平板贯穿裂纹高强螺栓止裂加固试验研究

为了验证高强螺栓止裂对平板贯穿型疲劳裂纹的加固效果,基于有限元模拟探究了高强螺栓止裂加固机理,通过单边裂纹钢板和横隔板足尺模型疲劳试验,验证了高强螺栓止裂加固的有效性,定量比较了高强螺栓规格对修复后钢板疲劳寿命的影响.试验结果表明:单边裂纹钢板高强螺栓止裂加固后的疲劳寿命是传统止裂孔加固的近5倍,螺栓规格(螺栓直径、强...     

弯曲荷载作用下平板贯穿裂纹钻孔止裂试验研究

通过对15个预制裂纹平板试件进行疲劳加载,研究了弯曲荷载作用下钢桥面板钻孔止裂的止裂机理、钢板疲劳性能与影响止裂效果的因素。分析了钻孔后孔边萌生裂纹的起裂点、扩展路径与测点应力变化,对比了不同止裂孔孔位及孔径对试件剩余疲劳寿命的影响。研究结果表明:在弯曲荷载作用下,打孔后的再次开裂点位于原裂纹尖端前方孔壁点,并沿原裂纹方向扩展,孔边裂纹在钢板上、下表面共同扩展;随着裂纹的扩展,裂纹尖端区域能承受的最大应力值逐渐降低;该试验结果表明:止裂孔孔位在0.5 D～1.0 D之间的止裂效果较好,增大孔径可以延长钢板的剩余疲劳寿命。     

正交异性钢桥面板疲劳裂纹的维修加固方法

正交异性钢桥面板的疲劳裂纹是既有钢桥的常见病害,其维修加固难于新桥建设,必须遵守耐久性等基本原则。钢桥面板的维修加固方法分为三类:第一类是改进铺装层结构,减小整个钢桥面板所有部位的应力;第二类是局部补强或者改进纵向加劲肋的构造;第三类是直接对发生疲劳裂纹的局部进行维修。如果疲劳裂纹比较严重,如纵向加劲肋与横肋之间的连接失效、或者纵向加劲肋与面板的连接焊缝处裂纹向上贯穿面板等,则需要同时采用第一类和第三类加固方法。     

止裂孔复合加固单边裂纹钢板疲劳性能研究

横隔板疲劳裂纹是正交异性钢桥面板的主要疲劳失效模式,为提高传统止裂孔处的疲劳寿命,提出了将止裂孔作为预处理措施与高强螺栓、粘贴碳纤维增强复合材料(CFRP)、粘贴钢板相结合的复合加固方法.为了研究止裂孔复合加固方法的修复效果,以含单边初始裂纹的钢板为研究对象,对止裂孔加固和复合加固钢板进行了疲劳测试,对比分析了复合加固方法的失效模式、裂纹扩展规律和疲劳性能,并基于有限元分析揭示了栓接止裂孔复合加固机理.试验结果表明,粘贴CFRP和粘贴钢板由结构树脂胶剥离引起失效,栓接止裂孔失效以垫片疲劳破坏为主;复合加固有效延缓了疲劳裂纹扩展速率,疲劳寿命达到止裂孔加固的3.6～15.8倍,粘贴钢板和栓接止裂孔的加固效果优于粘贴CFRP的加固效果.综合对比来看,栓接止裂孔加固垫片先于母材破坏起到失效预警作用,并可更换高强螺栓周期性提高疲劳性能,是理想的"微损伤"加固方法.     

疲劳裂纹钻孔止裂技术研究

结构在循环荷载作用下可能产生疲劳裂纹，裂纹通常源于应力集中部位，在往复荷载作用下会不断扩展直至结构破坏。对于带有贯穿型裂纹的钢板，钻孔止裂是一种很好的临时修复措施。钻孔止裂是在裂纹尖端钻孔，以消除局部的应力集中，阻止裂纹的继续扩展。对特定的疲劳裂纹，止裂孔的直径会影响钻孔止裂的效果。通过弹塑性有限元分析，确定不同直径止裂孔的孔边最不利应变幅值，利用局部应力应变——寿命法，分析和比较了不同止裂孔直径对疲劳裂纹再生寿命和止裂效果的影响。     

正交异性钢桥面板肋-板处裂纹扩展特性研究

基于扩展有限元的方法,结合ABAQUS软件,进行正交异性钢桥面板肋-板试件模型在疲劳荷载下裂纹的三维扩展模拟,初始裂纹为肋-板焊趾位置处的半椭圆形裂纹,并采用Forman公式评估其剩余寿命。分析结果表明半椭圆形裂纹在扩展过程中形状会逐渐变得扁平;裂纹扩展后的形状以及平面外偏转也说明了不能忽略Ⅱ型和Ⅲ型裂纹的影响。     

正交异性钢桥面板典型疲劳裂纹分类及其原因分析

正交异性钢桥面板的疲劳裂纹按照其产生的原因可分为两类:第一类由主应力引起,如纵肋对接焊接头部位;另一类由面外变形引起,如纵肋与面板焊接连接部位、纵肋与横肋交叉连接部位、腹板垂直加劲肋与面板焊接连接部位.这4种裂纹是迄今为止发现数量最多的裂纹.产生这些裂纹的原因分为外因和内因,外因就是反复作用的汽车活载,特别是超载车辆,...     

