Mechanic Analysis of the Key Node in Steel Truss Bridge

Steel truss bridges are frequently used in bridge engineering because of their good ability of spanning capacity, construction and light self-weight. Main trusses are the critical component of steel truss bridge and the main truss are made of truss members linked by integral joints. This paper presents the mechanic performance of key joints, and the codified design of joints in steel truss girders according to the latest European norms. The results showed that the fatigue resistance of welded joints evaluation is necessary to predict, detect, and repair the crack in time for the safety service life of the bridge. The stresses of integral joint are greater than that of truss members;the stresses in the center area of the integral joint are greater than the stress at the edge.

钢梁现浇混凝土钢筋桁架楼承板施工技术研究

结合新疆宝能城二期二标段公寓、酒店、商业主体工程实际,对钢筋桁架楼承板施工技术进行总结。通过施工技术创新有效提高楼承板起吊、安装、混凝土浇筑的施工质量及施工效率。该技术方案具有良好的经济、技术及社会效益,可广泛推广至类似工程中应用。

钢箱梁桁架式纵隔板疲劳开裂弹性阻尼支撑处治技术

针对钢箱梁桁架式纵隔板中出现的早发性、多发性、再发性疲劳开裂病害,分析桁架式纵隔板病害原因,基于能量法,提出将端部刚接斜腹杆变为端部铰接的弹性阻尼支撑处治技术。研制弹性阻尼支撑装置(Elastic-Damping Support Device,EDSD),将斜腹杆局部切除并安装EDSD,通过EDSD中设置的弹性阻尼单元耗散外部荷载输入结构的大部分能量,保障结构在长期车辆荷载等作用下的安全性和正常使用性能。结合某斜拉桥钢箱梁桁架式纵隔板疲劳开裂处治需求,开展了该处治技术实桥应用,并对其进行有限元分析及实桥监测。结果表明:钢箱梁内斜腹杆局部改造安装EDSD后可大幅降低斜腹杆应力水平,有效降低斜腹杆疲劳易损部位开裂风险,增加疲劳寿命;安装EDSD的斜腹杆上的既有裂缝均无扩展。

楼板裂缝成因案例分析

文章从材料、人为及环境因素出发,结合裂缝平面及剖面形态特征综合分析裂缝的成因。采用资料查询、人员询问、检测复核、材料试验、建模验算等多种方法对过程推论进行佐证,形成了一整套裂缝成因的分析流程和方法。最后,结合具体工程案例开展了详细的论述,以供参考。

弹性阻尼支撑装置设计及性能试验

为克服两端刚接的大跨度钢箱梁桁架式纵隔板斜腹杆疲劳性能不足,提出一种弹性阻尼支撑装置(Elastic-damping Support Device, EDSD)。其主要原理是将已开裂斜腹杆局部切除后安装EDSD,通过端部铰接消除斜腹杆次内力,通过阻尼元件耗散斜腹杆在荷载作用下的伸缩变形能量,通过弹性元件控制桥面板竖向变形量,实现外载输入能量的合理分配。在大跨度斜拉桥正交异性钢箱梁运营期,经合理设计的EDSD可以有效消除其桁架式纵隔板斜腹杆端部疲劳裂损病害的发生。为探明EDSD的静力特征和滞回性能,制作了3个试件进行静动载试验研究。结果表明:(1)EDSD的刚度在静载加载时呈线性,约为206 kN/mm;而卸载时呈非线性,且刚度先大后小。卸载刚度值变化拐点出现在位移量±1.3 mm处,变化前后的刚度值分别约为508 kN/mm和90 kN/mm。(2)EDSD是一种与加载速率无关的非线性位移型阻尼支撑装置。(3)动载试验中随着位移幅值的增加,EDSD单位循环耗能以二次多项式规律不断增大,等效刚度以乘幂规律不断减小,等效阻尼比线形增大。(4)50 000个加载循环后的EDSD单位循环耗能比初始值下降了8%,等效刚度比初始值下降了8%,等效阻尼比基本保持不变。工程实践表明,研制的EDSD装置可有效增加纵隔板疲劳寿命,施工及维护便捷,桥梁全生命周期内的运维综合成本约为现有技术的70%。

基于BIM的钢桁梁桥裂纹病害信息数字化管理

为解决传统桥梁病害信息管理过程中数据采集过程复杂、可视化效果不佳及缺乏时间关联要素的问题,结合BIM(building information modeling)技术实现了某钢桁梁桥裂纹病害的可视化,基于可视化编程软件Dynamo研发了一种裂纹病害信息快速批量更新的方法,且将更新代码模块化;通过引入病害时间参数,创建了4D裂纹病害信息模型,实现了裂纹病害信息与三维图形在时间序列上的动态关联,呈现了裂纹的扩展规律.研究结果表明:在桥梁病害管理系统中引入BIM技术可以提升病害信息管理的效率,实现裂纹病害信息的可视化,通过4D裂纹病害信息模型的创建可以直观地对裂纹病害的发展历程加以呈现,帮助桥梁运维管理人员科学地预测裂纹发展趋势.

