基于多尺度有限元的钢桁梁桥整体节点受力性能

整体节点是钢桁梁桥的关键局部结构,针对当前在设计分析中存在局部边界条件不明确、计算结果准确度不高等问题,为了提高整体节点计算的准确性,引入多尺度有限元建模方法研究其受力特征及构造设计。首先,基于变形协调原理,针对全桥1个受力复杂的整体节点,运用ABAQUS有限元软件建立多尺度模型,并将其与杆系模型和实测数据进行对比,从位移、应力和界面连接3个方面验证了多尺度模型的有效性。然后,基于多尺度模型讨论了整体节点不同位置的横隔板厚度、腹板厚度对节点应力集中的影响。结果表明:增大中间横隔板厚度对减小节点与横梁连接处应力集中有明显效果,厚度增大1 mm,应力减小值由9.57 MPa降低到2.91 MPa;增大支座边缘横隔板厚度对降低支座处腹板应力集中有较明显效果,应力平均减小幅度为0.8 MPa;增大节点板厚度可以降低节点的应力峰值,应力平均减小幅度为1.85 MPa,且呈近似线性关系。

钢桁梁悬索桥整体节点疲劳损伤演化分析

文中依托白洋长江大桥工程项目,针对该桥的疲劳最不利整体节点,通过疲劳试验获取其缩尺模型的疲劳寿命,并根据试验结果推导损伤演化方程.结果表明:单个缩尺模型的疲劳试验结果为42.3万次循环,接近50万次循环的设计寿命,因此实桥整体节点的疲劳性能满足要求.根据试验结果推导的损伤演化方程具有明显的三阶段特征,其持续时间分别占总寿命的10%、85%、5%,产生的损伤分别为20%、30%、50%.与英国规范BS5400计算的理论损伤度相比,具有更好的准确性和经济性.

钢桥钢梁整体节点疲劳试验研究

本文研究了钢桥钢梁中棱角焊缝构造细节的疲劳问题。依据钢桥设计中所采用的钢梁棱角焊缝构造细节形式，模拟设计制备了该细节的疲劳试件。通过疲劳试验研究和有限元分析，确定了该细节的疲劳抗力曲线和有关的统计参数，并建立了棱角焊缝构造细节疲劳破坏模型。该模型对于工程设计、桥梁检修等方面具有重要意义。

轨道横梁与整体节点连接的疲劳试验

对重庆菜园坝长江大桥轨道横梁与整体节点的连结构造细节进行了足尺模型疲劳试验.通过有限元分析,选定了试验节点,确定疲劳荷载上限为660 kN,下限为50 kN.试验实测应力幅为31.33 MPa,加载200万次后,试验模型未出现裂纹.试验结果表明,该桥轨道横梁与整体节点的连接构造细节在其使用寿命期间内不会发生疲劳开裂,疲劳强度满足要求.

坝陵河大桥钢桁加劲梁主桁架整体节点疲劳试验

贵州坝陵河大桥为主跨1088m的单跨简支钢桁加劲梁悬索桥,钢桁加劲梁的主桁架采用整体节点连接。为研究该桥主桁架整体节点的传力机理及疲劳性能,对上弦杆整体节点1∶1.4缩尺模型进行疲劳试验。根据该桥设计交通量,采用BS5400规范中的标准疲劳车,按损伤等效原则,并考虑多车效应及缩尺比例,推算试验疲劳荷载。试验结果表明,经过200万次的循环加载后,节点模型未出现任何疲劳裂纹,应力状态稳定,结构疲劳性能满足设计要求。该整体节点形式对我国今后大跨钢桁梁桥类似节点的设计和研究有重要参考意义。

考虑整体节点刚域影响的钢桁梁桥空间受力计算分析

现代钢桁梁桥中大量采用整体节点技术。在建立全桥有限元计算模型时,其节点刚域的处理关系到计算结果的准确性。以东莞东江大桥为工程背景,采用带刚臂梁单元模拟钢桁梁桥整体节点板的刚度增强作用,建立全桥计算模型进行受力分析。该桥的有限元计算结果与动静载试验结果的对比表明:节点刚域对桥梁结构受力性能的影响不可忽略,不考虑节点刚域的影响时,桥梁中主桁和边主桁的挠度实测值与计算值的误差高达30%;采用刚臂梁单元考虑节点刚域影响后,误差减小约50%,而且上下弦杆以及加劲弦的应力计算结果与实测结果更吻合,模态频率的计算结果与实测结果的误差也不超过5%,计算精度显著提高。

