Fatigue Reliability Assessment of Correlated Welded Web-frame Joints

The objective of this work is to analyze the fatigue reliability of complex welded structures composed of multiple web-frame joints, accounting for correlation effects. A three-dimensional finite element model using the 20-node solid elements is generated. A linear elastic finite element analysis was performed, hotspot stresses in a web-frame joint were analyzed and fatigue damage was quantified employing the S-N approach. The statistical descriptors of the fatigue life of a non-correlated web-frame joint containing several critical hotspots were estimated. The fatigue reliability of a web-frame joint wasmodeled as a series system of correlated components using the Ditlevsen bounds. The fatigue reliability of the entire welded structure with multiple web-frame joints, modeled as a parallel system of non-correlated web-frame joints was also calculated.

甘溪特大桥空腹三角区施工阶段受力分析

甘溪特大桥是主跨300 m的空腹式连续刚构桥,空腹三角区上弦箱梁采用可伸缩部分立柱后支配合挂篮悬浇,下弦箱梁采用全斜拉扣挂法配合挂篮悬浇。为分析采用该施工方法在三角区临时结构体系中的受力特性,总结三角区临时结构体系施工过程中受力变化规律,验证施工方法的有效性,并提出临时扣索和支撑立柱的最佳解除时机,采用有限元结构分析软件模拟全桥施工过程。结果表明:采用该工法施工,结构受力满足规范要求。三角区施工过程中,已施工的上、下弦箱梁以受压为主,受下一节段混凝土浇筑、立柱支顶、扣索张拉等工序影响,其间会出现短暂轻微受拉状态。三角区合龙完成时,箱梁截面以受压为主,局部存在轻微受拉。全桥合龙后三角区箱梁为全受压状态,较三角区合龙状态压应力增加明显。临时扣索、立柱拆除后,上、下弦箱梁出现了明显的应力重分布,但仍为全受压状态。临时扣索索力峰值均出现在三角区合龙完成前,三角区合龙后总体呈下降趋势,临近拆除前有所回升。后方临时立柱在施工过程中支撑力总体呈下降趋势,前方立柱呈上升趋势,临近拆除前立柱支撑力增幅均较大。经比选,推荐全桥合龙后先拆立柱、再拆扣索。

波形腹板钢箱-混凝土组合梁横向内力计算与分析

为精确分析波形腹板钢箱-混凝土组合梁(SBCCGCW)的横向内力,考虑波形钢腹板特性和箱梁的畸变效应,利用框架分析法推导SBCCGCW的横向弯矩计算公式;通过两座实桥横向弯矩的有限元和实测结果对所提公式的正确性进行验证;对SBCCGCW横向内力的影响因素进行研究,并根据有限元分析结果提出SBCCGCW横向内力的简化计算公式。结果表明:利用所提公式获取的横向弯矩值与有限元结果和实测结果吻合较好,误差在10%以内;横隔板会大幅度减少荷载作用点处的横向弯矩;宽高比、混凝土顶板厚度、荷载作用位置对混凝土顶板横向弯矩的影响较大,钢底板厚度变化对混凝土顶板横向弯矩的影响较小。研究成果可为SBCCGCW的横向内力计算与分析提供参考。

散货船顶边舱横隔板的拓扑优化设计

针对散货船顶边舱横隔板的设计主要靠母型船和工程师经验进行,以横隔板重量最轻为目标,参照原始设计的应力结果进行基于应力约束的拓扑优化。基于原始设计方案,去除顶边舱横隔板上的开孔面板、防倾肘板和屈曲筋,对结构进行细化后获得响应工况的应力作为拓扑优化的应力约束。分别对单个横隔板进行拓扑优化和对货舱内所有横隔板进行拓扑优化。基于拓扑优化结果,设计新的横隔板开孔方式并进行详细设计,并基于三舱段有限元计算对优化设计进行粗网格和细化分析校核。优化后的构型相对原始设计能获得更轻便的重量和更小的应力结果。本文的研究可以为散货船的拓扑优化、顶边舱横隔板的设计提供参考。

