非对称钢结构系杆拱桥静载试验研究

桥梁静载试验通过分析桥梁的工作状况并检测其整体的施工质量和力学性能,以保障桥梁的安全运营。文章阐述了荷载试验加载原则、测点布置、方案设计等内容,并通过一座非对称全钢结构系杆拱桥的静载试验,分析拱肋、钢纵梁、吊杆在各工况试验荷载作用下的强度、刚度、抗裂性能,同时分析并比较实测值和理论值,确定该桥在试验载荷下的真实受力状况,为此类非对称钢结构系杆拱桥梁受力性能的测试和计算提供参考依据。

纵向框架连接系对露顶式弧形钢闸门静动力特性影响分析

弧形钢闸门是水利枢纽中重要的泄水建筑物,根据事故案例发现弧形钢闸门多因支臂失稳而发生破坏,布置支臂连接系在一定程度上可以增强闸门稳定性,但目前连接系种类众多且无明确规范布置方法。以露顶式三支臂弧门为研究对象,采用CAD-CAE联合仿真的数值模拟方法综合探究了不同形式连接系对该闸门静动力特性的影响。结果表明:连接系的布置可以显著提高闸门刚度,改变闸门结构应力分布,降低最大应力;支臂内部腹杆和斜杆对闸门静动力特性提升效果显著,应进行优先布置;在数值模拟中支臂连接系等构件对模拟结果影响较大,采用空间有限元法对弧形闸门支臂校核时应尽量避免对支臂连接系进行过度简化。研究成果对弧形钢闸门支臂连接系布置及有限元计算具有一定参考意义。

锌钙系复合磷化膜的制备及其对16Mn钢腐蚀防护性能的影响

通过磷酸盐沉淀结晶过程将聚四氟乙烯(PTFE)颗粒引入锌钙系磷化膜中获得锌钙系复合磷化膜,并研究PTFE颗粒分散液添加量和搅拌速度对锌钙系磷化膜的微观形貌、化学组成、PTFE颗粒含量、厚度以及对16Mn钢的腐蚀防护性能的影响。结果表明:改变PTFE颗粒分散液添加量或搅拌速度制备的不同锌钙系复合磷化膜晶粒大小较均匀,但是呈散乱无序状堆积,PTFE颗粒附着在晶粒表面并填补晶粒间孔洞,起到阻挡腐蚀介质并阻碍腐蚀反应的作用,明显提高锌钙系复合磷化膜的耐腐蚀性能。当搅拌速度为300 r/min时,添加25 mL/L PTFE颗粒分散液制备的锌钙系复合磷化膜晶粒表面附着较多PTFE颗粒,并且颗粒呈较均匀分散状态很好的填补晶粒间孔洞。该复合磷化膜含有Zn、Ca、P、O、C和F元素,PTFE颗粒的含量和厚度分别达到4.1%、12.4μm,具有最高的电荷转移电阻8528Ω·cm^(2)和低频阻抗值6015Ω·cm^(2),表现出优异的耐腐蚀性能,使16Mn钢的腐蚀防护性能明显优于常规锌钙系磷化膜。

一系钢簧断裂原因分析与高频激励试验研究

为分析某型号动车组一系钢簧断裂的原因,对装配有该钢簧的转向架进行高频激振试验,结合有限元仿真计算,确定钢簧具有72 Hz的固有频率。绘制钢簧频响特性曲线发现,72 Hz频率下的应力幅值约是其余频率激励下的30倍。计算线路枕跨冲击频率,分析得出该型号动车组钢簧发生断裂原因是列车以155 km/h时速运行时会受到来自轨枕的71.7 Hz的冲击,此频率与钢簧扭转模态频率接近,钢簧发生共振,长此以往导致钢簧断裂。

