商合杭高铁芜湖长江公铁大桥2000MPa平行钢丝斜拉索设计研究

新建商合杭高铁芜湖长江公铁大桥主桥为主跨588 m的不对称矮塔钢桁梁斜拉桥。受桥位处机场航空限高限制,斜拉桥主塔建筑高度受限,与常规斜拉桥相比,芜湖长江公铁大桥具有大跨、塔矮、索平的结构特点,斜拉索运营状态下最大单根索力达16000 k N。为减小索体直径、锚具尺寸,减轻单索质量,设计采用标准抗拉强度2000 MPa的预制平行钢丝斜拉索。为确保新型斜拉索技术性能,大桥设计过程中针对超大吨位斜拉索设计选型、2000 MPa级平行钢丝技术条件、超大吨位斜拉索锚具、并排拉索振动控制等关键技术问题开展研究,在芜湖长江公铁大桥中成功实现547丝2000 MPa级平行钢丝斜拉索的首次应用。

热处理对旋压态2000MPa级马氏体时效钢组织和硬度的影响

对旋压态2000MPa级马氏体时效钢进行固溶、时效等不同制度的热处理试验,并进行了显微硬度测试和金相组织分析。结果表明:当固溶温度从700℃上升到850℃时显微硬度快速下降,随温度继续上升显微硬度变化不大;830℃×15min固溶后组织即完全奥氏体化,在830℃固溶条件下,随保温时间延长到90min,显微硬度维持在320～325 HV;480℃可视为峰值时效温度。

2000MPa预应力体系在快速路及东南半环海河大桥中的应用

主要针对快速路5km高架桥及东南半环海河大桥主桥2000MPa预应力体系的应用作重点介绍,2000MPa预应力体系在海河大桥主桥的应用开创了国内特大型桥梁结构的先河,该项目同时为市建委2000年重点攻关项目,在为天津市市政建设取得宝贵经验的同时向国内桥梁的设计提供一些思路。

主跨588 m非对称矮塔公铁两用斜拉桥设计研究

商合杭铁路芜湖长江公铁大桥受建设条件限制,主桥设计为主跨588m的非对称矮塔斜拉桥。主梁采用双层桥面箱—桁组合结构钢梁,下层铁路桥面为钢箱结构,上层公路桥面为密横梁体系的正交异性钢桥面板结构。该主梁结构具有强箱弱桁的受力特性,解决了该桥塔矮、索平以及主梁水平轴力大的问题。斜拉索采用抗拉强度2000MPa的高强度锌铝合金镀层平行钢丝拉索,以承受高达1.5×10^4kN的斜拉索轴力。将斜拉索锚固于主梁下弦,使斜拉索获得相对较大的倾角从而提高结构体系刚度。芜湖侧桥塔墩基础采用平面尺寸为65m×35m的大型设置沉井基础,克服了该侧桥塔墩基础深水、裸岩的困难建设条件。

基于25%偏置碰撞工况下2000 MPa级热气胀成形A柱的轻量化研究

基于正面25%偏置碰撞工况,通过建立数学模型进行仿真分析,以2 000 MPa级热成形钢替代A柱1 500 MPa级热成形钢,对于材料结构成形方式以热气胀成形方式替代传统热成形方式,在某车型A柱结构上实现了轻量化设计。通过小偏置碰撞性能模拟分析,得出A柱使用2 000 MPa级热成形钢方案满足性能要求;通过成本对比分析,由于零件数量的减少,A柱使用2 000 MPa级热气胀成形整体方案的单车成本及零件质量均有下降。分析结果表明,基于2 000 MPa级热气胀的A柱轻量化设计方案具有可行性,可实现单车成本降低10.51元,与原A柱相比质量降低27.5%,具有良好的经济效益及轻量化效果,同时应用热气胀成形方法减小了A柱腔体截面,使A柱障碍角减小22.2%,有效改善了A柱视野盲区。

OVM（A）型锚具的研制

本文介绍2000MPa级钢绞线锚具的研究，分析、试验情况、主要性能通讯初步的工程使用。通过有限元分析、应变测试等方法分析锚具组件的受力状态，通过大量的试验对锚具不断改进；采用新的热处理工艺提高锚具的性能。研制出的锚具可靠锚固2000MPa级及其以下级别的钢绞线，并具有高抗疲劳性能（疲劳试验应力幅达120MPa），同时与现有一般锚具相比，结构更紧凑、轻巧。

基于2000 MPa热成形钢的A柱轻量化设计

为实现车身轻量化,研究2000 MPa热成形钢在A柱结构上的应用可行性。基于正面25%偏置碰撞工况,以2000 MPa热成形钢替代1500 MPa热成形钢,在某车型A柱结构上进行了轻量化设计。通过小偏置碰撞性能模拟分析,得出2000 MPa热成形钢方案满足性能要求;通过成本对比分析,由于零件数量的减少,2000 MPa热成形整体方案的单车工装费用及成本均有下降。分析结果表明,基于2000 MPa热成形钢的A柱轻量化设计方案具有可行性,可实现17.4%的减重效果,并具有良好的经济效益。