铁路正交异性桥面上承钢桁梁典型病害分析及加固方法研究

以铁路32 m正交异性板桥面上承钢桁梁为研究对象,对典型裂纹病害进行分类描述。利用ANSYS软件,采用板壳单元,建立空间有限元模型,开展正常条件及极端条件下力学行为分析,按照设计规范计算得到开裂位置处局部点疲劳应力幅。通过考察各典型连接细节的构造特点及受力行为,结合数值模拟结果,对各典型病害的开裂原因进行分析。针对各类病害具体特征,参考国内外钢桥病害整治方案,对正交异性板桥面上承钢桁梁进行加固改造。结果表明:焊接缺陷、面外变形及支座脱空是该类桥梁出现裂缝病害的主要原因;通过高强螺栓拼接角钢增加连接细节局部刚度可有效提高结构疲劳强度,达到结构加固改造目标。

新型双向钢筋桁架叠合板底板受力性能试验研究

装配式建筑中,钢筋桁架叠合板作为主要受力构件应用广泛,然而,其底板在工地安装前经常出现开裂现象,导致叠合板无法使用。提出一种新型双向钢筋桁架叠合板,即在传统钢筋桁架叠合板上安装横向附加钢筋支架,从而提高叠合板的抗弯承载力。为了考察安装的横向钢筋支架对叠合板底板开裂状态和受力特性发挥的作用,分别对双向钢筋桁架叠合板底板和普通单向钢筋桁架叠合板底板进行静力加载试验,得到底板的开裂弯矩、裂缝分布及跨中挠度、应变等随荷载的变化规律。研究结果表明:在相同荷载作用下,相比于传统的单向钢筋桁架叠合板,双向钢筋桁架叠合板底板的开裂弯矩更大,裂缝发展更缓慢,跨中挠度、应变均较小,双向钢筋桁架能显著提高叠合板底板的抗裂性能,有效控制裂缝的开展。

无支撑钢筋桁架混凝土叠合板受力性能试验研究

设计了4块不同形式的钢筋桁架混凝土叠合板,通过受弯性能试验,得到了挠度和裂缝的发展规律及破坏特征。试验结果表明,该板在施工阶段的挠度是板型设计的控制因素。带肋板是解决预制板施工阶段挠度过大问题的有效措施。

西安站改站房配楼跨越地裂缝连廊结构设计

研究目的:西安站改站房配楼为一跨越地裂缝的复杂连体结构,采用空间桁架连廊跨越地裂缝将两侧塔楼进行连接。本文对比了两种支座布置方案下结构沉降对连廊结构受力的影响,采用有限元分析桁架杆件及典型节点的应力状态,通过对整体结构进行大震作用下的弹塑性时程分析,确定连廊结构支座的参数要求,利用TMD系统对连廊进行减振控制以改善人致激励下的舒适度问题。研究结论:(1)对于钢桁架连廊,减少支座数量可减少两端不均匀沉降对杆件产生的次应力;(2)桁架结构设计满足中震弹性要求,杆件交汇处节点强度满足要求;(3)设置防震缝宽度为150 mm,弹塑性时程分析验算结果表明支座处最大位移量为102 mm,缝宽设计合理;(4) TMD减振系统对连廊振动加速度的控制效果达到舒适度标准的要求;(5)本研究成果可为跨越地裂缝建筑的设计提供借鉴和参考。

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。

钢桁架桥疲劳开裂防控方法研究

采用ANSYS软件建立了一个包含腹杆螺栓孔边细部裂纹的钢桁架桥三维有限元实体模型,在同条件下进行多个常见裂纹防控加固措施的仿真模拟,计算各措施下的裂纹尖端应力强度因子和裂纹扩展速率,并据此比较各种止裂措施的止裂效果.研究结果表明,三者均对裂纹扩展有较好的限制,止裂效果最好的是在裂纹尖端钻止裂孔,此方法能减小裂纹扩展量达68%;其次是通过增加并行构件改善开裂构件受力,裂纹扩展量可减少46%;而在弦杆和竖杆间添加局部连接板的止裂效果会略差,但裂纹扩展量也可减少32%.