腹板开孔耗能支撑框架结构抗震性能研究

钢框架中心支撑结构是一种双重抗侧力结构体系,为避免水平荷载作用下中心支撑斜杆发生失稳,提出一种矩形钢管腹板开孔耗能支撑,其与钢框架采用高强螺栓连接,进而形成耗能支撑框架结构,耗能支撑发生破坏后易于替换。耗能支撑的耗能板件采用对称开孔与S形开孔两种形式,利用ABAQUS有限元软件,分析了耗能腹板厚度、长度、开孔间距等参数对耗能支撑以及支撑框架滞回性能的影响。研究结果表明:两种开孔形式的耗能支撑框架结构的支撑斜杆均未发生失稳,结构滞回曲线饱满,无捏缩现象。耗能支撑主要依靠开孔腹板的孔间板件率先进入塑性状态来耗散大部分能量。与S形开孔形式相比,对称开孔形式的耗能支撑框架结构的承载力与刚度更大,但在加载后期,S形开孔形式耗能支撑框架结构变形大的优势发挥得更明显,耗能效率高。

Web端关键帧动画运行时的构建及实例

为解决HTML5 Canvas缺少完备的动画运行环境的问题,本文构建了一种基于面向对象编程思想的关键帧动画运行时。该运行时以JavaScript编程语言为载体,利用JavaScript语言特性,对关键帧动画运行逻辑进行高度抽象。实例运行结果表明,该运行时不仅能为创造高性能、高灵活度的关键帧动画提供可能,还能为创建低耦合、低代码量的拓展类提供基础。

大跨度波形钢腹板PC连续刚构桥内衬混凝土参数优化设计研究

波形钢腹板组合梁桥因具有“手风琴效应”逐渐成为大跨度桥梁发展的新方向,为研究内衬混凝土参数对波形钢腹板预应力混凝土(Prestressed Concrete,PC)连续刚构桥抗剪性能的影响规律,采用ANSYS软件建立波形钢腹板PC连续刚构桥有限元模型,通过对比实测数据与数值模拟数据验证了该有限元模型的准确性,并分析了内衬混凝土参数对波形钢腹板剪力及承剪比的影响规律,通过研究可知,内衬混凝土长度、厚度、厚度变化率3个参数的适宜取值分别为9.5 m、0.5 m和0.3。相关结论可为大跨度波形钢腹板PC连续刚构桥的设计和施工提供一定参考。

横州飞龙大桥主桥设计

横州飞龙大桥主桥为(100+2×185+100)m波形钢腹板连续刚构桥,主梁为单箱单室波形钢腹板组合箱梁,桥面宽13 m,中支点梁高10.9 m,跨中及边跨梁端梁高4 m。腹板采用1800型波形钢腹板,相比传统1600型腹板具有更高的整体屈曲应力;波形钢腹板防屈曲构造采用内衬混凝土和纵、横向加劲肋混合布置的方式,减少了内衬混凝土长度,减轻了结构自重;波形钢腹板与顶板采用长孔型开孔板连接件,与底板采用外包型连接,提高了结合部施工便捷性和耐久性。主梁采用波形钢腹板悬臂自承重施工工法,先边跨后中跨合龙,采用研发的钢架吊篮与智能吊机组合的挂篮形式,提高了施工效率。

波形钢腹板自承重组合刚构桥施工过程分析

为了提高波形钢腹板组合梁桥建设的安全性及经济性,腹板自承重的悬臂浇筑逐步发展为该桥型特有的施工方法之一。针对波形钢腹板自承重施工方法,以跨径55m+100m+55m的葛溪大桥左线1号桥为背景,基于有限元分析获得了施工过程中各施工段的构件受力特点及腹板稳定性,根据分析结果在实桥受力关键部位布置测点,进行施工过程现场测试,验证了施工方法的适用性,并提出了相应的优化措施。研究结果表明:波形钢腹板自承重悬臂施工过程中,施工主体结构安全,应力分布合理;钢混过渡截面为钢及混凝土构件的受力关键位置,施工时应分别采取措施给予加强;临时横撑的布置可有效避免波形钢腹板发生整体倾覆,且为了提高安全系数,横撑应尽量靠近上、下翼缘板布置。

