激光焊接Web-core全钢三明治板的刚度分析

采用自行设计的满足简支条件的实验装置,对激光焊接Web-core全钢三明治板进行外伸三点弯曲试验,在弹性变形范围内测定左、右外伸端挠度、跨中挠度和载荷,并根据刚度分离法计算得到弯曲刚度和剪切刚度。试验测定的弯曲刚度为1.65×105N·m,剪切刚度为4.76×105 N·m。Web-core三明治板常用的3种刚度设计公式中都未考虑两芯板间面板的局部变形引起的挠度,从而计算的弯曲刚度比试验测定的值大,为试验值的5.2倍,剪切刚度比试验测定值小,为试验值的0.7倍。

异型坯腹板裂纹产生原因与控制

型钢腹板表面裂纹是型钢的主要缺陷之一,为提高轧制成材率,对裂纹产生机理展开研究,通过优化冷却制度、改进结晶器足辊润滑方式,铸坯裂纹大幅减少,H型钢腹板表面质量合格率显著提高。

大跨度钢底板-波形钢腹板组合箱梁桥设计

武松高速武汉段通顺河3号特大桥主桥采用(95+170+95)m连续组合箱梁桥,左、右幅错孔布置。主梁采用单箱单室钢底板-波形钢腹板组合箱梁(墩顶主梁为钢-混结合段),由混凝土顶板和钢主梁通过双PBL剪力键组合而成,单幅顶板宽16.75 m,中墩支点梁高9.2 m,边墩支点及跨中梁高3.8 m。钢主梁由上翼缘板、波形钢腹板、钢底板和横隔板组成,标准节段长4.8 m,波形钢腹板采用1600型,顶部设置带双PBL剪力键的上翼缘板,钢底板加劲采用板肋和T肋,钢梁节段内设置实腹式和桁架式2种形式的横隔板。混凝土顶板厚32 cm,采用C60高性能混凝土,在箱梁顶板内设置体内预应力体系,并在箱室内设置体外预应力体系。钢-混结合段波形钢腹板采用埋入的连接方式伸入到混凝土腹板内,底板钢-混结合构造中墩处采用“钢格室+剪力键+后承压板”的形式,边墩处采用钢底板上设置剪力键并外包混凝土底板的形式。单幅主墩采用门式框架墩,基础为整体式承台及直径2.2 m钻孔灌注桩。上部结构0号块和边跨现浇段采用支架现浇法施工,悬臂段采用异步挂篮拼装(浇筑)施工,按先边跨后中跨的顺序合龙。采用有限元软件建立主桥杆系模型和边跨实体模型进行结构分析,结果表明该桥各项指标均满足规范要求。

氯盐环境下波形钢腹板梁钢筋锈蚀与混凝土开裂模拟分析

为保证波形钢腹板桥梁工程的百年防腐,文中针对黄河流域的氯盐环境,结合工程实例,建立波形钢腹板梁锈蚀开裂损伤数值模型,分析波形钢腹板组合箱梁内的氯盐传输特点以及钢筋锈蚀对波形钢腹板梁的损伤机理,并预测波形钢腹板梁结构的使用寿命。结果表明,腐蚀前期氯离子在混凝土内快速扩散,到50年后,氯离子含量分布变化不大,钢筋表面含量增速减缓;钢筋表面各点的腐蚀深度随时间逐渐增加,呈现明显的不均匀腐蚀,未进行防腐处理的普通钢筋锈蚀膨胀会增大波形钢腹板梁内应力和位移,进一步引起波形钢腹板梁的开裂损伤,位置主要集中在顶板、底板钢筋;采用改良项目所在土壤或水域降低环境氯盐含量、增大波形钢腹板梁混凝土保护层厚度或在混凝土表面涂刷防腐涂料、替换成结构更致密的混凝土的方式,均可有效推迟混凝土开裂。

