应力过大,超过屈服极限,计算结果与实际工况并不相符。当应力超过屈服极限后,材料的应力-应变曲线是非线性的,采用线性材料计算不合理。此时采用非线性材料计算,计算结果更接近真实工况。论文运用SolidWorks有限元仿真分析模块Simulation分别按照线性和非线性材料模型对主索鞍结构进行有限元分析,为主索鞍的设计计算提供一种新方法。

THI公司项目沟通管理探讨

针对THI公司产品项目管理中复杂的项目沟通管理问题,基于美国项目管理知识体系PMBOK的沟通管理及干系人管理相关理论,按照识别需求、规划沟通、管理沟通、控制沟通将问题归类,制定相应的沟通管理措施。

主索鞍位移滑动副结构模型试验研究

为选择更适合的主索鞍位移滑动副材料,以燕矶长江大桥为背景开展试验研究。参照该桥主索鞍位移滑动副的构造和边界条件,制作钢-不锈钢、无储脂坑的聚四氟乙烯(PTFE)板-不锈钢、有储脂坑的PTFE板-不锈钢和改性聚甲醛(POM)减摩层板-不锈钢4组滑动副材料短尺寸滑块,通过顶推试验测试4组滑块的滑动摩擦系数和结构强度,再优选2组滑动副材料制作长尺寸滑块,观察顶推试验后滑块的变形和破坏情况并进行比选。结果表明:4组短尺寸滑块在良好润滑条件下的滑动摩擦系数分别为0.083、0.017、0.013和0.018,PTFE板-不锈钢滑块在试验后均发生了塑性变形,屈服强度均低于13.59 MPa,改性POM减摩层板-不锈钢和钢-不锈钢滑块的结构强度显著大于PTFE板-不锈钢滑块;优选有储脂坑的PTFE板-不锈钢和改性POM减摩层板-不锈钢进行长尺寸滑块试验,试验后有储脂坑的PTFE板-不锈钢滑块顶推力逐次增大,变形明显,改性POM减摩层板-不锈钢滑块的表面无变形,无破坏;改性POM减摩层板-不锈钢滑块的滑动摩擦系数与PTFE板-不锈钢滑块接近,结构强度显著大于PTFE板-不锈钢滑块,为推荐的位移滑动副材料。

超厚钢板对接焊接头残余应力数值模拟研究

为了研究超厚钢板对接焊接头残余应力分布特征,以150 mm厚容器钢平板对接焊接头为研究对象,并基于ABAQUS软件对其焊接过程进行了仿真模拟。为了提高计算效率采用合并焊道法进行简化,并通过与已有实测结果对比验证了整个计算过程的合理性。结果表明,超厚钢板焊接残余残余应力在焊缝附近主要表现为残余拉应力,峰值可超过材料的屈服强度;远离焊缝残余应力数值较小。并且超厚钢板焊接残余应力呈现明显的空间分布特征,在实际工程中应重视。

主索鞍薄隔板与铸钢窄间距自动化焊接技术研究

传统的悬索桥主索鞍隔板与铸钢本体的焊接为窄间距焊接,通常采用人工断续焊接,由于隔板空间狭窄,焊接操作难度大,焊缝质量不易保证,焊缝外观成型差。通过采用专用焊接设备的窄间距焊枪进行主索鞍薄隔板与铸钢本体的自动化断续和连续焊接试验,在控制焊接变形的情况下,有效地保证了焊缝质量和焊缝成形外观,为后续主索鞍薄板与铸钢的自动化焊接提供了有效的技术支撑。尤其是薄隔板与铸钢件窄间距内的连续焊缝的焊接,进一步提高了主索鞍产品结构的稳定性和可靠性。

大直径高强度钢拉杆强度可靠性分析

为了研究大直径高强度钢拉杆的强度可靠性,以江底河特大桥为背景,对索股锚固系统80 mm和110 mm两种规格共计376组高强度钢拉杆开展了超张拉试验研究,同时,充分考虑尺寸、材料和载荷等输入变量的概率分布对钢拉杆强度的影响,利于有限元软件对高强度钢拉杆进行了强度可靠性分析。结果表明:超张拉试验中钢拉杆实际伸长量与理论伸长量差值误差不超过±5%,整批钢拉杆强度可靠性满足设计要求。从概率有限元的分析结果可知,材料的弹性模量、屈服强度以及加载力是影响钢拉杆强度可靠性的重要因素,降低这3个参数的离散化程度能够有效提高整批钢拉杆的强度可靠性水平。制造环节对材料性能按标准严控的情况下,可以降低超张拉试验的抽样比例。

