负荷钢桁桥节点连接加固设计方法研究

负荷钢桁桥节点连接在受力情况下加固,面临着加固件及原构件受力不同步、原构件不可随意拆卸、加固后传力路径复杂等问题。钢桁桥设计往往采用“强节点,弱杆身”的原则,节点连接加固的同时,其连接杆身往往需要一起加固,两者不可分割,连接构造对传力效果及其有效性起到关键性作用。依托上海市松浦大桥大修工程,以控制既有原构件满足现行规范要求为原则,围绕负荷钢桁桥节点连接加固设计展开研究。首先,对4种节点连接加固构造方案进行了分析,指出负荷钢桁桥节点连接加固设计应尽量避免原连接件的拆除,并应与杆身加固件的连接构造统筹考虑;然后,基于构造方案4,给出3种节点连接加固计算方法及流程,并通过算例说明了3种方法的不同之处,提出节点连接加固后应为杆身加固件传力提供足够的支撑刚度,避免在杆身端部加固件内力向原构件转移;最后,通过成桥试验结果,对设计进行校正,论证了设计方法的正确性。

跨铁路钢桁桥整体顶推施工与仿真模拟计算分析

跨铁路桥梁施工安全控制要求高,为确保施工过程安全可控,有必要在施工前利用计算机对施工过程进行分析,分析在顶推施工的过程中梁体的各关键构件、关键位置的应力和变形,以保证顶推施工顺利实施。文章以钢桁桥顶推工程为研究对象,对施工准备工作、主要临时构建和顶推过程进行阐述;然后利用有限元分析软件对顶推阶段进行仿真模拟计算,主要查看了钢桁梁和导梁的应力、位移及临时滑靴的支座反力;最后对结果进行分析研究,以验证方案的可行性,并对施工的安全性进行评估。

急流合拢口钢桁桥关键施工技术

本文以江苏连云港某海上消防通道钢桁桥施工为背景,针对横跨外海急流防波堤合拢口的复杂工况,采用创新式的分阶段筑堤、双护筒灌注桩、智能步履式顶推等方法,成功解决了一系列施工难题,为类似跨合拢口钢桥施工提供借鉴参考。

公轨两用钢桁桥轨道横梁与整体节点连接头的疲劳荷载

为评定公轨两用钢桁桥下层轨道横梁与焊接整体节点连接头在交通荷载作用下的疲劳损伤累积,对该细节在桥梁设计寿命内车辆荷载所产生的疲劳荷载谱的计算方法进行了研究。在对桥梁的车辆荷载进行分析的基础上,参照各国相关规范,建立了代表桥梁设计寿命内真实运营状况的疲劳荷载模型,并通过全桥三维有限元分析模拟计算该连接细节所承受的荷载历程。依据疲劳损伤累积理论,确定了公轨两用钢桁桥轨道横梁与整体节点连接头验证性疲劳试验的试验荷载。结果表明:该连接细节的疲劳损伤荷载基本不受上层汽车的影响,主要取决于轻轨,可以通过直接将轻轨计算结果乘以一定的提高系数得出。

基于子模型法的钢桁桥整体节点动力响应分析

以新建铁路铜九线鄱阳湖特大桥钢桁桥段为背景,研究了考虑局部细节特性的焊接整体节点在移动列车荷载作用下的动力响应。在对整体有限元模型进行分析的基础上,应用壳到体子模型法对该桥焊接整体节点进行了瞬态有限元分析,获得了局部细节处的应力时程。对结果的分析表明,箱形下弦杆与节点板连接处、整体节点板几何形状突变处和右斜腹杆与节点板连接处,在满载列车作用下,最大应力幅均超过相关疲劳试验给出的疲劳容许应力幅,可能在使用期间发生疲劳破坏。

拼装式钢桁桥振动特性研究

研究桥的振动特性是解决实际桥梁振动问题的前提条件。根据拼装式钢桁桥的结构特点 ,基于通用有限元程序构建结构实体模型进行振动分析 ,并对自振频率和振动模态的变化规律及影响因素进行了探讨。样桥计算结果与试验结果吻合。分析表明 ,拼装式钢桁桥振动频率具有集聚现象 ;自振频率及各阶模态位移幅值随着桥跨度的增大而减小。