大跨度公轨两用桥轨道横梁与整体节点连接疲劳试验研究

介绍国内首座大跨度公轨两用桥——重庆菜园坝长江大桥轨道横梁与整体节点连接的足尺模型疲劳试验。首先根据大桥交通状况与设计流量,由疲劳损伤累积理论,确定其疲劳荷载谱,制定出疲劳荷载取值;然后,设计并制作了1∶1足尺模型,对模型进行200万次疲劳加载试验。试验结果表明,试验模型应力水平较低,实测应力幅大致为30 MPa,疲劳加载200万次后,试验模型未出现裂纹。最后根据疲劳试验结果及国内外有关规范,对轨道横梁与整体节点连接的疲劳性能进行了评价,认为在结构使用寿命期间及正常养护维修情况下,该连接不会发生疲劳开裂,疲劳强度满足要求。

铁路钢桥整体节点双轴疲劳试验研究

依据铁路钢桥整体节点处次应力的形成和分布状态,设计次应力疲劳试件。利用双轴疲劳试验研究次应力对疲劳寿命的影响,同时进行有限元法对比分析。试验和理论分析结果表明,叠加次应力后的疲劳起裂寿命明显短于没有叠加次应力的疲劳起裂寿命,说明次应力对疲劳强度的影响不能被忽略。计算分析还发现,将次应力与轴向应力等同进行疲劳检算不恰当,将次应力全部当成轴向应力考虑的设计过于保守。

钢桁梁整体节点典型构造细节的抗疲劳性能分析

对重庆菜园坝长江大桥轨道横梁和整体节点连接构造中3种典型构造细节进行介绍，利用ANSYS对3种典型构造细节进行有限元分析，得到3种典型构造细节的应力分布状态及应力集中系数。结合其他桥梁类似构造细节的疲劳试验结果，对3种典型构造细节的抗疲劳性能分别加以研究。结果表明，典型构造细节中的熔透角焊缝疲劳强度均在70-80MPa，对于螺栓连接的板件，板厚差应控制在20mm。因此轨道横梁与整体节点联接部位的疲劳性能够满足要求。

考虑整体节点刚域模拟影响的钢桁梁力学效应分析

在钢桁梁整体节点板的传统分析方法中,杆件长度取为节点之间的理论距离,节点一般按刚接或铰接处理,不考虑节点刚域的影响,导致实测刚度大于理论计算值。针对这一不足,以榕江特大桥[(110+2×220+110)m连续钢桁梁柔性拱组合桥]为背景,选取2个完整节间,分别建立常规梁单元模型、多尺度模型和刚臂梁单元模型,对比3种模拟方法下各杆件的内力和组合应力,研究整体节点板刚度对结构力学效应的影响。结果表明:考虑节点刚域影响时可获得较为理想的计算结果;常规梁单元模型弱化了节点刚度,导致结构刚度偏低;多尺度模型能提高分析的精度,但处理过程过于复杂;刚臂梁单元模型计算结果偏于安全,可作为模拟节点刚度的一种简便方法。

钢桥整体节点焊接残余应力三维有限元分析

钢桥整体节点最常见的问题是焊缝处出现疲劳裂纹,焊接残余应力是重要影响因素之一。在大型有限元软件ANSYS的基础上,开发了相应的焊接程序,选用三维实体单元,考虑材料物理性能随温度和相变的影响,采用内部生热的加载方法模拟焊接热源的移动,运用单元生死技术模拟多道焊过程,获得了焊接温度场和应力场的动态变化过程,并对计算结果进行了分析。

钢桁结合梁整体节点及细节构造设计与研究

研究目的:(1)研究确定腹杆与节点板间合理的连接方式,使腹杆与节点板间传力简捷明确,腹杆端部应力分布均匀,提高腹杆抗疲劳性能;(2)研究确定横梁与弦杆间合理的连接方式,使横梁上翼缘接头构造满足结构疲劳性能要求,避免与之连接的下弦杆竖板发生层状撕裂破坏;(3)研究确定钢桁结合梁桥整体节点细节构造,使受力复杂的整体节点传力简捷明确,避免应力集中,改善结构疲劳性能。研究结论:(1)腹杆与节点板间采用全截面拼接,腹杆应力分布均匀,节点刚度大,杆件抗疲劳性能好。(2)横梁上翼缘接头板与弦杆间采用大弧过渡及熔透焊缝,焊缝质量等级要求为Ⅰ级,焊缝端部要求打磨锤击处理,可满足此处焊接疲劳性能要求。弦杆与横梁相交处,弦杆竖板突出30 mm并采用Q370qE-Z25钢材,可避免此处弦杆竖板发生层状撕裂。(3)在整体节点及其它钢结构设计细节中,贯彻大弧、缓坡、打磨、锤击等防裂、防断措施。可有效提高整体节点和其它细节构造的疲劳性能,满足结构抗疲劳性能要求。

