正交异性钢桥面板节段模型疲劳性能试验研究

设计3个正交异性钢桥面板的节段模型,进行系统的静载试验和疲劳试验,研究不同构造对正交异性钢桥面板受力和疲劳性能的影响.结果表明:面板的厚度对U肋与面板连接焊缝构造的应力影响显著,建议正交异性钢桥面板的面板厚度取为14mm以上;横隔板的间距对横隔板与U肋焊缝交叉处的面外应力、横隔板的面外变形、中间U肋的竖向变形有直接的影响;弧形开孔处的应力随横隔板的厚度增加而降低;正交异性钢桥面板上由次应力引起的裂纹的扩展比较缓慢,不会直接影响整个桥面结构的承载能力;横隔板与U肋相交处上部留有过焊孔这一构造细节对正交异性钢桥面板的疲劳性能不利.     

正交异性板U肋与桥面板焊缝连接的静力及疲劳试验研究

为了研究正交异性钢桥面板中闭口纵肋与桥面板连接处纵向焊缝的疲劳性能,分别以焊缝形式、对接间隙、焊接方式和加栽方式为变化参数,设计了14个U肋试件,进行了静力和疲劳加载试验,得到了各个试件在不同应力幅值下的疲劳循环次数,并通过统计回归分析,分别得到了U肋和桥面板处角焊缝连接和熔透焊缝连接的疲劳S-N曲线及其疲劳分级.试验...     

正交异性钢桥面板构造细节改进的探讨

鉴于正交异性钢桥面板在铁路桥梁上应用的增多及其疲劳裂纹的多发性,分析了正交异性钢桥面板疲劳裂纹的成因,系统地汇总了正交异性钢桥面板纵肋截面、纵肋与面板连接、横肋与面板连接、纵肋与横肋交叉部位、钢桥面板现场连接形式、U型肋形式等构造细节的演变历程及各国规范相关最新研究成果和规定.     

正交异性钢桥面板纵肋与横肋连接构造细节

<正>交异性钢桥面板的纵肋与横肋连接是受力较复杂、病害较多构造部位。选取横肋腹板空孔、纵肋内隔板设置、纵肋与横肋间焊缝、横肋过焊孔等4个主要构造细节,从受力特性、病害及其治理、工程试验、加工工艺、各国规范发展等角度,系统地汇总正交异性钢桥面板纵肋与横肋连接构造的演变历程和发展现状,并总结经验教训。     

正交异性钢桥面板构造参数的优化

针对正交异性钢桥面板的疲劳问题,从构造参数优化设计方面研究了提高其疲劳性能的途径。在满足JTG D64—2015《公路钢结构桥梁设计规范》对受力、变形及构造要求的前提下,采用ABAQUS建立有限元模型并进行试算,对正交异性钢桥面板的构造参数开展优化设计研究,给出了一组面板厚度为16～32 mm(增量为2 mm)时,U形肋尺寸和间距、横隔板高度和间距等参数合理匹配的建议值。     

西堠门大桥正交异性钢桥面板静载和徐行试验研究

基于西堠门大桥正交异性钢桥面板静载和徐行试验,研究在汽车轮载作用下正交异性钢桥面板关键构造的应力大小、历程和分布规律。试验结果表明,在3轴30t试验车作用下,纵肋底板跨中测点的纵向应力最大,达51.7MPa,横隔板开口上缘测点的最大主应力次之,为30.8MPa,面板上测点的最大横向应力较小,为16.7MPa。面板横向应力、纵肋腹板竖向应力的纵向影响线长度约为2倍横隔板间距,横隔板开口上缘主应力的纵向影响线长度约为1.5倍横隔板间距,纵肋底板纵向应力的纵向影响线长度约为3倍横隔板间距。运用泄水法对徐行试验测得的应力历程进行分析,得到钢桥面板关键构造的应力振动幅值大于5MPa的次数分别为:纵肋底板跨中纵向应力3次,最大应力振动幅值为60.1MPa;面板横向应力3次,最大应力振动幅值为26.8MPa;纵肋腹板竖向应力4次,最大应力振动幅值为16.1MPa;横隔板开口上缘主应力2次。运用AN-SYS软件提供的SHELL181单元建立钢箱梁节段模型进行静力分析,计算结果与实测结果基本一致,表明SHELL181单元能够模拟钢桥面板的受力特征。     

