书夹型钢-混组合结构在桥梁加宽中的应用研究

为避免桥梁加宽时下部结构拓宽,减少新旧桥面纵向裂缝及铺装层损伤,提出一种以钢结构立柱及护栏、书夹式钢板、高强度螺栓为主要构件,超高性能混凝土(UHPC)为铺装层的书夹型钢-混组合结构进行桥梁加宽。为评估该组合结构在运营条件下的安全性,以厦门官浔溪大桥加宽工程为背景,通过实桥现场静载试验研究水平荷载作用下书夹型钢-混组合结构的力学性能,并与数值仿真结果进行对比,验证试验结果的可靠性。结果表明:实测结果与数值仿真结果吻合良好;书夹型钢-混组合结构关键部位荷载~位移曲线、荷载~应力曲线呈线性变化,钢结构最大拉应力约为材料屈服强度的75%,整体结构处于弹性工作阶段;螺栓预紧力有效减少了高强度螺栓的直剪作用,降低了剪切疲劳破坏风险;采用书夹型钢-混组合结构进行桥梁加宽可有效避免下部结构拓宽,改善新旧桥面纵向裂缝及铺装层损伤,具有较好的加宽效果。

温州瓯江北口大桥施工期索夹抗滑移控制

温州瓯江北口大桥为主跨2×800 m的三塔四跨双层钢桁梁悬索桥,主跨钢桁梁采用1000 t缆载吊机大节段吊装,施工期索夹受力大、索夹螺杆紧固力损失大,索夹滑移风险高。为给施工期索夹滑移风险评估和抗滑移控制措施提供依据,在《公路悬索桥设计规范》(JTG/T D65-05—2015)索夹抗滑移系数计算公式的基础上,考虑索夹上临时荷载、主缆轴力增加引起的主缆直径变小和主缆丝股重新排列、螺杆时变效应造成的索夹螺杆紧固力损失,提出适用于大跨悬索桥施工期的索夹抗滑移系数计算方法,分析主要参数对施工期索夹抗滑移系数的影响,并评估该桥施工期索夹抗滑移风险,提出索夹抗滑移控制措施。结果表明:钢桁梁吊装过程中,索夹倾角变化大,应采用当前施工阶段索夹倾角计算施工期索夹抗滑移系数,主缆轴力增加引起主缆直径变小是造成索夹滑移的主要原因之一;该桥除主跨跨中钢桁梁节段对应索夹抗滑移系数满足规范要求外,其余索夹抗滑移系数均不满足规范要求。根据索夹滑移风险评估结果,采取紧固索夹螺杆的抗滑移控制措施,并明确了该桥索夹螺杆紧固次数和时机。该桥采取索夹抗滑移控制措施后,施工过程中索夹均未出现滑移现象。

复杂载荷下复合材料螺栓连接预紧力松弛试验研究

本研究基于疲劳试验机,自主设计了复杂载荷螺栓松动试验装置。在不同的试验参数下开展了复杂载荷作用下螺栓连接结构松弛行为试验,系统地研究振动幅值、载荷类型对复杂载荷下螺栓连接结构松弛行为的影响。通过获取螺栓连接的实时残余夹紧力和螺栓螺母相对旋转角度,并结合光学显微镜分析复合材料板表面损伤形貌,进一步揭示复合材料螺栓连接松动机理。主要结论如下:当载荷幅值越大,螺栓连接残余夹紧力下降的值越大,连接结构越容易发生松弛行为;轴向幅值增大会导致复合材料板孔周位置损伤加重,横向幅值增大则会导致复合材料板板面磨损加重;复杂载荷的载荷类型对连接结构松弛行为会产生明显影响,与静拉伸载荷相比,振动载荷对螺栓连接残余夹紧力的影响更大。

间隙补偿对复材结构螺栓拧紧过程中夹紧力的影响

航空航天领域中,复合材料结构间常存在装配间隙。本文以存在较大装配间隙的复合材料板螺栓拧紧过程为研究对象,通过理论分析与试验相结合的方式,探究不同间隙及不同垫片补偿策略对连接结构轴向夹紧力的影响。研究结果表明,液体垫片会显著影响夹紧力大小,减少垫片中液体垫片含量有助于提高连接质量。