摩擦型高强螺栓节点微动疲劳性能试验及有限元分析

基于Q235钢材、10.9级摩擦型高强螺栓连接件微动疲劳寿命试验和断口扫描电镜分析结果,通过有限元方法建立了Q235高强螺栓单面连接微动疲劳寿命数值预测模型。在此基础上开展螺栓预紧力和接触面摩擦系数对高强螺栓单面连接微动疲劳寿命的影响分析,考察螺栓预紧力的不足和连接板接触面摩擦系数的改变对接触面正应力、切应力和相对位移的影响以及数值的变化。分析结果表明:螺栓预紧力和接触面摩擦系数对微动疲劳寿命都有一定的影响,其中螺栓预紧力较JGJ 82—2001《钢结构高强度螺栓连接技术规程》要求低10%时,微动疲劳寿命降低约12%;连接板接触面摩擦系数每减小0.5,微动疲劳寿命降低约10%。     

正交异性钢桥面板足尺模型疲劳试验

20世纪90年代后,正交异性钢桥面板在我国斜拉桥、悬索桥等大跨公路桥梁建设中得到广泛的应用。然而,由于受设计、制造水平所限以及越来越大的交通荷载影响,多座钢桥在运营10年左右即出现了较严重的正交异性钢桥面板疲劳病害,大大影响了钢桥的安全性及耐久性。为此开展正交异性钢桥面板足尺模型疲劳试验研究,模型纵向为1.0m+3.5m+1.0m的三跨结构,横向宽度3.0m,包括5个U型纵肋。模型所采用的结构形式、制造工艺、边界条件反映了我国大跨钢桥常用的扁平钢箱梁使用现状,另外在U肋-横梁交叉处采用几种新型构造。试验总计完成600万次常幅疲劳加载,试验结束时在U肋嵌补段对接接头处发现肉眼可见的疲劳裂纹。以测点应力突变作为疲劳敏感部位疲劳失效的准则,采用距离焊趾10mm处的测点应力作为参考应力,U肋嵌补段对接接头、与U肋焊接处的顶板疲劳强度等级均相当于欧洲规范Eurocode中的71类细节。     

钢板加固螺栓球节点力学性能试验研究

针对螺栓球节点高强螺栓漏拧、少拧的情况,实际工程中常采用焊接钢板加固螺栓球节点来保障螺栓球节点承载力。为探究钢板加固螺栓球节点的破坏形式及极限承载力规律,对三组高强螺栓拧入深度0.5d(d为螺栓直径)螺栓球节点采用钢板加固并进行受拉承载力试验。试验结果表明,钢板加固螺栓球节点虽能提高节点的承载力,但试件高强螺栓和钢板变形很难协调,共同受力不理想,易发生局部破坏。故对原有加固方法进行改进,并进行加固后螺栓球节点拉伸破坏试验。结果表明,改进后的钢板加固螺栓球节点力学性能得到很好的提升,可为螺栓节点加固提供保障。     

配置表层钢筋的混凝土梁裂缝和刚度试验探讨研究

进行6根配置表层钢筋的混凝土梁和2根未配置表层钢筋的混凝土梁受弯性能试验,研究其裂缝和变形特点,同时对配置和未配置表层钢筋构件的裂缝宽度和挠度进行对比分析。试验结果表明,在构件的混凝土保护层中配置表层钢筋能有效地控制其裂缝宽度,增加其短期刚度。分析表层钢筋对钢筋混凝土梁裂缝间距和裂缝宽度的影响规律,提出相应计算公式,并参考欧洲规范有关规定对配置表层钢筋的混凝土梁提出设计建议。根据试验结果,提出正常使用状态下考虑表层钢筋的短期刚度计算公式。根据文中公式计算的结果与试验结果符合较好。     

桥面铺装裂缝分析及防治措施

介绍了桥面铺装层的病害类型,从设计构造、施工工艺、外界影响等方面分析了桥面铺装裂缝产生的原因,并有针对性地提出了防治措施和具体方案,为桥面铺装设计、施工积累了经验。     