地铁车辆一系钢弹簧断裂研究

针对昆明地铁车辆转向架频发一系钢弹簧断裂问题,对一系钢弹簧断口进行宏观与微观检查,并测量一系钢弹簧硬度,同时开展轮对径跳值测量以及不圆度测试。为进一步发现一系钢弹簧各应力之间关系,在一系钢弹簧上安装振动传感器及应力片,于正线开展振动测试,根据测试数据进行强度校核,结果显示镟修前一系钢弹簧动应力无法满足疲劳强度要求,而镟修后动载荷系数改善明显,一系钢弹簧断裂次数显著下降。基于分析结果,提出严格控制镟修间隔,降低一系钢弹簧动应力水平,延长一系钢弹簧使用寿命。最后,总结地铁车辆偏置式一系钢弹簧断裂的主要原因与改善措施,并建议在设计选型阶段需提高一系钢弹簧疲劳强度与固有振动频率,以减少断裂情况发生。

淄博孝妇河钢箱系杆拱桥总体设计

昆仑桥位于山东淄博市孝妇河,原桥由于年代较久且部分功能已无法满足现行标准,为融入当地文化,拟新建一座钢箱系杆拱桥,跨径布置为(7.125+33.75+7.125)m。新桥采用双向6车道布置,钢系杆外侧设置2~3 m变宽人行道。为适应桥面板双向受力且横向为主的受力特点,选用轻柔的密横梁正交异性钢桥面板体系。总体设计合理。主要阐述新昆仑桥的设计特点、构件连接、各关键工况钢构件验算与主要计算成果,并简要介绍施工要点。

大跨度钢桁架系杆拱桥钢锚箱优化设计

系杆拱桥是一种常用的结构体系,具有受力合理、用材经济、施工方便、造型优美等优点。其中,钢桁架系杆拱桥跨越能力大,近年来在我国得到了广泛应用。索梁锚固结构是大跨度钢桁架系杆拱桥的关键部位。为研究钢锚箱结构的受力性能,以湖南省株洲市清水塘大桥为工程背景,应用有限元分析软件ANSYS建立了包含锚箱结构的系梁节段模型,并对其进行了计算分析。研究结果表明:吊点隔板与锚箱底板连接处受力最不利。通过调整吊点隔板与锚箱底板连接处的构造参数,并对计算结果进行对比分析,得到了吊点隔板受力的最佳构造尺寸,据此优化了设计方案,相关研究和设计成果可为今后同类型钢锚箱的研究分析及设计提供借鉴。

CaF_(2)-Al_(2)O_(3)-CaO渣系对H13热作模具钢电渣锭冶金质量的影响

模具钢的组织与性能是影响模具使用寿命的关键因素。电渣重熔是目前高端模具钢锭生产的主流工艺,而渣系对电渣锭的纯净度、夹杂物水平和成分偏析等均有较大影响。本研究设计了3种不同配比的CaF_(2)-Al_(2)O_(3)-CaO渣系,利用金相显微镜、扫描电子显微镜等检测手段研究了渣系对电渣锭脱硫率、气体含量、带状组织和冲击功等的影响,并分析了不同渣系生产的H13钢电渣锭组织与冲击性能。结果表明,使用48%CaF_(2)-23%Al_(2)O_(3)-23%CaO和38%CaF_(2)-28%Al_(2)O_(3)-28%CaO渣系生产出的电渣锭的夹杂物水平高,且钢中各类夹杂物评级均低于0.5级。采用38%CaF_(2)-28%Al_(2)O_(3)-28%CaO渣系生产的H13钢电渣锭,成分偏析和带状组织减少,横向无缺口冲击功达到384.67 J。

下承式钢箱系杆拱桥顶推施工关键结构设计

以下承式钢箱系杆拱桥顶推施工为例,讨论了大跨度钢拱桥顶推施工方案,结合工程经验对临时支墩、主墩旁托架及拱肋拼装排架等关键结构进行结构设计,并采用有限元方法对其进行结构强度及稳定性计算,通过计算表明结构既不会发生强度破坏也不会发生失稳,从而佐证结构设计的合理性。为同类型工程提供借鉴和技术参考。1工程概况1.1工程简介某右汊主航道桥为(110m+180m+110m)三跨下承式钢箱系杆拱桥。主跨淮河主航道,水域宽度350m,其中128#墩位于漫滩上,129#、130#位于河道中心,131#位于淮河岸边。主桥采用双向六车道,全宽42m,全桥用钢量约13000多吨。