ZG300-500H与Q345R焊接接头微观组织及力学性能研究

针对悬索桥单纵肋主索鞍结构焊接接头采用CO_(2)气体保护焊对ZG300-500H和Q345R大厚度异种钢板进行焊接。用金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计和CTOD试验对焊接接头进行了显微组织观察和力学性能分析。试验结果表明ZG300-500H+Q345R的焊接接头性能良好;焊缝及双侧热影响区三点弯曲CTOD值均较为稳定,CTOD最大值为0.855 mm,位于Q345R侧热影响区,最小值为0.323 mm,位于ZG300-500H侧热影响区。

基于工业机器人的导板修复技术

介绍了一种基于工业机器人的导板修复技术,该技术主要针对因磨损严重而失效的导板进行补焊及打磨修复。首先通过对失效导板进行三维扫描和建模,利用布尔差运算获得磨损部位三维模型。然后使用3D切片软件对模型分层及路径生成。再通过离线编程软件规划运动轨迹并生成程序。最后利用工业机器人进行焊接和打磨。实现了对导板的自动化修复。该技术可以有效地提高导板的焊接效率和质量,具有广泛的应用前景。

自适应空间缆鞍座性能分析

针对传统鞍座在悬索桥施工过程中无法保证主缆从施工前的竖直状态转换到施工后的空间缆状态而发生自适应运动的情况,设计了一种自适应空间缆鞍座。该鞍座由主索鞍、限位板和转向机构3部分组成,转向机构能够在承受主缆载荷作用下顺利实现索鞍的自适应转动,并在成桥后利用螺栓固定从而保证悬索桥的安全性。以阳宝山特大桥为背景,采用有限元与试验结合的方式研究所提出的自适应空间缆鞍座的运动情况。结果表明:悬索桥缆索施工时,自适应空间缆鞍座能随着加载过程发生自适应运动;鞍座的最大应力为165.8 MPa,中心最大竖向转角为0.7°,端部横桥向最大位移为6.657 mm;有限元计算结果与试验结果较为接近,但鞍座运动过程有明显区别,试验中运动过程变化很不规则,没有明显的规律,鞍座中心竖向转角和端部横桥向位移均发生突变,有限元分析运动过程变化平缓;卸载后,自适应空间缆鞍座能自复位且没有残余变形。

AS法架设主缆悬索桥索夹抗滑性能试验研究

为研究悬索桥主缆索夹与空中纺线法(AS法)成型镀锌钢丝主缆之间的抗滑移性能,以AS法架设主缆的悬索桥--阳宝山特大桥为背景进行抗滑试验分析。在实桥上选择2个测试索夹位,采用千斤顶在被测索夹的一侧施加顶推力,模拟索夹下滑力,测定不同索夹螺杆夹紧力下索夹滑移时的名义摩擦系数,验证索夹在AS法成型镀锌钢丝主缆上的抗滑性能是否满足设计规范要求。结果表明:AS法成型镀锌钢丝主缆与索夹的实际名义摩擦系数均大于规范设计值0.15,平均值达0.21,索夹螺杆设计夹紧力450 kN能够满足索夹抗滑安全系数大于3.0的要求。为持续保持索夹的抗滑能力,建议在桥梁施工和后期运营过程中对索夹螺杆拉力松弛进行监测,以获取索夹螺杆拉力松弛监测数据,为AS法架设主缆悬索桥的索夹抗滑评估及螺杆补张拉周期安排提供依据。