燕矶长江大桥全焊式索夹设计与制造

燕矶长江大桥为主跨1860 m双层桥面钢桁梁悬索桥,采用四主缆布置方式,索夹用量大,对索夹轻型化、标准化制造需求迫切。提出一种全焊式索夹结构,上、下半索夹采用带肋薄钢板结构,在保证索夹筒体整体面外刚度的同时大幅降低索夹自重;螺杆采用多支点弹性连续梁体系锚固底座进行锚固,易于标准化加工制造;耳板和下半索夹采用直连式连接方式,有效解决了连接部位构造复杂、焊接变形大的问题;采用受力均匀、位移差更小的单侧2个齿合结构(采用40 mm厚钢板形式),焊接于下半索夹;索夹主体结构采用重涂装方式进行外防腐。有限元计算结果表明全焊式索夹结构设计合理。索夹采用轧制钢板滚圆机整体卷制筒体,加劲板和耳板批量焊接后再裁切为单个,制造效率大幅提升。相比铸造式索夹,全焊式索夹重量减轻约24%、制造加工成本降低18%,实现了索夹的轻型化、标准化制造需求。

海洋环境对直升机基础产品腐蚀行为影响研究

目的 研究螺栓、卡箍等直升机基础产品在海洋大气环境下腐蚀和力学性能随时间的变化规律,采用结构模拟连接件,验证直升机防护体系对基础产品的防护效果。方法 通过将螺栓、卡箍和连接件在外场暴露不同时间,在此期间定期对试验件表面状态和力学性能进行测试,分析海洋环境对直升机基础差的影响和机上防护方法的可靠性。结果 经过2a腐蚀后,螺栓表面发生了明显的腐蚀,但是腐蚀深度不大,抗拉强度维持在18.3 MPa,剪切强度从27.99 MPa下降到26.52 MPa。卡箍发生了腐蚀,橡胶材料老化严重,推出力降低80%,基本丧失锁紧性能。有涂层保护的典型连接件,表面厚度为66 mm,色差为0.3,光泽度变化1%,各项参数与未暴露时相比变化不大。结论 在海洋大气环境下,螺栓、卡箍等在未采取防护措施的情况下不建议使用,机上采用的防护措施有效,可对基体起到很好的保护作用。

玄武岩纤维锚杆加固岩体的夹持效应

新型锚杆与新型锚固体系研究在边坡锚杆支护手段优化中有广阔前景。通过玄武岩纤维复合筋材替代传统钢锚杆,将隧道锚夹持效应进行拓展,提出交叉式布置玄武岩纤维锚杆锚固体系,推导交叉式锚杆锚固体系界面荷载的控制方程,并对该结构的加固岩体的加固效果进行有限元分析。结果表明:交叉式锚杆中部受到夹持效应影响,锚-岩界面应力达到峰值,带动周围岩体共同承受拉拔荷载。荷载响应初期锚杆夹持效应并不明显,当锚杆进入非线性位移阶段时,交叉式锚固体系的夹持效应发挥作用,使得该阶段锚固体系的承载能力相较于传统平行锚固体系大幅度提升。交叉式锚杆锚固角对该锚固体系的极限承载能力有较大影响,在工程设计时应进行优化分析确定优势锚固角。

基于超声双波法的螺栓紧固力在线测量

为了保证螺栓处于稳定的连接状态,螺栓上需要施加一定大小的紧固力。现阶段,在役螺栓紧固力的测量仍是一个技术难题。提出了利用超声横波、纵波的双波声时比值法测量螺栓紧固力,并进行了测量验证,结果表明:双波法有较高的检测精度。研究了影响双波法测试精度的因素,提出了温度修正系数以补偿温度对螺栓紧固力测量的影响。该方法实现了在役螺栓紧固力的测量,具有较高的工程应用价值。

航空零件标准模块化装夹工装的设计与应用

批产零件加工效率的提升主要取决于两个因素,一是零件自身工艺方案的持续优化改进,二是辅助性生产工装的使用。现从装夹工装的角度出发,通过设计并自制标准孔距的通用装夹工装,规范约束零件工艺方案中的定位工艺孔及装夹螺栓孔间距,推动工艺编制与实际零件装夹工艺的有机结合,实现同一图号多个零件或是不同图号但满足标准孔倍距的零件同时装夹、一起加工,提高线下装夹能力,避免单机单装,减少不必要的占机装夹等时间,延长刀具的有效切削时间,从而大幅提高批产零件的加工效率。

