正交異性鋼橋面板U肋嵌補段焊縫疲勞裂紋加固

介紹用x射線機通過選擇適合透照的方向,合理布片,對u肋嵌補對接焊縫射線檢測,其結果滿足檢測標準要求。

正交異性鋼橋面板的頂板疲勞裂紋,特別是萌生于焊根的頂板裂紋,對橋面系的安全使用危害很大。鋼橋面板有限元節(jié)段模型計算分析表明,頂板橫向應力分布在橫隔板截面和跨中部分差別較大,前者類似固端梁,后者類似彈性支承多跨連續(xù)梁;頂板-縱肋連接處的應力縱向和橫向影響線很短,疲勞驗算可不考慮同一車輛軸重間的相互影響及多車效應;橫隔板截面處萌生于焊根的頂板裂紋更易發(fā)生。參數(shù)分析結果還表明,增加頂板厚度可大大降低頂板的應力幅,鋪裝層的完整性對鋼橋面板十分重要。此外,通過對現(xiàn)有試驗數(shù)據(jù)的分析,采用焊趾或焊根處頂板底面的橫向熱點應力作為參考應力,頂板裂紋的疲勞等級可達到eurocode的125級。

針對鐵路正交異性鋼橋面板中典型疲勞裂紋形式,建立計算模型。采用有限元數(shù)值方法模擬鋼橋面板應力分布,確定各典型疲勞裂紋最不利位置;利用有限元子模型技術模擬各疲勞裂紋位置焊接細節(jié),分析焊縫引起應力集中程度及對疲勞裂紋產生所造成影響;依據(jù)斷裂力學揭示疲勞裂紋擴展速率與裂紋周圍應力場關系,對幾種典型疲勞裂紋進行疲勞壽命估算。結果表明:在橋面板與縱肋連接處,橋面板疲勞裂紋壽命較短,而縱肋疲勞裂紋壽命較長,這與國內外現(xiàn)場實測及試驗結果相吻合;在橫梁與縱肋連接處,其主應力較大且應力集中效應明顯,極易產生疲勞裂紋。

評述了正交異性鋼橋的橋面板焊縫疲勞壽命的評估方法,重點是基于有限元分析和斷裂力學的損傷容限法.根據(jù)正交異性鋼橋的縱肋與橋面板焊縫處循環(huán)應力的特點,指出了循環(huán)應力比在正交異性橋焊縫的疲勞壽命預測中有重要意義.并首次指出,現(xiàn)在研究者所采用的paris公式完全不能合理地計算正交異性橋面板焊縫的疲勞裂紋擴展,而必須使用一個以混合型裂紋的應力強度因子幅為控制參數(shù)和能考慮以壓應力為主的循環(huán)應力的疲勞裂紋擴展模型.

正交異性鋼橋面板受力特征研究

正交異性鋼橋面板受力特征研究——論述正交異性鋼橋面板的結構受力特點，對易出現(xiàn)裂紋的構造受力情況進行分析。通過ansys有限元軟件，分別對公路正交異性橋面和鐵路正交異性橋面建立模型，在移動荷載作用下，對橋面的豎向變形、橫隔板部位的面外變形，以及u肋...

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對重慶兩江大橋不同開孔形式(蘋果形、鑰匙形和圓形)的正交異性板交叉細節(jié)疲勞行為進行了疲勞試驗研究和有限元分析。結果表明:開口肋正交異性鋼橋面板模型豎向和橫向雙軸疲勞試驗中,在豎向荷載作用時,鑰匙形開孔處比蘋果形開孔處的橋面板和加勁肋應力大很多;在橫向荷載作用時,鑰匙形開孔處橫隔板應力比蘋果形開孔處大;其他情況下2種開孔形式應力分布基本一致;蘋果形開孔相比于鑰匙形和圓形開孔形式,其疲勞性能最優(yōu);建議開口肋正交異性板構造橫隔板開孔形式采用蘋果形。

文章以某大跨度斜拉橋為工程背景,對鋼箱梁橋面板u肋內是否加隔板進行分析,通過有限元計算方法,對3種工況下橋面板、u肋的受力情況進行對比,結果表明,對于公路橋梁、小開口斷面,建議不加u肋內隔板。

在計算正交異性鋼橋面板時,根據(jù)正交異性板的理論,p-e法推導出較為簡便的計算方法。得出閉口縱肋的橋面板,其彎矩的計算可用正交異性板理論所求得的解:開口縱肋的橋面板,其彎矩的計算可采用連續(xù)梁的公式的結論

正交異性鋼橋面板的穩(wěn)定分析

正交異性鋼橋面板廣泛應用在現(xiàn)代鋼橋中,但在車輛荷載作用下,由于較高的應力集中易引起關鍵焊接部位的疲勞裂紋,采用夾心鋼板系統(tǒng)(sps)對正交異性鋼橋面板進行加固。通過ansys軟件建立了正交異性鋼橋面板及其sps加固層的三維有限元模型,在不同的荷載工況下,分析了按我國現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的車輛荷載的兩個后軸共同作用下橋面板的應力分布特征,并與加固前的應力狀態(tài)進行了對比。結果表明:騎u肋加載在橋面板時u肋焊接處產生的橫橋向應力最大;采用sps對正交異性鋼橋面板進行加固的效果良好,與加固前相比,可較大幅度地降低鋼橋面板的應力,更有助于抵抗鋼橋面板疲勞裂紋的產生。