大跨径悬索桥2 000 MPa主缆索股性能试验研究

近年来,悬索桥向更大跨径及更高荷载发展,主缆索股钢丝强度提升至2000 MPa。为充分了解2000 MPa主缆索股的使用性能,采用室内试验方法,对抗拉强度为2000 MPa的主缆索股进行了静动载试验、抗滑移试验及抗腐蚀试验。综合试验结果表明:1)2000 MPa主缆索股在达到破断荷载时,索股极限延伸率、钢丝断丝率及效率系数均满足规范要求,锚具结构及强度合理;2)经200万次疲劳试验后,索股断丝为0,疲劳后的拉伸试验效率系数超过95%;3)3组索夹抗滑移试验所测的抗滑摩阻系数均大于0.3,大于规范取值0.15;4)锌铝合金镀层的防腐技术提高了主缆索股的抗腐蚀寿命,经抗腐蚀试验测得的抗腐蚀寿命为镀锌钢丝的2倍。2000 MPa主缆索股的性能试验为悬索桥的更高强度主缆应用奠定了基础。

2000 MPa热成形车门防撞梁开发与性能研究

为了满足纯电动汽车车身的轻量化需求,采用新型2000 MPa热成形钢替代传统22Mn B5进行车门防撞梁的轻量化设计。为验证2000 MPa热成形车门防撞梁的应用可行性,采用LS-DYNA软件对整车进行侧面碰撞仿真分析,结果显示碰撞侵入量、侵入速度和关键零部件的塑性应变均符合设计要求。经热冲压仿真分析,2000 MPa热成形车门防撞梁符合工艺要求,软模和硬模阶段研究了不同的加热设备和工艺参数对2000 MPa热成形车门防撞梁组织和拉伸力学性能的影响,结果显示加热温度930℃,保温时间300 s和330 s,转移时间约12 s,可实现热成形后的抗拉强度≥2000 MPa的性能目标。将前后车门防撞梁分别置于万能试验机上进行零件三点弯曲性能检测,结果显示前车门防撞梁三点弯峰值力大于25 kN,后车门防撞梁三点弯峰值力大于29 kN,远高于10.01 kN的设计目标值。经过2000 MPa热成形车门防撞梁和车门内板的点焊工艺参数优化和连接设计优化,满足了前后车门系统的开闭耐久性能要求。在保证整车侧碰安全性能的情况下,2000 MPa热成形车门防撞梁比采用传统22Mn B5质量减轻11.7%,实现显著的轻量化效果。

高强度大桥缆索用盘条生产现状分析

最近5年,大桥缆索用镀锌钢丝抗拉强度有了大幅提高,从1 770MPa级、1 860 MPa级、1 960 MPa级到目前的2 000MPa及以上级别,扭转指标有了颠覆性的改变,从之前的几转到目前的十几转、二十几转。论述了国内外钢铁企业生产大桥缆索镀锌钢丝用盘条的不同现状。从成分设计、生产工艺流程、盘条韧化处理方式和组织特点等方面进行阐述,讨论了国内外不同生产工艺特点及发展趋势,为中国大桥缆索镀锌钢丝用盘条的生产提供理论支持。

微合金化2000 MPa热成形钢的析出相热力学计算与强韧性

通过热力学计算软件Thermo-Calc计算了2000 MPa热成形钢的平衡相图、各相的析出温度、相中的元素含量、碳化物在不同温度下的长大规律以及不同Nb、V含量对其碳化物析出温度和析出量的影响规律。选定特定成分,利用50 kg真空炉进行了熔炼,并进行热轧和冷轧,利用平板模具淬火的方式模拟热成形工艺并进行了力学性能检测和三点弯曲性能检测。利用场发射扫描电镜和EBSD对组织进行了表征。结果表明,Nb、V微合金化2000 MPa热成形钢中的碳化物主要有NbC和VC,析出温度分别在1150℃以上及880℃以上,且其析出温度分别随着Nb和V含量的升高而升高。平板模具淬火后热成形钢板的抗拉强度超过2000 MPa,伸长率超过8%,拉伸断口为韧性断口,且三点弯曲角度超过66°。SEM和EBSD的结果表明,马氏体组织由马氏体束(packet)、马氏体块(block)和马氏体板条(lath)组成,原奥氏体晶粒约为10μm,且马氏体块的尺寸<5μm,马氏体块内部由马氏体板条组成,马氏体板条间为不连续的小角度晶界,晶界的取向差大部分小于5°。细小的原奥氏体晶粒和马氏体块组织是微合金化2000 MPa热成形钢具有高强度、高塑韧性的主要原因。