65Mn钢LF精炼渣系优化及工业试验

为了研究适合高洁净度高碳钢的LF精炼渣渣系,通过FactSage热力学软件计算精炼渣碱度(R)、(CaO)/(Al_(2)O_(3))对精炼渣熔点的影响,得出最合适的精炼渣成分。根据热力学计算的精炼渣成分,降低原有渣系的钙铝比,并将优化的渣系成分用于65Mn钢工业试验。结果表明:优化后的精炼渣系成分质量分数为CaO52%~58%、Al_(2)O_(3)28%~33%、SiO_(2)8%~12%、MgO5%~7%、R=4~6、(CaO)/(Al_(2)O_(3))=1.5~2;使用该渣系进行工业试验,LF出站时的T.[O]可达7×10^(-6)~13×10^(-6),RH出站时的T.[O]可达6×10^(-6)~12×10^(-6);钢中全氧质量分数基本可控制在10×10^(-6)内;65Mn钢卷中的B类细系夹杂均不大于1级,达到高级优质钢要求。

喷丸强化对Cr-Ni-Mo系高强钢的摩擦磨损性能影响

采用喷丸强化对Cr-Ni-Mo系高强钢进行强化处理,利用销盘式摩擦磨损试验机考察了喷丸前后试样的摩擦磨损性能,研究了喷丸强化对Cr-Ni-Mo系高强钢试样的表面形貌、微观结构、显微硬度、残余应力和摩擦磨损特性的影响,进一步揭示了销盘接触摩擦过程中喷丸处理的强化机理.结果表明:喷丸强化在材料表层形成了塑性变形层并产生了位错区域,但提高了表面粗糙度;随着喷丸气压和覆盖率的增加,试样的表层显微硬度和表面残余压应力值显著提高;同时,喷丸试样表面形成的冲击弹坑改善了接触界面润滑效果,喷丸试样的摩擦系数由未处理试样的0.073最大降至0.023,其磨损率由1.25×10^(-5)mm^(3)/(N·m)最大降至0.81×10^(-5)mm^(3)/(N·m),平均摩擦系数最大降低68.49%,磨损率最大降低了35.20%;此外,原始试样的磨损机理为犁沟,喷丸试样主要为犁沟、氧化磨损和黏结磨损.

大跨度钢箱系杆拱桥主拱钢-混结合段受力分析

为明确大跨度钢箱系杆拱桥主拱钢-混结合段的力学性能,以西双版纳澜沧江黎明大桥为研究对象,利用有限元软件建立钢-混结合段局部精细化模型,分析钢-混结合段在不同荷载作用下构件整体及关键部位的变形与应力分布。结果表明:钢-混结合段应力传递平顺,在偏压工况作用下,结合段混凝土最大压应力为25.22 MPa,钢拱肋Von-Mises应力最大值为145.36 MPa,均小于材料容许值,满足结构设计要求;钢-混结合段内各部位变形过度均匀,混凝土拱肋最大变形为0.94 mm,钢拱肋最大变形为3.46 mm,钢-混结合段拱肋的结构刚度与变形均满足要求。在轴压工况作用下,其应力值较偏压工况模型小12.34%~16.10%,其位移值较偏压工况模型小14.29%~19.61%。通过典型工况模型计算结果,为同类型构件实体模型计算提供参考;同时,为解决钢-混结合段内关键截面存在的应力集中问题,本项目采用了锚杆交替锚固的形式,可为同类型结构的设计与施工提供参考。

轨道不平顺对地铁车辆一系钢弹簧寿命的影响

为研究轨道不平顺对地铁车辆一系钢弹簧寿命的影响,针对国内某地铁线路进行了轨道不平顺测试、一系钢弹簧振动响应测试、一系钢弹簧安装座振动特性测试,测试结果表明轨道不平顺通过频率与一系钢弹簧固有频率相吻合是影响一系钢弹簧寿命的原因。对一系钢弹簧进行应力测试,并基于测试结果进行疲劳寿命分析,结果表明:通过优化行车速度的方法避免轨道不平顺通过频率与一系钢弹簧固有频率吻合,可有效延长一系钢弹簧的使用寿命。