波形钢腹板组合箱梁动力特性分析

以哈密顿原理为基础,综合考虑剪力滞、手风琴效应的影响,推导了组合箱梁的控制微分方程及其闭合解,分析了剪力滞、手风琴效应等参数对组合箱梁动力特性的影响。结果表明:计算结果与有限元值吻合良好;剪力滞和手风琴效应对组合箱梁的竖向刚度有减小作用;随箱梁高跨比的增大,频率阶数的升高,手风琴效应和剪力滞的影响表现越明显;不同波纹钢腹板型号对组合箱梁的竖向刚度影响较小。

波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥关键施工技术研究——以九绵高速平武涪江特大桥为例

文章主要探究波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥关键施工技术,助力提高箱梁桥施工质量。以九绵高速平武涪江特大桥为例,简要分析波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥力学性能,从波形钢腹板施工、钢筋施工、模板施工、混凝土施工、预应力施工这几方面出发,提出关键施工技术应用措施,以期为相关工作者提供参考。

大跨度波形钢腹板PC连续刚构桥内衬混凝土参数优化设计研究

波形钢腹板组合梁桥因具有“手风琴效应”逐渐成为大跨度桥梁发展的新方向,为研究内衬混凝土参数对波形钢腹板预应力混凝土(Prestressed Concrete,PC)连续刚构桥抗剪性能的影响规律,采用ANSYS软件建立波形钢腹板PC连续刚构桥有限元模型,通过对比实测数据与数值模拟数据验证了该有限元模型的准确性,并分析了内衬混凝土参数对波形钢腹板剪力及承剪比的影响规律,通过研究可知,内衬混凝土长度、厚度、厚度变化率3个参数的适宜取值分别为9.5 m、0.5 m和0.3。相关结论可为大跨度波形钢腹板PC连续刚构桥的设计和施工提供一定参考。

桥梁钢箱梁腹板设计研究

为达到强化桥梁整体性能的目的,以某公路桥梁四跨变截面钢箱连续梁桥结构为例,结合某桥梁工程项目的基本情况,详细总结了案例工程项目中桥梁钢箱梁腹板设计方案,并对其中的结构设计思路、部件计算等相关内容展开进一步研究。最终的结构验算结果证实,该研究提出的桥梁钢箱梁腹板设计方法有助于提升案例桥梁的整体稳定性,值得进一步推广。

大跨度波形钢腹板梁桥施工线形分析研究

针对大跨度波形钢腹板施工控制困难,结构复杂,温度敏感,施工要求严格,施工控制难度大,技术应用缺乏有效借鉴等不利因素,以我国在建的广东某大桥工程为背景,系统研究了波纹钢腹板PC梁桥施工全过程线形变化过程。通过现场实测和理论计算对比分析线形、应力监测与调整方法,总结出影响施工控制的主要因素和有效措施,为今后类似桥梁设计提供参考价值。

加劲板对钢空腹夹层板剪力键节点静力特性影响分析

剪力键节点域是保证钢空腹夹层板空间协同工作的关键节点。为研究加劲板对剪力键节点域静力特性的影响,基于通用有限元分析软件,建立4组考虑材料非线性的节点域平面受剪状态数值模型。分析了设置加劲板对节点域受力及变形状态的影响,并选取加劲板宽度、方钢管厚度、剪力键高度作为变量进行参数化分析。分析结果表明,加劲板可以有效降低节点域方钢管的应力,保证节点域整体变形的特性,避免出现反弯点。根据不同因素的影响程度,发现加劲板的宽度对节点域的静力性能影响最大,提出了加劲板设置的合理尺寸范围的建议值,分析结论可为类似工程应用提供参考。