钢箱梁面板-纵隔板构造细节轮载应力响应特征分析

为研究车辆通行下正交异性钢箱梁面板-纵隔板构造细节轮载应力特征,建立带纵隔板的正交异性钢桥面板有限元分析模型,计算并对比轮载沿不同横桥向位置在纵桥向移动工况,面板-纵隔板构造细节及横桥向两侧疲劳敏感构造细节的应力响应。研究结果表明:纵肋-面板和纵隔板-面板构造细节均可分辨轴组中的单轴,因此,在疲劳荷载模型三规定的车辆通行下,每个构造细节将产生4个应力循环;应力峰值均发生在顺桥向两联轴的其中一个轮轴作用应力监测位置的正上方;当横桥向轮载中心位于纵隔板正上方时,纵肋-面板构造细节将在面板侧产生比其他横桥向轮载工况下更大的应力响应和应力幅;当桥面轮载从纵隔板一侧移动到另外一侧,或货车变道,或货车蛇行,均将导致纵隔板-面板构造细节的纵隔板侧产生较大的拉压应力幅。在设计带纵隔板的正交异性钢桥面板时,纵隔板不应布置在车道轮迹线正下方或紧靠车道轮迹线,而应远离车道轮迹线布置。且桥梁管理单位宜在桥面设置明显的标识,禁止桥面货车变道。     

切口型式对 正交异性钢桥面板应力特性的影响

正交异性钢桥面板横隔板切口处疲劳问题突出,裂纹通常萌生于切口自由边以及切口起始处纵肋-横隔板连接焊缝。为研究不同切口型式对疲劳细节应力的影响,建立有限元分析模型,获得细节在轮载下的应力响应。研究结果表明:切口自由边细节是面内应力主导,且较大的切口半径有利于降低应力水平;纵肋腹板在平行于焊缝方向的外侧应力最大,属于纵肋-横隔板连接焊缝中最不利的细节,因此该连接处的裂纹通常会萌生于焊缝末端的纵肋腹板外侧,并沿垂直于焊缝的方向扩展;对于纵肋-横隔板连接焊缝的横隔板细节,当切口型式为相切过渡的方式时,面外应力远小于垂直过渡的方式,而面内应力相反;采用Eurocode 3中推荐的切口型式是合适的。     

钢桥面板U形肋与面板连接部分熔透焊缝受力分析

U形肋与面板之间连接焊缝的疲劳裂纹是正交异性钢桥面板最典型的疲劳裂纹之一。该焊缝由以前的贴角焊缝过渡到现在的部分熔透焊缝,并要求至少75%的熔透率。受坡口加工和组装精度、焊接工艺等因素的限制,实际上该焊缝的熔透率变化较大。本文采用大型通用有限元程序Abaqus建立精细化的三维实体单元有限元计算模型,研究了65%,75%,85%3种不同熔透率对U形肋与面板连接部位受力状态的影响,结果表明提高熔透率能够减小面板上的拉压应力和剪应力,以及焊缝喉部和根部的应力。研究成果为规定此种焊缝的制造误差提供了依据。     