变电设施用钢与7系铝合金的盐雾腐蚀及力学性能衰减研究

在海洋及化工厂附近等强腐蚀环境中,钢材的腐蚀一直是严重缩短电力设施服役寿命的关键问题之一。为了解决这一问题,提出利用高强度7xxx系铝合金替代输变电设备用钢的构想,采用室内加速模拟试验,以5%NaCl盐雾腐蚀环境模拟海洋大气环境,结合拉伸试验和微观组织观察对比分析了变电设施用Q345钢和7075铝合金2种材料在不同腐蚀时间(7,21,42 d)后的力学性能衰减和表面腐蚀形貌变化规律,再利用腐蚀失重法、计算机模拟方法等,对比研究了2种材料在相同的腐蚀环境和载荷下的力学性能。结果表明,在5%NaCl盐雾腐蚀环境中,随盐雾腐蚀时间的延长,2种材料均出现了力学性能衰减的趋势,而且Q345钢的最高抗拉强度衰减率(24.58%)是7075铝合金的(3.00%)8倍。2种材料的腐蚀速率均呈先增后减的趋势,Q345钢的平均腐蚀速率[0.030 g/(m^(2)·d)]是7075铝合金[0.002 g/(m^(2)·d)]的15倍左右。相同腐蚀周期时,Q345钢的腐蚀坑比7075铝合金的尺寸更大更深,导致在相同的外载荷下Q345钢中由腐蚀坑引起的应力集中程度显著高于7075铝合金。因此,理论上可用7075铝合金代替Q345钢作为电力设施构件基体材料。

轧后冷却工艺对Si-Mn-Cr-Ni-Mo系超高强钢组织性能的影响

采用热轧后间断淬火+回火(IDQ+T)和在线配分(DQP)两种不同的工艺对Si-Mn-Cr-Ni-Mo系中碳低合金钢进行处理,利用SEM、XRD、EBSD研究冷却工艺对微观组织和力学性能的影响。结果表明:两种工艺下均得到板条马氏体和残留奥氏体的组织。经过轧后间断淬火+回火(IDQ+T),随淬火终冷温度升高,马氏体板条粗化,碳化物尺寸增加,残留奥氏体含量增加,强度降低,伸长率升高,韧性先升高后降低。组织中的粗大马氏体板条和尺寸较大的碳化物会降低韧性。在线配分(DQP)工艺得到的残留奥氏体含量最高,分布也更均匀,因此其伸长率和冲击功均明显增加,但残留奥氏体量增加同时会降低钢的强度,对屈服强度的影响最明显,导致屈强比降低。DQP处理实验钢的综合力学更优,抗拉强度超过1500 MPa、屈服强度超过1000 MPa,伸长率大于16%,-20℃冲击功达到26.8 J。

较大宽跨比下承式钢系杆拱桥施工监控技术研究

桥梁施工的控制是桥梁施工技术中重要的环节之一。本文以某钢箱系杆拱桥工程项目为例,利用Midas/Civil有限元分析软件,对下承式钢箱系杆拱桥进行建模分析。对施工过程中的结构内力和位移等进行监控,对比理论数据与实际监控数据,控制拱桥的施工过程在允许的误差范围内。研究表明,模拟计算数据与实际监控数据在允许的误差范围内,为现场的施工提供了一定的理论依据。