剪力键节点域对钢空腹夹层板静力特征的影响分析

为研究剪力键节点域对钢空腹夹层板静力特征的影响,建立考虑节点域影响的钢空腹夹层板有限元模型并进行参数化对比分析,得出钢空腹夹层板的挠度和上下肋内力的变化情况。研究结果表明,剪力键节点域的影响会增大钢空腹夹层板的挠度,减小上下肋的轴力;节点域加劲板的宽度以及剪力键的宽厚比、高宽比等因素对钢空腹夹层板的挠度和上下肋的内力的影响明显;设置加劲板能改善节点域应力分布不均等情况,增大剪力键节点域整体刚度,提高钢空腹夹层板的力学性能。

波形钢板剪力墙拟静力试验及数值模拟

为对比波形钢板剪力墙和平钢板剪力墙的抗震性能,进行了水平、竖向波形钢板剪力墙试件和平钢板剪力墙试件的拟静力加载试验,并利用有限元软件对三种钢板剪力墙试件进行了非线性数值分析。试验及有限元分析结果表明:波形钢板剪力墙试件的承载能力和滞回性能显著优于平钢板剪力墙。有限元分析表明:三种钢板剪力墙模型的滞回曲线与试验试件的滞回曲线基本吻合,且模型的特征点位移、荷载与试验数据的相对误差在10%以内,模拟分析结果与试验结果吻合度较高,进而对钢板剪力墙深入研究;试验中发现约束边缘构件H型钢柱刚度不足,导致平钢板剪力墙过早发生平面外失稳破坏,波形钢板剪力墙其腹板未能充分发挥其力学性能。从有限元分析结果可知,将H型钢柱更换为刚度较大的方钢管柱,可以有效防止钢板剪力墙过早发生平面外失稳破坏,使得内嵌钢板的力学性能得以充分发挥,三种钢板剪力墙的抗震性能均有较大的提升,且其中竖向波形钢板剪力墙抗震性能最佳。在此基础上,以竖向波形钢板剪力墙为例,分析波幅和波长对其抗震性能的影响。有限元结果表明,随着波幅的增大,剪力墙的抗震性能逐步提高,但当波幅超过70mm时,其抗震性能提高的速度降低,随着波长的减小,剪力墙的抗震性能逐步提高,但由于波形钢板加工工艺的限制,波形钢板的波长为100mm左右时,剪力墙的抗震性能表现较好。

横隔板对波形钢腹板曲线箱梁应力影响研究

利用有限元软件对某曲线箱梁桥进行分析计算,对比分析在跨间设置不同数目和不同位置横隔板的情况下,箱梁顶板内外缘正应力的变化.分析结果表明:横隔板设置的位置和数量对曲线波形钢腹板箱梁桥的应力有显著影响,并为波形钢腹板曲线箱梁桥的设计提供参考.

钢梁-钢管混凝土柱穿心节点力学性能研究

对规范中推荐的钢梁-钢管混凝土柱穿心节点进行了力学性能研究,包括进行4个比例为1∶3的节点模型静力试验,量测节点区变形、梁端挠度、M-θ曲线等;用ANSYS建模进行有限元分析,利用试验结果对模型的适用性进行了评价;并采用有限元模型分析截面尺寸、梁柱线刚度比、轴压比等因素对节点刚度的影响;最后对该节点的适用性进行了探讨,并对其构造提出改进意见。

波纹腹板钢梁的结构特点和受力性能

波纹钢腹板预应力混凝土梁桥是对传统的预应力混凝土梁桥的一次重大改进。首先,用波纹钢腹板代替混凝土腹板,大大降低了自重;此外,采用波纹钢腹板就避免了平钢腹板中通常都要布置的加劲肋。结合国外已有的分析成果和实桥资料,对波纹钢腹板粱的力学性能,包括波纹钢腹板的剪切屈曲和波纹钢板梁的弯曲强度进行了介绍和分析。

