钢箱梁横隔板弧形缺口角钢加固效果分析

为研究钢箱梁横隔板弧形缺口裂纹角钢加固的效果及影响因素,建立钢箱梁有限元节段模型,分析在不同位置车辆荷载下裂纹部位的受力特征,研究角钢位置、材料和形状参数对加固效果的影响.结果表明:弧形缺口部位疲劳开裂后,横隔板受力以面内应力为主,在车辆荷载作用下主要产生面内剪切变形.粘贴角钢后裂纹尖端面内外应力和应力强度因子水平均显著降低,且对相邻构造细节无明显不利影响.在各项影响参数中,角钢粘贴高度与角钢厚度对加固效果的影响较明显,角钢长度和宽度的变化对加固效果影响甚微,而增加胶层的弹性模量对缓解裂纹尖端受力没有明显效果.

横隔板弧形缺口疲劳开裂受力特征及加固研究

建立了钢桥面板节段有限元模型,分析在不同车辆位置下横隔板弧形缺口疲劳裂纹对开裂位置及其邻近构造细节受力影响.研究了钢板和角钢加固效果,探讨了加固前后局部刚度变化规律.结果表明:横隔板弧形缺口疲劳裂纹在车辆荷载作用下面内剪切变形较为明显,并且裂纹产生后相邻弧形缺口部位应力显著增大.相比于钢板加固,角钢能有效限制横隔板与U肋间的变形,其中双侧角钢加固效果更好,且能显著减小横隔板的面内外变形.

正交异性钢桥面板U形肋与横隔板连接处弧形缺口几何参数优化研究

纵肋与横肋交叉连接处弧形缺口的疲劳裂纹是钢箱梁正交异性钢桥面板最典型的疲劳裂纹之一。该部位受力复杂,欧洲、日本和美国规范基于不同的侧重点,针对该构造细节的设计建议差别较大。通过精细化的有限元计算,对钢箱梁正交异性钢桥面板U形肋与横隔板交叉连接部位横隔板腹板上弧形缺口的形状、弧形缺口高度等进行参数分析,比较横隔板腹板上弧形缺口构造细节的合理性,选定最优设计几何参数。

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.

基于规范理解的正交异性钢桥面横隔板弧形缺口局部区域疲劳验算

针对横隔板弧形缺口局部区域疲劳开裂问题严重,采用名义应力法进行疲劳验算名义应力难以确定,以及中国JTG D64 2015《公路钢结构桥梁设计规范》关于名义应力表述不清等问题,探讨了基于规范的正交异性钢桥面横隔板弧形缺口局部区域的疲劳验算方法。首先,对比分析了 JTG D64-2015《公路钢结构桥梁设计规范》(后文称《公路钢桥规》)与欧洲Eurocode规范的各疲劳设计条款的异同,指出了中国《公路钢桥规》各疲劳设计条款的主要来源及其与欧洲规范各疲劳设计条款的相应关系,以及中国规范中抗疲劳设计条款的不足;其次,介绍了欧洲规范关于横隔板弧形缺口母材处以及横隔板与U肋连接处角焊缝名义应力的相关计算方法;最后,通过算例介绍了如何应用名义应力法验算横隔板弧形缺口母材以及角焊缝处的疲劳强度。

钢桥面板U肋底部非对称弧形缺口的应力特征

针对钢桥面板检测中U肋底部弧形缺口关于顶板U肋不对称现象,建立对称缺口与2种非对称缺口的有限元模型.首先确定横隔板-U肋相交部位3个构造细节的应力最不利荷载位置,在此基础上研究各细节的应力特征,分析非对称弧形缺口各个构造细节的应力分布和应力组成的影响.结果表明:非对称缺口对各细节应力最不利荷载位置影响较小;非对称缺口影响下缺口偏小侧各细节应力均出现较大增幅;缺口偏小侧弧形缺口周边应力集中现象加剧,应力集中区域扩大并转移至横隔板焊缝端部;非对称缺口增大了横隔板-U肋连接刚度,导致横隔板面外应力占比下降,但部分工况下U肋腹板焊趾处面外作用增大.