悬索桥AS法主缆索鞍抗滑移试验研究

AS法施工的悬索桥,单根索股钢丝数远大于PPWS法,索鞍槽路比PPWS法宽很多,槽口间隔板的厚度也增至10 mm。贵黄高速公路上的阳宝山特大桥是国内首次采用AS法架设主缆建造的大跨度悬索桥,为明确AS法索鞍内主缆与索鞍间的滑移机理,验证抗滑可靠性,以阳宝山特大桥为背景,通过试验研究了鞍槽内各接触面对抗滑移系数的影响。结果表明:鞍槽中的索股是分层逐个滑移的,滑移顺序总是从上层索股到下层索股;名义摩擦系数从上层索股到下层索股依次递增;主缆钢丝在鞍槽中不同的接触状态对应不同的基础摩擦系数,索股与槽底、索股与侧壁、索股与隔板以及索股与索股的基础摩擦系数分别为0.25、0.35、0.25(5 mm隔板)、0.3(10 mm隔板)和0.21,增大鞍槽隔板厚度可有效增大结构刚度提高基础摩擦系数,提高鞍槽整体抗滑性能;建议AS法悬索桥主缆与索鞍间的摩擦系数可以取为0.2。

超长中央索扣制造技术研究

超长中央索扣属于典型的薄壁构件,不仅铸造难度高,结构刚性差,还存在异种钢焊接及切削加工过程中易发生变形及切削振动等问题,加工难度大、质量难以符合要求。为提高超长中央索扣铸造、焊接以及加工质量,以济南凤凰桥为背景进行研究。通过铸造工艺仿真模拟铸件凝固过程,分析薄壁零件铸造时钢水流动性及铸造变形的难点。通过焊接工艺评定试验分析异种材质的可焊性。通过对切削参数的优化等措施改善薄壁件刚度差、切削振动大的加工难点。结果表明:超长中央索扣在铸造时采用将冒口设置在揽绳槽内是合理的,铸造余量能充分保证后续加工;铸钢与钢板异种材质焊接时,材料ZG20 Mn在炼钢时,将碳当量控制在0.4~0.45之间可得到理想的焊接质量;合理的切削参数和装夹方式有利于减小加工过程中的变形;粗加工时尽量去除多余的加工余量,以保证精加工时尽量少的切削;粗加工后及时人工时效,能有效去除工件内部的残余应力,保证精加工精度。

铸焊式主索鞍鞍体倒装装焊工艺研究

特大悬索桥主索鞍鞍体,体积庞大,构造复杂,一般采用铸焊式结构,即将结构形状复杂的鞍头采用铸钢铸造成型,将结构比较简单的底座采用钢板焊接组合成型。虎门二桥主索鞍首次采用倒装装焊工艺方案,既无需缩减改变底座结构、保证其结构强度,又降低甚至杜绝底座上的狭小空间对施焊作业和检测作业所带来的影响,通过采取相应的工艺控制措施,取得了优良的产品质量,可以为特大悬索桥铸焊式主索鞍鞍体的装焊制作提供参考。

分体式散索鞍加工技术研究

开州湖特大桥散索鞍为摆轴式散索鞍,采用分体式结构形式,对其机加工进行分析研究,解决机加工中存在的技术难点,通过制定合理的加工工艺保证了产品的加工质量,为分体式散索鞍的加工制造提供参考。

焊后热处理对12Cr18Ni9与Q355D异种钢焊接接头硬度和耐蚀性的影响

针对奥氏体不锈钢12Cr18Ni9与低合金钢Q355D的焊接,采用E308L-16和E309L-16两种不同型号的焊条进行了焊接工艺试验,并对焊接接头进行了450℃、 650℃和850℃不同温度的焊后热处理。利用金相显微镜、维氏硬度计和晶间腐蚀试验对焊接接头组织和性能进行了分析。结果显示,焊缝微观组织主要由奥氏体和少量的铁素体组成;焊缝和12Cr18Ni9母材硬度随着热处理温度升高而不断下降,Q355D母材硬度随热处理温度的升高呈现先降后升的趋势;650℃热处理的焊缝晶间腐蚀最为严重,450℃和850℃热处理的焊缝晶间腐蚀相对较轻。研究表明,焊接材料及焊接工艺的选择较为合理,热处理温度对焊缝与母材的硬度和抗腐蚀性能有一定的影响,焊后热处理温度应该避免晶间腐蚀最严重的温度650℃。