挖掘机托链轮支座设计探究

托链轮的夹轴式安装是挖掘机行业内的主流安装方式,但其安装所需夹紧力以及螺栓规格的选择更多的依靠经验。本文通过对挖掘机托链轮各工况下的受力进行分析,推导出托链轮安装所需夹紧力的计算公式。结合支座的有限元分析,确定了螺栓预紧力的下限值;并反推出所需螺栓直径的下限值。将此方法应用于某13吨机型的设计中,经2000小时可靠性试验无问题;为此类夹轴式托链轮夹紧力的确定及安装螺栓规格的选择提供了理论依据。

环槽铆钉连接副抗腐蚀性能及夹紧力群铆试验研究

环槽铆钉连接副具有抗腐蚀性能好、夹紧力稳定性高等优点,为给环槽铆钉连接副在桥梁工程中的应用提供参考,以采用环槽铆钉的钢桁梁桥——廊坊市光明道立交桥为背景,对环槽铆钉连接副抗腐蚀性能及群铆效应对夹紧力的影响进行研究。分析环槽铆钉连接副工作原理和抗腐蚀机理,通过中性盐雾试验研究不同腐蚀时间下环槽铆钉连接副的抗腐蚀性能,并与传统高强度螺栓进行对比,采用群铆顺序试验研究环槽铆钉连接副在桥梁节点全数量铆接中群铆效应对夹紧力的影响。结果表明:在中性盐雾试验中环槽铆钉连接副的铆钉与套环配合区域几乎无锈蚀,环槽铆钉连接副较高强度螺栓连接副表现出更优异的抗腐蚀性能;群铆顺序试验中环槽铆钉连接副夹紧力衰减约1.48%,具有优异的夹紧力稳定性,满足钢结构桥梁节点对紧固件的要求;环槽铆钉可采用从节点中心向另一端逐步铆接的顺序。

微型夹持式FBG测力锚杆应变测试原理及其应用研究

为解决光纤光栅应变传感器在锚杆应力测试中存在存活率低、工艺要求高等问题,自主设计了微型夹持式光纤光栅(FBG)测力锚杆,建立了应变灵敏度理论分析公式。通过室内锚杆拉伸试验,验证了微型夹持式光纤光栅测力锚杆具有很好的应变测试性能和应变灵敏度,且应变灵敏度与初始灵敏度的比值与理论计算一致,并可根据需要调整测试。现场应用试验结果表明:该微型夹持式光纤光栅测力锚杆力学测试的现场适应能力强,较准确地监测了锚杆杆体的受力变化过程。微型夹持式光纤光栅测力锚杆为隧洞锚杆应力监测提供了便捷、可靠的技术手段,监测成果可为锚杆支护设计提供可靠依据。

反应堆压力容器主螺栓螺母全自动清洗设备

设计一种反应堆压力容器主螺栓、螺母同步全自动清洗设备,可以实现核电站压力容器主螺栓、螺母的拆卸、清洗,风干、上油及回装等功能。设备采用卧式结构,通过螺栓倾翻机构将立式螺栓置于水平位置,通过螺栓辅助支撑机构、螺母快速拆卸和安装机构拆卸螺栓上的螺母,以及螺栓、螺母同步全自动清洗、风干和上油工作。采取自动和手动两种控制模式,可以实时切换。设置安全保护功能实现异常状态下应急控制,保护螺栓、螺母不受损伤。

大型薄壁铝板加工工艺研究及应用

针对大型薄壁铝板类零件外形尺寸大,厚度薄,工件刚性差,加工和起吊易变形,复杂孔系加工制造精度控制难度极大的问题,通过改进装夹、选用合适的切削刀具及切削参数等新工艺流程,将大型薄壁铝板的变形量控制在0.5 mm,孔系精度控制在0.1 mm内,较好地满足了设计要求。