考虑拼接缺口影响的钢桥面板弧形缺口位置应力分析

为研究钢桥面板横隔板靠近顶板位置弧形缺口下方施工拼接缺口对横隔板-U肋交叉位置疲劳细节受力性能的影响,在ABAQUS中建立考虑施工缺口的有限元节段模型,分析横隔板焊趾、U肋焊趾以及弧形缺口净截面最小位置的应力状态,同时对比分析有无缺口情况下各构造细节的应力时程。研究结果表明:拼接施工缺口对各构造细节的影响程度与细节和缺口之间的距离成负相关,靠近缺口位置的U肋焊趾应力差值最大,施工缺口增大了此处的疲劳应力,对于横隔板焊趾以及弧形缺口净截面最小位置,拼接施工缺口的影响可以忽略不计。

正交异性钢桥面板中弧形缺口的受力分析

正交异性钢桥面板应用广泛、但疲劳问题也较多,特别是与U肋相交的横隔板弧形缺口位置较为严重,各国规范和工程实践做法迥异。为研究弧形缺口边缘的2个主要疲劳开裂热点,选取4种不同缺口形式,考虑横隔板间距与厚度、肋高、缺口间隙等4种尺寸参数,建立桥面板局部空间模型进行分析,结合热点应力法进行疲劳评估。结果表明:对于这些缺口构造形式,与疲劳性能密切相关的热点应力水平和几何应力集中系数均表现出对各尺寸参数的显著相关性;不同缺口构造形式适用于不同的荷载条件。综合分析结果,本文推荐了一种弧形缺口形式,各项计算指标均较好。

南京长江大桥钢桥面板弧形缺口位置疲劳性能研究

依托南京长江大桥公路正桥改造工程,建立了钢桥面板有限元节段模型,研究了车轮荷载作用下横隔板弧形缺口位置的变形及应力特征,确定了该细节的最不利荷载位置。在此基础上,研究了不同环境温度下弧形缺口位置的变形及应力特征,分析了环境温度变化对该细节疲劳性能的影响。研究表明：弧形缺口有效截面最小处应力最大,最不利荷载位置位于此点正上方;随着温度的升高,弧形缺口有效截面最小处的面内外变形、疲劳应力逐渐增大,且该位置应力梯度最大,受温度影响显著;相比于0℃,环境温度为40℃时弧形缺口有效截面最小处的疲劳应力增加了约30 MPa,故宜在高温季节后加强该位置的疲劳养护工作。

沪通长江大桥主航道桥受力特征研究

沪通长江大桥主航道桥为主跨1 092m的双塔三索面钢桁梁公铁两用斜拉桥,为验证该桥受力的合理性,分别建立该桥整体、局部精细化有限元模型,对其合理成桥状态、静活载效应、最不利荷载组合下主桁结构受力特征、桥面系受力特征等展开研究。结果表明:列车活载效应按无限长加载较有限长增加约10%,主桁上弦强度和稳定控制区域为辅助跨跨中附近位置,下弦为辅助墩和桥塔位置。中-活载集中力作用下,铁路桥面系应力由大到小依次为顶板、横梁、U肋、纵梁和底板。汽车活载作用下,公路桥面系桥面板与U肋连接焊缝处存在较明显应力集中,但量值不大;比较不同弧形缺口型式的活载应力水平,表明该桥弧形缺口形状设计较合理。

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。

高频启闭金属密封球阀密封结构改进

分析了汽油吸附脱硫装置用高频启闭金属密封球阀的工况条件和技术要求,提出了阀门结构和喷涂材料的改进方案。

闭口加劲肋钢箱梁横隔板过焊孔处裂纹处治

随着正交异性钢桥面板梁结构的普及应用,该结构形式相关的病害案例不断出现,常有铺装损坏、板件裂纹、构件断裂等。结合某跨江桥梁横隔板裂纹处治案例,分析了正交异性钢桥面板在车辆超载情况下出现疲劳的合理性;闭口加劲肋过焊孔疲劳细节对横隔板疲劳性能影响较大,例桥中加劲肋过焊孔形式与当前经常采用细节优劣。横隔板厚度及横隔板连续性对横隔板疲劳性能的影响。得出闭口加劲肋顶缘过焊孔堆焊封起有利于构件疲劳性能,闭口加劲肋弧形缺口形状及尺寸大小会影响构件疲劳性能等。