大跨度连续刚构桥腹板开裂原因分析

建立预应力混凝土连续刚构桥有限元模型,分析箱梁横向框架效应、竖向预应力效应、腹板下弯束作用、主拉应力限值、车辆超载、温度梯度等因素对腹板裂缝的影响。结果表明,箱梁横向框架效应对腹板主拉应力影响较大,其单项引起的腹板主拉应力超过0.5 MPa,该值可使腹板某些区域的压应力减弱甚至完全被抵消,进而引起腹板出现斜裂缝;竖向预应力钢束提供的箱梁腹板混凝土压应力储备在2~4 MPa,且随着竖向预应力损失增大,所引起的主拉应力持续显著增大,导致腹板开裂;腹板下弯束在主梁根部附近对主梁的压应力储备贡献最大,从主梁根部至两边跨中标准节段,主梁的压应力储备随着腹板钢束下弯角度的快速减小而逐渐减小;成桥阶段锚固点尽量下移可以显著提高桥梁的压应力储备,达到充分发挥下弯钢束抗剪,抑制腹板斜裂缝发展的作用;主拉应力与车辆超载量基本呈线性关系,超载会导致箱梁结构处于高应力状态,产生开裂等病害;不同温度梯度模式计算出的应力差异较大。

波形钢腹板连续刚构桥施工监控

对某波形钢腹板连续刚构桥进行线形和应力监控,建立有限元模型分析了桥梁线形和应力变化情况,并对比分析了监测值与有限元计算值。研究结果表明:桥梁在悬臂浇筑阶段的挠度变化和成桥后的线形均满足设计要求,各监测截面应力随施工进行的变化趋势符合预期设计要求,达到了施工监控的目的。

高墩大跨度桥梁设计阶段工程造价控制

通过对某高墩大跨度桥梁设计阶段工程造价控制进行阐释,提出基于限额设计的设防高烈度区的高墩大跨度桥梁的抗震优化思路,阐述下部结构墩的优化方法,提出采用预应力混凝土波形钢腹板组合梁、双肢空心薄壁墩、箱型墩的组合刚构桥方案。为提高高墩大跨度桥梁的抗震性能和建设、使用阶段的经济性,预应力混凝土波形钢腹板连续刚构桥适合在我国设防高烈度区推广应用,在限额设计时可优先选用。

钢底板-波形钢腹板连续刚构桥悬臂拼装异步施工线形控制技术研究

钢底板-波形钢腹板连续刚构桥悬臂拼装异步施工过程复杂,线形控制难度较大。通过数值分析与现场监测相结合的方式,建立有限元计算模型,讨论了剪切变形、相对湿度等因素对主梁挠度的影响,进一步优化预拱度,同时结合监测数据进行分析,结果表明:剪切变形对主梁挠度的影响较大,对于波形钢腹板刚构桥,其挠度计算不能忽略该部分的影响;在进行预拱度设置时,应重视环境相对湿度的影响;通过对主梁各工况变形的监测,主梁实际变形规律与理论基本相符,主梁合龙后线形平顺。

基于高温组件模型的火灾下钢框架结构连续倒塌分析

为探究火灾下钢框架结构的整体行为反应和连续倒塌机制,对一个1∶2缩尺钢框架结构开展了角部房间受火工况下的连续倒塌试验,获得了火灾发展全过程的空气温度-时间曲线、构件温度-时间曲线和框架位移-时间曲线,以及火灾下钢框架结构的连续倒塌破坏模式.基于组件法构建了栓焊节点的高温组件模型,推导了高温下栓焊节点弯矩-转角曲线的双折线数学模型.在此基础上,建立了包含栓焊节点高温组件模型的火灾下钢框架结构连续倒塌有限元分析模型,通过与连续倒塌试验结果进行对比,验证了有限元分析模型的准确性,并揭示了火灾下钢框架结构的连续倒塌机制.研究结果表明,钢框架结构在角部房间受火工况下,角柱虽然应力比最低,但由于受到的轴向约束远小于内柱和边柱,将率先丧失承载能力,并退出工作,引发钢框架结构连续倒塌破坏.