钢板加固受火后高强钢筋混凝土连续T形梁的试验研究

通过6个受火后高强钢筋混凝土连续T形梁试件采用钢板加固的对比试验,研究了粘贴钢板加固与螺栓锚接钢板加固后试件的力学性能和破坏形态。结果表明：受火后高强钢筋混凝土连续T形梁粘贴钢板加固后,承载力提高39.1%~58.2%,极限位移降低17.8%~53.2%;采用螺栓锚接钢板加固后,承载力提高36.7%,极限位移仅下降4.4%。采用螺栓锚接钢板加固后,初始弯曲刚度与未受火对比试件相当;粘贴钢板加固后,初始弯曲刚度较未受火对比试件明显增大。距跨中越近梁底钢板拉应变越大,越靠近跨中应变变化梯度越大。受火后梁底粘贴一层钢板或螺栓锚接一层钢板加固后,位移延性系数提高53.4%~62.0%、能量延性系数提高62.6%~72.6%;受火后梁底和梁顶中支座附近各粘贴一层钢板加固后,其位移延性系数降低8.2%、能量延性系数降低7.2%。采用折算面积法计算钢板加固受火后高强钢筋混凝土连续T形梁的承载力误差为-0.2%~13.2%,符合工程精度要求。     

钢箱梁横隔板疲劳裂纹特征与实桥试验的轮载应力

弧形切口处横隔板母材开裂是正交异性桥面板钢箱梁常见的疲劳病害。因研究方法的局限性,对其疲劳机理尚缺乏公认的认识。对此,考察并给出了两个背景工程的横隔板疲劳裂纹特征;针对无裂纹横隔板,进行了现场多种纵横向移动布载工况的轮载试验及相应的FEA计算,给出了结果及其规律。研究表明：①横隔板母材开裂常出现在远离U肋的上起弧点附近;开裂后,裂纹两侧的横隔板常有平面外的错动;②远离U肋的上起弧点附近横隔板的轮载应力始终为压应力,且应力绝对值最大;与U肋交界附近横隔板的轮载应力始终为拉应力,应力值次之;③横隔板平面外弯曲变形引起的应力相对膜应力很小,特别是弧形切口周边的潜在起裂处,两表面应力差几乎为0;④横隔板母材起裂处的压应力方向与裂纹方向几乎垂直;⑤顶板厚16mm、U肋厚10mm的背景工程,紧邻横隔板的U肋轮载应力不超过22MPa,应力幅小,几乎无疲劳开裂风险;⑥弧形切口周边轮载应力的最不利纵向加载位置为纵向距该横隔板约1倍的U肋间距;稍远处轮载应力的最不利纵向加载位置为其正上方。     

外贴CFRP板加固锈蚀钢板疲劳性能试验研究

为研究外贴CFRP板对锈蚀钢板疲劳性能的影响,开展16个CFRP板加固锈蚀钢板试件的疲劳拉伸试验,研究锈蚀程度、CFRP刚度、CFRP预应力度、端部锚固及疲劳应力幅对CFRP板加固锈蚀钢板疲劳破坏模式、疲劳寿命及裂纹扩展规律的影响。研究结果表明,外贴CFRP板可以显著提升锈蚀钢板疲劳寿命,对质量损失率为9.38%、13.39%、16.61%及21.24%的锈蚀钢板,端部锚固条件下双面粘贴CFRP板加固试件疲劳寿命相对于未加固试件分别提高了18.4倍、9.3倍、8.9倍及11.4倍;加固方式对疲劳加固效果影响显著,端部锚固可以有效延缓黏结界面失效,增大CFRP板加固刚度或采用预应力加固均可显著降低裂纹扩展速率。     

Calculation methods of the crack width and deformation for concrete beams with high-strength steel bars

Three groups of concrete beams reinforced with high-strength steel bars were tested, and the crack width and deformation of the specimens were observed and studied. To facilitate the predictions, two simplified formulations according to a theory developed by the first author were proposed. The advantages of the formulations were verified by the test data and compared with several formulas in different codes.     

柱板式锚杆加固边坡有限元模拟与效果分析

利用ANSYS有限元软件对柱板式锚杆结构处治边坡断面后的效果进行了模拟评价,通过后期对实体工程锚杆的跟踪监测,其观测值与分析计算结果比较吻合,反映出边坡设计与处理是比较合理和成功的。     

开孔受压钢板受力特性分析及补强方法探讨

通过非线性有限元计算,对引起开孔受压钢板极限承载力下降的主要因素进行了分析.对应用四种补强方法钢板承载力的提高程度分别进行了综合比较和分析,结果表明,采用补强板全面积补强效果最佳.     

混合配筋部分预应力混凝土梁在疲劳荷载下的裂缝宽度计算

本文通过14根混合配筋部分预应力混凝土梁的静载和疲劳试验,分析了疲劳荷载作用下受弯构件裂缝的变化规律。采用静载作用下的裂缝宽度计算公式和增大系数法建立了疲劳荷载下裂缝宽度计算公式。裂缝宽度的计算值和试验结果吻合良好。     

浅析桥梁裂缝产生原因及预防处治措施

对桥梁裂缝产生原因做了比较深入分析与探讨,对桥梁裂缝预防和处治做了较为全面总结归纳,并对今后桥梁建设和管理提出了合理化建议和要求,以减少裂缝,达到防患于未然的目的。