基于小波包-神经网络方法的支撑座连接螺栓松动损伤诊断的实验研究

在某导弹支撑座模型宽带随机振动实验的基础上,针对其连接螺栓松动所产生的支撑座结构响应的非平稳特性,采用小波包分析的方法得到缩减的信号特征;然后利用BP神经网络的模式分类功能,进行了螺栓松动程度的损伤识别研究。实验结果表明,小波包结合神经网络的方法可以有效地识别该支撑座连接螺栓的松动程度。

基于高斯回波包络模型的悬索桥索夹螺杆轴力识别

为有效评估悬索桥索夹螺杆轴力的损失程度,提出一种可实现数据自诊断的索夹螺杆轴力超声识别方法。该方法对螺杆超声回波包络进行高斯建模,提取回波声时,并根据模型确定系数剔除异常信号;进行螺杆标定试验,确定标定螺杆应力系数和温度系数,得到螺杆轴力计算公式,并进行螺杆轴力识别。结果表明:回波中心频率为3.5~4.0 MHz时高斯回波包络模型的稳定性和可靠度较好,可将高斯回波包络模型确定系数小于0.9的实测信号作为异常信号进行剔除,实现实测数据质量的自诊断;螺杆轴力与声时差线性关系明显;基于高斯回波包络模型可实现索夹螺杆轴力自动识别与实测数据质量自诊断,轴力识别误差均在1.1%以内。

短螺栓型膨胀式自应力灌浆卡箍滑动承载力试验研究

对短螺栓型膨胀式自应力灌浆卡箍的滑动承载力进行了试验研究,首先从自应力产生机理介绍了短螺栓型灌浆卡箍结构,分析了这种结构的特点和优越性,然后在不同膨胀剂掺量和长细比下进行了这种卡箍试件的滑动承载力测试。试验结果表明：滑动承载力随着膨胀剂掺量的增加线性增加;在长细比为1.02~1.67的范围内,滑动应力差异不大,但当长细比增加到3.33时,滑动应力明显降低;而且短螺栓型膨胀式自应力灌浆卡箍比近似结构尺寸的传统长螺栓型卡箍能提供更大的滑动应力。试验结果为短螺栓型膨胀式灌浆卡箍的工程应用提供了一定的设计依据。

沿海城市电网户外用线夹与螺栓耐蚀性研究

介绍了对线夹与螺栓试件进行的盐雾试验、亚热带海洋性气候条件下的加速试验和表面防锈油脂动态湿热试验,以评估其材质与表面处理工艺。试验结果建议在近海边站或输电线路选用40Cr低合金钢作为基材并进行达克罗(2涂2烘)处理的螺栓,离海较远的站或线路可选用以Q235为基材并进行达克罗(2涂2烘)处理的螺栓。

快卸卡箍螺栓断裂原因分析

通过断口形貌观察、X射线能谱分析、金相检验和硬度检测等试验方法,对某燃油供油导管快卸卡箍螺栓的断裂原因进行了分析,并与螺栓冲击断口和氢致疲劳断口进行了比较分析。结果表明:该快卸卡箍螺栓断口特征与冲击断口和氢致疲劳断口明显不同,其断裂性质为应力腐蚀断裂,裂纹起源于螺栓光杆段的侧表面;螺栓表面加工粗糙且没有防护对裂纹的萌生有一定的影响。对螺栓表面进行防腐处理可有效避免该类故障的再次发生。

变自由度螺栓夹紧机构设计及试验研究

为解决水下石油管道法兰连接机具20个螺栓的夹紧定位难题,运用变自由度机构构型设计方法,设计了变自由度螺栓夹紧定位机构,并对其不同工作阶段的不同功能结构进行分析,实现了成组螺栓的夹紧与释放。运用动力学仿真软件ADAMS建立螺栓夹紧机构的多体动力学模型,并对螺栓的夹紧过程进行动力学仿真,得到各螺栓的受力曲线,仿真结果表明,成组螺栓受力均匀,满足螺栓夹紧定位需求。研制了螺栓夹紧机构试验样机,进行了螺栓夹紧定位与释放试验,结果表明,螺栓夹紧机构能可靠地夹紧与释放螺栓,并能保证成组螺栓的定位精度,螺栓能成功引入螺母,验证了螺栓夹紧机构设计的合理性。