為了驗證橋面鋪裝改造對正交異性鋼橋面板的加固效果,以某公路簡支鋼箱梁為背景進行研究。選取3跨箱梁,分別采用聚合物混凝土、夾心鋼板系統(tǒng)和活性粉末混凝土3種橋面鋪裝方案對鋼橋面板進行加固,并通過實橋試驗測試改造前、后正交異性鋼橋面板的應力及局部變形,驗證加固效果。結果表明：原鋪裝與裸面板狀態(tài)下鋼橋面板的受力及變形規(guī)律基本一致,原鋪裝基本不參與正交異性鋼橋面板共同受力;3種鋪裝改造后,鋼橋面板應力及局部變形均有較大降低,但鋼橋面板應力及變形的改善效果仍面臨長期運營的檢驗。

縱肋和橫隔板交叉部位疲勞裂紋是正交異性鋼橋面板的主要病害之一。文章針對我國當前4種典型橫隔板弧形開孔型式,建立精細化有限元分析模型。數(shù)值分析結果表明,eourcode3規(guī)定的公路孔型和鐵路孔型的應力分布較為合理。

采用通用有限元分析軟件abaqus建立某鋼橋箱梁的計算模型,分析了幾種不同的橫隔板挖孔形式對正交異性鋼橋面板構造細節(jié)處應力分布的影響,并根據(jù)分析結果推薦相對較優(yōu)的鋼橋面板布置形式。

基于西堠門大橋正交異性鋼橋面板靜載和徐行試驗,研究在汽車輪載作用下正交異性鋼橋面板關鍵構造的應力大小、歷程和分布規(guī)律。試驗結果表明,在3軸30t試驗車作用下,縱肋底板跨中測點的縱向應力最大,達51.7mpa,橫隔板開口上緣測點的最大主應力次之,為30.8mpa,面板上測點的最大橫向應力較小,為16.7mpa。面板橫向應力、縱肋腹板豎向應力的縱向影響線長度約為2倍橫隔板間距,橫隔板開口上緣主應力的縱向影響線長度約為1.5倍橫隔板間距,縱肋底板縱向應力的縱向影響線長度約為3倍橫隔板間距。運用泄水法對徐行試驗測得的應力歷程進行分析,得到鋼橋面板關鍵構造的應力振動幅值大于5mpa的次數(shù)分別為:縱肋底板跨中縱向應力3次,最大應力振動幅值為60.1mpa;面板橫向應力3次,最大應力振動幅值為26.8mpa;縱肋腹板豎向應力4次,最大應力振動幅值為16.1mpa;橫隔板開口上緣主應力2次。運用an-sys軟件提供的shell181單元建立鋼箱梁節(jié)段模型進行靜力分析,計算結果與實測結果基本一致,表明shell181單元能夠模擬鋼橋面板的受力特征。

正交異性鋼橋面板鋪裝層受力分析

正交異性鋼橋面板由于具有結構合理、可減輕恒載、改善橋面行車性能的優(yōu)點,在客運專線鋼橋橋面上開始得到應用。通過對其防腐、防水技術的系統(tǒng)研究,提出了由sbd環(huán)氧富鋅防銹漆、zqfs2000聚脲彈性體和混凝土防護層組成的防水防護體系。

對鋼橋面板整體模型進行了有限元分析。結果表明,頂板橫向應力在橫橋向的分布表現(xiàn)出類似彈性支承多跨連續(xù)梁的受力特點,且頂板橫向應力基本全部為彎曲應力,膜應力很小,在頂板-縱肋連接處縱肋應力遠小于頂板橫向應力。頂板-縱肋連接處的應力縱向和橫向影響線很短,疲勞驗算可不考慮同一車輛軸重間的相互影響及多車效應。增加頂板厚度可大大降低頂板的應力幅,鋪裝層的完整性對鋼橋面板十分重要。此外,還對該類型接頭的疲勞分級及現(xiàn)行歐洲規(guī)范eurocode和美國規(guī)范aashtolrfd的相關條款進行了分析。為考慮車輛荷載通過引起的非成比例多軸疲勞效應,輪荷載滾動加載足尺模型試驗和分析方法需要進一步深入研究。

對常用的傳統(tǒng)疲勞應力分析方法的控制參量和計算方式進行對比,分析了各方法的適用范圍及傳統(tǒng)疲勞方法與斷裂力學法的差異.根據(jù)名義應力試驗實測應力值,修正了有限元模型精度,進行了鋼橋面板焊接部位疲勞熱點應力分析,結果表明熱點應力可通過名義應力乘以放大系數(shù)獲得.鋼橋面板與豎向加勁肋角焊縫連接且厚度均為12mm時,該構造細節(jié)的熱點應力強度可采用eurocode3規(guī)范疲勞強度fat100曲線.

橋面鋪裝對鋼橋面板疲勞應力幅的影響——鋼橋面板厚度小，鋪裝層的相對剛度較大，鋼橋面板疲勞設計時，應該考慮鋪裝層與鋼橋面板的共同作用。假設橋面鋪裝與頂板沒有相對滑移，采用有限元方法探討了橋面鋪裝彈性模量和厚度對正交異性鋼橋面板疲勞應力幅的影響。

根據(jù)國內外鋼箱梁的設計經(jīng)驗,選取3種不同的橫隔板設置形式,通過有限元方法建立鋼箱梁的空間有限元模型,計算橫隔板與u肋相交的橋面板、u形加勁肋的對接處、橫隔板過焊孔處等4種構造細節(jié)在車輪荷載作用下的應力幅,得出橫隔板設置形式對橋面板疲勞應力幅的影響。