基于等效模型的波形钢腹板渡槽结构静力性能研究

淠河总干渠渡槽工程采用桁架式梁拱组合体系,主跨跨径达到110 m。槽身侧壁挡水板采用波形钢腹板。针对波形钢腹板结构,目前多采用建立三维精细化板壳模型的方法开展其结构性能研究,建模过程繁琐且计算效率较低。基于刚度等效原理提出一种将三维波形钢腹板简化为二维正交异性平钢板的等效分析方法。首先建立渡槽工程三维波形钢腹板精细化模型及采用简化方法等效的正交异性平钢板模型,然后开展自重和水荷载下结构静力性能分析,最后对比分析两类模型的静力分析结果及相对误差。研究表明:等效平钢板模型与三维精细化板壳模型计算结果吻合较好,等效分析方法具有较高的准确性和可靠性,可为波形钢腹板结构提供一种简便的分析方法,并显著提高计算效率。

大悬臂波形钢腹板组合挑梁翼缘稳定性研究

对大悬臂波形钢腹板组合挑梁受压翼缘板的稳定性进行了研究,探讨了研究翼缘板受压屈曲的理简化模型,分析了翼缘板长宽比、宽厚比和波形参数对其弹性屈曲应力的影响,引入表征波形腹板约束作用的系数ηf,建议了翼缘板的宽厚比限值。研究结果表明,波形腹板对翼缘板提供了一个介于简支和固支之间的约束,该约束并不总是增强翼缘板的稳定性能,波形约束系数ηf可反映腹板对翼缘的约束程度,文中修正的翼缘板屈曲应力公式可为相关实验和计算提供参考。

基于等效原理的波形钢腹板组合箱梁桥动力特性分析

为了简化波形钢腹板组合箱梁的三维有限元建模过程,通过刚度和位移等效的方法将三维波形钢腹板有限元模型简化为二维正交各向异性板的有限元模型.简化之后的有限元模型几何外形简单,单元和自由度的数量大幅降低,减少了计算时间,提高了计算效率.通过对比三维波形钢腹板组合箱梁有限元模型的自振频率计算结果、二维等效正交各向异性板组合箱梁有限元模型的自振频率计算结果以及实测频率值,发现三者吻合良好,验证了等效模型有限元建模方法的正确性和可靠性.研究结论可为波形钢腹板组合箱梁桥提供一种简单的有限元建模方法.

单箱双室波形钢腹板-钢底板组合梁滑移效应研究

为了解剪切变形、剪力滞效应及滑移效应对单箱双室波形钢腹板-钢底板组合梁力学性能的影响,基于能量变分原理,推导该类组合梁的总挠度、界面滑移量及正应力解析解。以某等截面简支单箱双室波形钢腹板-正交异性钢底板组合梁为背景,通过理论分析、模型试验和有限元计算相结合的方法,分析考虑滑移效应的组合梁关键截面总挠度、界面滑移量及混凝土顶板横向正应力。结果表明:在集中荷载作用下,组合梁的总挠度、界面滑移量和横向正应力的解析解与实测值及有限元解吻合良好;由于附加弯矩的存在,剪切变形及界面滑移效应对组合梁总挠度的影响均不能忽略;组合梁的总挠度和界面滑移量随剪力钉抗剪刚度的增大不断减小,但减小的趋势逐渐放缓。施工设计时,可将剪力钉的抗剪刚度控制在挠度变化趋于平缓的范围内。

钢-混凝土组合桁架外接式节点优化分析

钢-混凝土组合桁架外接式节点由钢腹杆和上下混凝土弦杆组成,节点板包括内置混凝土部分和外露部分。采取荷载位移曲线对是否考虑钢节点板内置部分与混凝土之间的粘结效应进行对比分析。利用弦杆近加载端荷载位移曲线对影响节点承载力的单因素进行分析。采用数理统计中的正交试验方法对影响节点承载力的因素进行多因素多水平正交分析,同时讨论因素之间的交互作用并给出最优解。在特定弦杆截面尺寸下,研究结果表明:钢节点板厚度和钢腹杆壁厚对节点的承载力影响较大,二者间存在明显的交互作用。研究成果可为以后实际工程设计以及理论研究提供帮助。