波纹钢腹板组合框架抗火性能研究

为深入认识波纹钢腹板组合框架这种新型装配式结构体系的耐火能力,对其抗火性能进行了有限元模拟和分析。考虑波纹钢腹板界面特征,建立了框架温度场和热力耦合分析模型,并验证了模型的合理性。分析了框架截面温度场分布特征,以及梁火灾荷载比、柱火灾荷载比、线刚度比、配筋率、耐火保护层对波纹钢腹板组合框架结构耐火性能的影响。研究结果表明:在火灾过程中,波纹钢腹板组合柱温度分布呈现梅花状;框架在火灾下的破坏模式主要为柱破坏,框架柱呈现C型弯曲破坏;柱轴压比、梁柱线刚度比、梁荷载比对框架的耐火极限存在不同程度的影响,而配筋率影响很小;工程中常用参数范围无耐火保护情况下,框架耐火极限一般小于60 min。研究结果可供此类结构抗火设计参考。

转体刚构桥中耐候钢波形钢腹板的设计与应用

涉铁上跨转体桥梁常采用混凝土刚构桥形式,该桥型自重大、施工节段多且周期长、预应力效率较低,跨度大时经济效益不佳。针对以上混凝土刚构桥的不足之处,提出采用免涂装耐候钢波形钢腹板在转体刚构桥中应用。该方案具备自重轻、工期短、耐久性好、结构高效等优点,适宜在涉铁上跨转体桥梁中推广应用。

K型偏心支撑耗能梁段开孔形式对支撑滞回性能影响分析

K型偏心支撑刚度大、塑性好,在实际工程中具有较好的应用。耗能梁段开孔的偏心支撑,有效避免了腹板的面外屈曲,同时具有更好的变形能力,为了研究耗能梁段腹板的合理开孔形式,文章利用有限元软件对比分析了长圆孔、椭圆孔和菱形孔试件的滞回性能,同时研究腹板开孔长度、开孔宽度以及腹板厚度对椭圆孔试件的影响。分析结果表明:腹板开椭圆孔的K型偏心支撑变形均匀,应力大致分布整个腹板,滞回曲线饱满,水平承载力与刚度较高,耗能能力优于其它两种开孔腹板,是K型偏心支撑耗能梁段的合理开孔形式。开孔宽度对于偏心支撑滞回性能影响不大,开孔长度越短、腹板越厚,框架的水平力与刚度越大,腹板较厚的框架,后期的耗能能力也更为优秀。

波形钢腹板PC连续刚构桥施工中自动化焊接技术的应用

对波形钢腹板PC连续刚构桥悬臂施工中自动化焊接工艺进行研究,依托具体工程探讨波形钢腹板PC连续刚构桥施工阶段自动化焊接与传统焊接工艺在效率、质量、安全性等方面的比较,并且在恶劣环境条件下调节焊接作业小车相关参数,对关联应用效果进行分析。

波形钢腹板连续刚构桥温度场模型

为研究波形钢腹板连续刚构桥的温度场模型,以一座波形钢腹板连续刚构桥实际工程为研究对象,对其温度场和线形进行了实测,然后建立有限元计算模型,对比分析了该桥波形钢腹板的竖向温度梯度和顶板的竖向位移,最后对Potgieter温度梯度公式中的吸收率α和风速v的数值进行调整。研究结果表明:波形钢腹板竖向温度梯度的实测值与模拟值吻合良好,当吸收率α取0.6,风速v取8 m/s时,顶板边缘悬臂端位移的模拟值与实测值吻合良好,说明此温度场模型适用于该桥。

福州鹅头溪大桥桥型方案比选

鹅头溪大桥跨越现状鹅头溪,是沿溪大道桥涵工程的控制性节点工程,从通航需求和现状河道条件方面考量,本桥无设置超大跨径桥梁的需要。鹅头溪大桥提出了波形钢腹板-平钢底板钢混组合梁桥、预应力混凝土连续刚构桥和下承式斜靠拱桥+预制装配小箱梁桥三种桥型方案。从桥型方案的结构性能、施工工期、视觉效果等方面进行分析,最终确定采用波形钢腹板-平钢底板钢混组合梁桥方案,该桥型方案负弯矩区采用钢混组合桥面板结构,改善了桥面板的受力性能,提高了耐久性能。该结构受力体系合理、整体性能好、造型轻盈,与周边环境相协调,视觉效果良好。