建筑用16Mn钢表面制备锌系复合磷化膜及其耐腐蚀与抗污染性能

在建筑常用的16Mn钢表面制备锌系复合磷化膜,研究了磷化液中TiO_(2)颗粒分散液添加量对锌系复合磷化膜的结合力、表面形貌、TiO_(2)颗粒含量、厚度、耐腐蚀性能及表面抗污染性能的影响。结果表明:锌系复合磷化膜与16Mn钢基体结合紧密,晶体间空隙被TiO_(2)颗粒不同程度填充。TiO_(2)颗粒分散液添加量为15 mL/L时制备的锌系复合磷化膜晶体表面附着很多TiO_(2)颗粒并呈良好分散状态,厚度约为9.2μm,静态接触角接近125.0°,其电荷转移电阻和低频阻抗值较16Mn钢分别提高了约2.7倍、2.4倍,对亚甲基蓝的降解率达到26.1%。原因归结为该锌系复合磷化膜表面具有较强的疏水作用,TiO_(2)颗粒填充晶体间空隙有效地抑制了电化学腐蚀且吸收紫外光能力增强,从而表现出良好的耐腐蚀与抗污染性能,能够为16Mn钢基体提供更好的保护作用,同时有效防止16Mn钢表面污染。

8620系齿轮钢300 mm×340 mm铸坯宏观偏析改善

通过使用拉矫机在铸坯凝固前沿压出的点状裂纹推算出8620系齿轮钢(/%:0.18~0.24C,0.18~0.32Si,0.65~1.0Mn,0.45~0.55Cr,0.50~0.80Ni,0.15~0.25Mo,≤0.025P,≤0.020S)300 mm×340 mm连铸坯经过每一台拉矫机处铸坯的坯壳厚度(点状裂纹法),以此数据代入并校准铸坯凝固模型,计算出铸坯中心固相率,并设计压下量参数,采用第5、6、7、8共4台拉矫机进行压下,压下量分别为2、3、5、4 mm,总压下量共14 mm,试验后,在铸坯和轧材试样上钻孔进行碳硫分析。结果显示,和未经轻压下的铸坯相比,8620系齿轮钢铸坯碳偏析指数0.97~1.03的比例由原工艺的83.5%提升至94.2%,轧材碳偏析指数0.97~1.03的比例由原工艺的91.5%提升至98.8%,低倍试样原位分析致密度由0.899 9提升至0.976 9,疏松度由0.100 3降低至0.017 8,铸坯成分偏析和致密度有所改善。

45钢LF炉渣系研究

通过45钢LF炉精炼渣工业试验,介绍了45钢渣系成分设计、工艺过程控制和造渣料加入量的测算方法;分析了精炼渣中各成分含量对钢水脱硫、脱氧效果的影响。试验证明,45钢LF炉精炼渣质量分数控制在CaO:45%~55%;SiO_(2):10%~20%;Al_(2)O_(3):15%~25%;MgO:8%~10%;碱度R:2.5~3.5;w(FeO)+w(MnO)<2.0%范围内,钢水脱硫率高、脱氧效果好、吸附夹杂物能力强,可满足45钢高质量生产。

异型单肋双索面人行钢拱桥吊杆张拉方案研究

为实现异型人行拱桥梁施工各阶段合理受力状态,需探索合理的吊杆张拉方案。以云溪桥-异型单肋双索面人行钢拱桥为研究对象,根据桥梁自身特点确定出吊杆张拉方案的合理性原则和多种吊杆张拉方案,建立桥梁有限元模型进行桥梁施工阶段分析,采用正装迭代法得到各施工阶段的吊杆张拉控制力,探讨多种吊杆张拉方案对桥梁主要构件施工阶段受力及变形的影响。结果表明:从拱肋受力与变形角度来看,从两边拱脚向中间拱顶顺序张拉吊杆方案对桥梁结构更有利;初始张拉双根吊杆措施更适合从中间拱顶向两边拱脚顺序张拉吊杆;同时张拉内外侧吊杆比先张拉外侧吊杆后张拉内侧吊杆更有利于拱肋、主梁受力与变形;双批次先外侧后内侧张拉吊杆使主要受力构件应力及变形峰值更小、变化过渡更为平缓,优于单批次内外侧同时张拉吊杆方案。桥梁内侧吊杆设计索力较小,不宜分批次张拉,外侧吊杆设计索力稍大,可进行二批次吊杆张拉。