正交异性钢桥面板纵肋?面板疲劳开裂的CFRP加固研究

为了研究碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)加固正交异性钢桥面板纵肋?面板(Rib-to-Deck,RD)构造细节疲劳开裂的可行性,借助ABAQUS建立正交异性钢桥面板多尺度有限元模型,采用扩展有限元法(Extended Finite Element Method,XFEM)模拟RD构造细节焊趾处表面裂纹,与其他文献的对比验证模拟方法的可靠性;选取RD构造细节横桥向最不利的轮载位置加载,计算并对比CFRP加固RD构造细节前后应力强度因子幅值的变化.研究结果表明:XFEM取15道围道积分数并去除前2道围道积分计算平均值,得到的I型应力强度因子解较准确;CFRP加固能有效降低裂纹尖端应力强度因子幅值,从而降低其疲劳裂纹扩展速率,提高构造细节的疲劳寿命;CFRP作用体现在降低了焊趾处的应力集中和增强了裂开区的连接效应;其加固效果随CFRP层数、纵向长度、宽度的增加而提高,当CFRP纵向长度、宽度大于某一值时,其对加固效果的影响很小.     

甲板式轨道:铁路的新基础

甲板式轨道英文名Deck Track，其横断面为梯形，类似船甲板，可以意译为“甲板式轨道”，或音译为“德克轨道”。     

基于弦测技术的铁路上承式拱桥桥面变形限值研究

铁路拱桥桥面过大变形将危及列车行驶和桥梁结构的安全,但已有关于拱桥变形限值标准及评判依据的研究较为少见。以某上承式拱桥为研究对象,建立桥梁全桥有限元模型并进行车桥耦合振动分析,研究温度及不同倍数徐变引起的桥面变形对列车动力响应的影响,对比分析弦测法弦长与列车在轨道和上承式拱桥上运行的动力响应间的对应关系。结果表明:仅考虑轨道不平顺激励时,30～50 m弦测法能够较好地反映高速列车的加速度响应的变化规律;上承式拱桥徐变倍数为1.6时,车辆竖向加速度响应超限;仅轨道不平顺作用下列车竖向加速度卓越频率约为1 Hz,运行在上承式拱桥上时的卓越频率在1～2 Hz,说明影响振动的波长范围由长波向中长波扩展;弦测法用于上承式拱桥时,采用20～30 m弦长;上承式拱桥温度及徐变极限变形20,25,30 m弦测矢量值为3.8,4.3,5.3 mm,对应的限值可采用3.5,4.0,5.0 mm。     

轨道交通高架桥桥面综合布置研究

为统一轨道交通桥梁桥面布置,分别研究不同列车型号、受电方式(接触网位置)、疏散方式、消防水管位置、电缆位置情况下的桥面布置,并对比各种布置方式的使用效果,确立较为统一的桥面宽度,推荐标准桥面布置宽度,应用于实际工程,取得了良好的经济和社会效益。     

上承式钢板梁横向加固试验研究

随着列车速度的不断提高,上承式钢板梁横向振动过大的问题日渐突出,针对这一现象,提出了针对既有铁路钢板梁桥的两种加固方案,并在某大桥上进行了加固试验,结果表明:准箱形加固和两桥连接加固的方法都能够有效抑制钢板梁的横向振动。     

常温养护下正交异性钢板-RPC组合桥面力学研究

为了解决正交异性桥面板铺装破坏和钢桥面板开裂的问题,提出一种常温养护下正交异性钢板-活性粉末混凝土(RPC)组合桥面结构体系。基于某大桥建立局部有限元模型,并计算对比常温RPC组合箱梁、纯钢箱梁、高温RPC组合箱梁和普通混凝土组合箱梁的桥面系应力状态;同时开展局部模型静载试验。研究结果表明:常温养护下RPC抗压强度、抗折强度和弹性模量与普通混凝土相比有明显的提高;常温养护的RPC组合箱梁的RPC层拉应力达到了6.45 MPa,未出现裂缝,此应力远高于普通混凝土的抗拉强度,从而为解决桥面铺装破坏提供了思路;常温RPC组合箱梁和高温RPC组合箱梁桥面板应力降幅都超过了80%,明显大于普通混凝土组合箱梁,从而改善桥面板疲劳性能。常温养护的RPC在施工现场便于制作,应用前景较好。     