大跨度钢桁桥模型的精细化损伤定位模拟和试验研究

在役大跨钢桁桥数目众多,其杆件往往较长,所以识别出损伤杆并找出局部损伤所处位置对安全评定和加固尤为重要。针对这一问题,参考我国在役钢桁梁桥,基于健康监测的试验目的和相似理论设计制作了贝雷梁式简支钢桁桥Benchmark模型。根据其结构形式、具体尺寸,并经试验结果修正,建立了基准Matlab有限元模型。环境激励下,首先隔离一个三角形子结构为研究对象,基于随机损伤定位向量(SDLV)法识别出损伤杆后通过在其上附加传感器的方法来定位局部损伤。其次,由于SDLV法要求桁架待测区间内所有节点均为测点,花费较大而不便于应用。文中还初步探讨了基于部分节点数据的SDLV法的可能性。数值和试验结果均表明,SDLV法不但能识别损伤杆,还能对局部损伤进行精细化定位,效果良好,为进一步探讨基于部分测点的损伤识别奠定了基础。

钢桁桥横梁裂纹病害原因分析与处治对策

某钢桁桥在运营十余年之后，支承行车道板的横梁相继出现裂纹。通过对该桥梁裂纹病害分布和发展情况以及钢横梁在外荷载作用下受力的研究，分析钢桁桥裂纹病害的原因并提出整治措施。钢横梁的裂纹分布和发展具有很强的规律性，伸缩缝处横梁的裂纹相对其他部位出现的早而且严重；产生裂纹的原因与构造细节和车辆活载作用有关，属于疲劳裂纹；对局部构造进行加固改造可有效减小应力峰值，延迟疲劳裂纹的出现。应力集中和疲劳是导致钢桁梁出现裂纹的主要内因，桥梁的长期超负荷运营则是裂纹病害发生和发展的外因，提出的增设加劲板方案可以有效改善桥梁的局部受力情况，并在一定程度上可延缓裂纹的出现和发展。

钢桁桥主桁架压杆自由长度研究

本文按多种模式推导了钢桁桥主桁架各种压杆在桁架面内的稳定条件，编制了电算程序，并对４８ｍ、６４ｍ和８０ｍ三种跨度标准设计下承式简支铁路钢桁桥主桁架全部压杆的自由长度作了计算。计算结果表明：（１）略去较远杆件的约束作用，计算误差不超过５％；（２）我国现行桥规中的规定，就压杆在桁架面内的稳定性而言，是过于安全的。

可拼装式三维钢桁桥振动分析与试验

根据可拼装式三维钢桁桥的结构特点 ,可拼装式钢桁桥的拼装单元可被肢解成子结构。在空间杆系有限元法的基础上 ,利用模态综合技术对可拼装式钢桁桥进行振动分析。通过结构振动试验 。

基于ANSYS的钢桁桥变形和强度分析

以64 m双线铁路钢桁梁桥为背景,用ANSYS对双线钢桁桥进行了建模分析,并对该钢桁梁桥在几种工况组合作用下的强度、变形作了详细分析,结果表明:该桥纵梁和横梁的整体挠度和内力满足桥梁设计的安全要求。

英国梅贝三角形装配式钢桁桥的构造与受力性能分析

装配式钢桁桥作为一种军民两用的桥型正受到人们越来越多的关注。"321"与200型装配式钢桥是我国应用最多的两种装配式钢桁桥,其在抗洪抢险及基础设施建设中扮演着重要角色。然而,"321"与200型装配式钢桥的跨径有限,难以胜任大跨径的要求,有必要开发一种大跨装配式钢桁桥以满足日益增长的需求。英国梅贝三角形装配式钢桁桥作为一款在国际市场上领先的桥梁产品,文章重点对其基本构造细节进行介绍,并通过杆系模型分析其静力与屈曲性能。分析表明,梅贝三角形钢桁桥是一款构造细节处理较好,力学性能优越,适用性较强的装配式桥梁产品,具体体现在:模块化标准化的拼装单元、高强螺栓的使用及合理的构造布置,其设计理念与特点对我国正在进行的大跨装配式钢桁桥产品设计具有一定参考价值。

跨线96m下承式简支钢桁桥梁转体施工技术研究

近年来,随着我国高速铁路的快速发展,钢结构桥梁的应用越来越广泛。铁路桥梁跨越既有线施工环境复杂、技术措施要求高、施工难度大,在工程实施前应制定完整的技术策划方案。文章结合一实体工程,介绍一种全装配式96m钢桁桥跨越既有线端轴旋转-顶推施工方法,自行设计对旋转工装,针对施工全过程采用有限元模拟受力分析,结合关键部位的全过程实时监测,实现了17度夹角(28.5m弧长)的端轴旋转-顶推施工工艺,对类似跨越既有线桥梁工程具有一定的参考意义。