连续钢桁架叠合梁桥面板裂缝控制技术

宁波梅山春晓大桥工程水中引桥采用3×72 m连续钢桁架叠合梁结构。连续结构钢-混凝土叠合梁设计时,重点需要解决结构墩顶开裂的问题。论述了常规钢-混凝土叠合梁控制墩顶裂缝的方法,结合春晓大桥工程实际,对其采用的控制墩顶混凝土桥面板裂缝的措施进行了论述。同时,针对采用预制混凝土桥面板结构的叠合梁墩顶裂缝计算过程进行了简要说明。该工程主要采用了调整支点高度方法,计算表明,该方法对控制墩顶裂缝宽度是有效的。

某砌体结构工程的裂缝分析

屋面采用钢屋架的1号库房,由于钢屋架与砖砌墙体的线膨胀系数的差异,升温情况下屋架连接处砌体扶壁柱柱头碎裂,降温情况下上、下柱交接处产生倒八字斜裂缝;屋面采用木屋架的2号库房,结构纵向较长,墙体无任何窗洞,且只有一层,由于受砌体干缩和温差收缩作用,纵墙面产生大量的竖向裂缝。文中详细分析以上砌体结构裂缝产生的原因,并对2号库房墙体在温度作用下的情况进行有限元模拟,提出了灌环氧水泥砂浆修补裂缝的处理措施,取得了较好的效果。

某大跨钢桁架基础施工偏差对地脚螺栓断裂的影响分析

在某大跨钢结构空间桁架施工中 ,当抗风柱安装完毕后 ,连接抗风柱与基础的地脚螺栓发生断裂。现场检测数据显示 ,该抗风柱基础施工偏差略大于允许值 ,连接抗风柱的垫板约有 1 40°倾斜。根据施工偏差的实测数据 ,分析了在垫板倾斜情况下螺栓的受力 ,并与预期正常受力进行比较评价。分析中考虑到了高强螺栓预拉力施加过程中的非线性问题。结论认为 ,施工偏差不是造成断裂的主要原因 。

某厂房屋架裂缝事故原因分析及处理

某工业厂房采用24m跨预应力折线形屋架,在屋架吊装扶直过程中,上弦部位出现裂缝。详细分析了裂缝出现的原因,采用环氧树脂压力灌浆法结合粘贴钢板法进行加固补强,取得了良好效果。

钢桁架桥梁裂纹识别的模型试验研究

通过模型试验,对钢桁架桥梁进行了裂纹识别的研究。在裂纹位置固定的情况下,以不同程度裂纹深度为工况进行了试验,测试信号经过时域分析、傅立叶谱分析和传递函数分析,得到了桥梁损伤识别的一些有益的结论。

沪通长江大桥主航道桥施工关键技术

沪通长江大桥主航道桥为主跨1 092 m的双塔钢桁梁斜拉桥。主航道桥6个桥墩均采用沉井基础,沉井上部为钢筋混凝土结构,下部为钢结构;桥塔采用钻石形混凝土结构,高330 m;主梁采用三主桁N形桁架结构。该桥施工时采取了多项关键技术:主墩钢沉井采用整体制造、充气助浮出坞浮运,定位时采用“大直径钢管桩+混凝土重力锚”锚碇系统及液压连续千斤顶多向快速定位技术施工;边墩、辅助墩钢沉井采用内部大直径钢管桩定位技术施工;沉井百米水深下的基底地形、刃脚埋深及浮土厚度采用声呐、超声波、水下机器人以及海床式静力触探系统等多种方法进行探测;在主墩基底与封底混凝土间埋置深水自平衡荷载箱,以测试主墩沉井的基底承载力;超高桥塔混凝土采用了降粘、抗裂技术施工;桥塔锚固区重型钢锚梁采用立式预制拼装、现场整体安装方案施工;钢桁梁采用大节段整体制造、架设技术施工。

北京理工大学体育馆钢结构与混凝土支墩承载力分析

北京理工大学体育文化综合馆钢结构屋盖采用了主桁架拱悬吊屋面桁架的结构形式,主拱是由钢管桁架组成的截面形式为平行四边形的圆弧拱,屋架采用由钢管组成的倒三角形曲线桁架。首先利用有限元法,分析钢屋盖在不同荷载组合工况下的内力和变形;其次对在结构中起重要作用的主桁架拱,进行弹性屈曲分析及弹塑性极限承载力分析,以评价主桁架拱承载力的安全储备;最后针对主拱混凝土支墩在施工中出现的裂缝问题,进行较为精确的数值分析,并讨论在不同荷载条件下的应力和裂缝分布。

钢桁架连续梁桥托架角钢病害成因分析及处理

宜都枝城长江大桥为公铁两用钢桁架连续梁桥,服役多年后,两主桁外侧公路托架角钢出现开裂病害。为探究病害成因,并选取合适的处理措施,采用Abaqus软件建立多层次精细化有限元模型,分析加固前、后多工况下角钢开裂部位的力学响应与托架易损点的疲劳特性。结果表明:托架竖直角钢与上弦角钢翼缘分离,局部区域发生明显的应力集中,最大等效应力为139.2 MPa;公路桥纵梁不连续,使得桥梁受载时托架发生扭转;桥面的超载现象严重,托架纵向拉应力峰值增大率达153.4%,是导致托架局部角钢开裂的重要因素。采用增大垫板尺寸、恢复竖直角钢上端的顶紧状态、在角钢裂缝两侧设置T形钢板等措施对病害处进行了处理,加固后上弦角钢最大等效应力降低62.7%,处理效果良好。