双层钢桁架悬索桥整体节点疲劳试验研究

大连星海湾大桥是中国首座双层钢桁架公路悬索桥,其主桁架杆件采用整体节点连接。为了掌握该桥整体节点的疲劳性能,对弦杆整体节点1∶2缩尺模型进行疲劳试验。参考国内外同类桥梁疲劳试验,采用英国规范BS 5400规定的标准疲劳车,确定疲劳试验荷载取值。在设定的试验荷载下进行200万次循环加载。在试验过程中每50万次循环加载后停机进行静载试验,并对模型重点部位进行裂纹观察。结合国内外相关规范,评估整体节点的疲劳安全性能。试验结果表明:实测应力幅基本为50 MPa以下,试验模型应力水平较低,疲劳加载200万次后,试验模型未出现裂纹。在结构使用寿命期间内和正常养护维修情况下,整体节点不会发生疲劳破坏。

整体节点角焊缝疲劳性能分析及寿命评估

整体节点由于存在大量焊缝,在往复荷载作用下,往往会引起疲劳问题。目前,对整体节点疲劳性能的研究仅限于某一特定工程的验证性试验,缺乏系统性的疲劳寿命评估方法的研究。详细介绍了热点应力法、有效缺口应力法和局部应变法的分析过程和适用范围,并结合一种简化焊接试件的疲劳试验,分别采用这几种方法对整体节点的疲劳寿命进行了分析。在此基础上,将分析结果与试验数据、相关规范进行对比,发现热点应力法和有效缺口应力法均能在一定程度上预测疲劳寿命的变化趋势,二者计算结果相似,但对实际工程偏危险,局部应力应变法能提供较理想的疲劳寿命预测。

基于多尺度有限元的钢桁架整体节点疲劳性能分析和试验研究

为了简化结构疲劳分析,提高计算效率,以大连星海湾大桥(主跨460m的3跨双层地锚式悬索桥)为背景,采用多尺度有限元方法对该桥钢桁加劲梁进行疲劳性能分析,整体节点板部分采用三维实体单元,传力构件采用普通梁单元,用Arlequin方法模拟耦合区域。进行了1∶2缩尺模型整体节点疲劳试验,将测点应力值与多尺度有限元分析值进行对比。研究结果表明,多尺度有限元分析值与试验值吻合良好,应用多尺度有限元分析结构疲劳性能是可靠的。多尺度有限元方法对结构主要研究部位进行准确模拟,减少了模型中的节点数和单元数,提高了计算效率,可以作为疲劳分析的一种新方法。

钢桁梁整体节点试验研究

介绍了芜湖长江大桥采用的更为先进的焊接整体节点。通过对大比例尺模型进行静载试验，测量了节点应力分布，并用有限元法对节点进行了分析；通过对节点施加疲劳荷载，分析整体节点各构造细节的疲劳强度。

钢桁梁桥整体节点的优化分析

整体节点是一种新的结构型式 ,为了了解其受力规律 ,并对整体节点的型式进行优化分析 ,本文首先针对特定整体节点试件建立了计算模型 ,用有限元方法进行了应力计算 ,通过应力测试对计算结果作了验证。经过对该试件的应力分析 ,建立了用于整体节点优化分析的简化计算模型。对不同节点板宽 (d)以及节点板圆弧半径 (R)的整体节点的应力计算 ,分析了R d与整体节点最大应力集中系数 (Kmax)的关系以及R d对整体节点应力集中的影响。经对计算结果的拟合 ,给出了反映R d与Kmax 的关系的近似公式。通过对优化计算结果的分析 ,讨论了进行整体节点优化设计所应考虑的影响因素 ,并提出了相应的结论及建议。

京九线孙口黄河大桥整体节点钢桁梁

整体节点钢梁是国外近２０年来刚刚兴起的新型钢梁技术，我国在京九线孙口黄河大桥上首次采用。本文介绍了该桥在架梁技术上取得的主要突破，为此所进行的主要研究和试验，钢梁设计的思路和技术要点，钢梁制造中的关键问题，以及钢梁安装的主要技术要求，旨在为整体节点钢梁在我国的推广使用提供经验。

铁路钢桥新型桥面整体节点的焊接

京沪高速铁路大跨度钢桥采用桥面板与下弦杆、纵横梁连为一体的板桁整体节点新结构,构造细节复杂。制定合理的焊接工艺、质量控制方法及细节处理措施来保证焊接接头质量极为重要。介绍了铁路钢桥新型桥面结构,针对新的结构形式对控制焊接关键部位的焊接技术进行介绍,重点介绍整体桥面板与下弦槽口熔透焊缝的焊接技术。

钢桁架整体节点研究综述

钢桁架整体节点以其制造安装简便、经济效益良好被广泛地应用于国内外的桥梁建造中,为了更加全面地了解整体节点的特点和性能,总结分析钢桁架整体节点的相关研究成果,针对整体节点的构造设计、制作工艺、焊接工艺等相关问题进行分析、归纳和整理,对钢桁架整体节点的承载能力、疲劳试验、强度刚度等方面进行研究,通过对比国内外相关研究成果,对国内未来钢桁架整体节点的研究方向得出相应结论,为以后整体节点的使用提供参考依据。