上承式钢筋混凝土拱桥构造研究

为研究上承式钢筋混凝土拱桥构造对结构受力的影响,利用有限元方法分析某无砟轨道上承式钢筋混凝土拱桥拱肋厚度及腹拱跨度对结构受力的影响。通过计算分析得出采用增加拱肋厚度、减小腹拱跨度的方式,能有效改善局部受力,降低腹拱墩范围的应力水平使结构受力更为合理的结论。     

正交异性板及桥面复合铺装影响面测试试验研究

研究目的:正交异性板及桥面复合铺装由多层次结构和多种材料构成,局部受力非常复杂,而目前国内对其研究多偏重于理论计算,缺乏相关的试验验证。为掌握结构真实受力情况,本文在理论计算的基础上,以厦门某桥为工程背景,进行由正交异性板、栓钉和混凝土铺装层组成的桥面复合铺装的影响面加载试验,以验证相关计算理论和计算方法。研究结论:(1)正交异性板及桥面复合铺装影响面试验与有限元计算结果基本吻合,表明本次试验方案能够较好反映出正交异性板及桥面铺装各结构层次的影响面分布规律;(2)桥面铺装结构影响面分布具有强烈的局部效应,三个典型部位横向影响范围基本在1~3个U肋间距长度之间,纵向影响范围约在5个U肋间距长度,但纵、横向影响较大区域基本都在1个U肋间距长度以内;(3)本研究方法及成果可为正交异性板及桥面复合铺装的设计和科研提供借鉴。     

地铁双层隧道试验研究

本文介绍了深圳地铁1号线罗湖－大剧院段单洞双层矿山隧道设计。认为在地质条件相对较好的情况下，采用重叠道设计可以减少对繁华市区建筑基础的影响，而单洞双层隧道较易保证施工安全和控制地表下沉量。先施工上洞比先施工下洞的地表沉降要小得多。开挖经二洞室时，先施工的衬砌有沿着两洞室中心线的连线方向向上的卸载过程。卸载对非上下重叠隧道的衬砌不利，单洞双层隧道直墙部分所受拉力较大。单洞双层隧道直墙墙脚应加大拱脚。开挖前应进行围岩预加固，加固拱圈脚必须有竖向锚杆支撑。     

铁路新型钢桥面防水保护层设计研究

依托山西中南部铁路通道重载下承式钢桁梁的工程设计,为整体钢桥面桥梁桥面防水保护层设计提供一种解决方式。通过国内外现存的钢桥面铺装形式对比分析,结合工程实际,提出一种复合防水保护层全新铺装形式。本铺装结合细石混凝土防磨层、喷涂型聚氨酯防腐层、一定厚度的补偿腐蚀钢板和灌注式高分子化学树脂粘结层等材料,具有刚柔相济、优势互补的特点,并对其材料性能指标及施工工艺展开研究,依据相关规范、规则、研究报告成果及试验总结出质量检验标准和不合格品的处理方法。研究成果《一种钢桥面板桥面铺装结构及其铺装方法》已获得国家发明专利,其适用于桥面较窄且联长较长的铁路整体钢桥面防水保护层,在将军渡黄河特大桥主桥上得到成功运用,防水保护层的功效得到初步验证,待后期观测总结后进一步推广运用。     

大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计研究

研究目的:大跨度上承式钢管混凝土拱桥,结构受力复杂.结构形式和施工方法的选择对拱肋受力、桥上无缝线路设计、列车行车安全性和平稳性有较大的影响.因此,本文对此进行研究探讨.研究结论:上承式拱桥是跨越山区河流、深谷的合理桥式.通过对某线黄河特大桥上承式钢管混凝土拱桥的设计研究,得出如下结论:(1)拱肋截面形式、拱肋横倾角及拱上建筑主梁跨度、支墩顶支座布置方式等有关设计参数对无缝线路、车线桥动力性能影响的计算研究结果;(2)拱肋矢跨比及拱轴系数、钢管拱架设方案、管内混凝土灌注顺序选对拱肋应力影响的研究结果;(3)形成了一整套上承式铁路拱桥设计研究的新思路、新方法.