可拼装式三维钢桁桥振动频率计算

根据可拼式三维钢桁桥的结构特点,利用模态综合技术编制MATLAB程序计算其振动频率。同时,基于大型通用软件ANSYS建立结构实体模型进行振动分析。对照试验结果表明,理论分析正确可行。

钢桁桥长列高强螺栓群优选布置的有限元分析

针对高强螺栓群在钢桁桥中受力性能复杂、优化布置困难的问题，采用有限元软件ANSYS建立了考虑接触状态的三维有限元实体模型，对4种不同的螺栓布置方式在拉力荷载作用下的板件相对位移、板件应力以及接触面的摩擦应力分布状态等进行了模拟，并对比分析了优选前后螺栓群布置的效果。结果表明：优选布置后的螺栓拼接接头应力状态变化不大；采用优选的布置方案可节省螺栓19％～25％。

子结构技术在钢桁桥疲劳分析中的应用

运用子结构方法,建立钢桁桥的有限元模型,把容易发生疲劳破坏的焊接节点作为子结构凝聚到整体有限元模型中。对结构施加移动荷载,进行瞬态分析。结果表明,子结构方法具有较高的精度,能够反映节点部位的疲劳损伤状况;并且,节省了大量的机时。

基于调谐质量阻尼器的装配式钢桁桥振动控制研究

针对装配式钢桁桥跨度逐渐增大引起的结构振动问题,应用调谐质量阻尼器(Tuned mass damper,TMD)进行振动控制。运用ANSYS软件建立了某型装配式钢桁桥的有限元模型,通过模态分析和谐响应分析确定了受控模态。根据Den Hartog理论对TMD的参数进行设计,分别对无控模型和有控模型进行瞬态动力分析,计算结果表明,在TMD控制下该桥的位移响应和加速度响应均得到了有效抑制。进一步研究发现随着质量比的增大,TMD的控制效果逐渐增强,但增强的幅度逐渐降低。

钢桁桥变截面箱形杆件轴心受压稳定性试验研究

为了解变截面箱形杆件的稳定性能,以某钢桁桥的变截面箱形弦杆为原型,进行1∶4缩尺后制作成轴心受压杆件进行模型试验(模型两端模拟为铰接),同时采用有限元法对杆件失稳过程中的变形、应力和破坏形态进行分析研究。结果表明:杆件最大水平位移靠近小截面端0.3L处,杆件沿弱轴整体失稳,失稳位置偏小截面端,部分板件发生翘曲;板件横隔板位置未发生翘曲。因此,对长细比小于50(按小截面端计)的箱型变截面杆件,建议采用小截面端的截面属性进行稳定性验算。同时建议不带加劲肋的箱型变截面杆件在变截面位置应设置横隔板或加劲肋,以提高板件的局部稳定。

装配式钢桁桥动力特性的有限元分析与试验

固有频率和振型是反映结构动力特性的重要模态参数,其对于结构优化设计、结构动力学分析及使用状态的评估均具有重要意义。基于有限元软件ANSYS建立了某型装配式钢桁桥的三维空间有限元分析模型,并采用子空间法对其进行了模态分析,得出了相应的模态参数和振型。为验证数值计算结果,基于环境激励的谱分析方法对该桥进行了实装模态测试与分析。比较表明,有限元分析结果和实装测试结果吻合较好,验证了本文计算方法的可信性。在此基础上,结合有限元分析和实装测试结果,对该桥的自振特性进行了分析,为该类桥的动力特性分析提供了参考。

带有裂纹构件的钢桁桥的检测和评估研究

在19世纪末至20世纪中叶,许多较大跨径的公路钢桥被建造起来,并且至今仍在运营。然而,在今天大轴重大流量交通荷载作用下,许多部位已经出现了疲劳裂纹,因此,桥梁病害的检测与钢构件的安全评估就显得尤为重要。而断裂力学是研究具有初始缺陷材料的有力工具。以嫩江钢桥为例,对该桥的钢材断裂韧性以及初始裂纹进行了检测,以及对检测结果的断裂力学分析,然后依据检测结果应用断裂力学方法对该桥的主要杆件进行了安全性能评估。