钢吊车梁直角式突变支座插入板端部疲劳性能研究

钢吊车梁直角式突变支座在工业厂房中广泛应用,工程经验表明钢吊车梁直角式突变支座插入板端部与腹板连接焊缝易出现疲劳裂纹,且通过有效的点检制度可以避免灾难性的事故发生。开展了钢吊车梁直角式突变支座缩尺模型的疲劳试验,得出该类连接的应力幅-疲劳寿命(S-N)曲线,确定了疲劳裂纹的初始位置为小圆孔下侧。通过截面参数分析得出,小圆孔处应力集中系数与插入板板厚呈正线性相关、与圆孔直径呈负线性相关。采用VCCT法和网格重划分技术,针对钢吊车梁直角式突变支座插入板端部开展了疲劳裂纹扩展模拟,明确了该类构件的疲劳裂纹扩展模式。结合S N曲线法、概率断裂力学法,建立了适用于钢吊车梁直角式突变支座的插入板端部的概率损伤容限分析方法,分析得到在不考虑荷载、断裂韧度随机性时,其疲劳寿命不拒绝服从对数正态分布。     

波纹腹板H形钢吊车梁疲劳寿命有限元分析

利用Matlab程序模拟吊车梁变幅应力荷载谱并采用考虑低应力幅值影响的疲劳曲线,应用有限元分析方法,将波纹腹板H形钢吊车梁与具有相同承载力极限和荷载边界条件的普通平截面H形钢吊车梁的疲劳寿命进行比较。结果表明,波纹腹板H形钢吊车梁相对于普通平截面H形钢吊车梁的整体疲劳性能和疲劳寿命均得到了较大的提升。此外,通过改变腹板构件的波纹尺寸对结构的疲劳寿命进行了参数分析,包括波纹腹板的波纹高度、波纹长度和波纹倾角,系统地研究了波形腹板H形钢吊车梁的疲劳寿命,最后结合波纹腹板在不同尺寸时的钢材使用量,在同时考虑疲劳性能和经济性能的情况下得到了一定的规律可作为波纹腹板设计的参考。     

直角突变式钢吊车梁群体疲劳寿命评估

近年来在多个钢铁厂出现直角突变式吊车梁疲劳开裂事故,根据现行GB 50144—2008《工业建筑可靠性鉴定标准》对跨中1～2根梁的疲劳寿命进行评估,但如何快速准确地对跨内所有吊车梁进行群体寿命评估,对于厂房管理者来说是迫切需要解决的问题。根据吊车梁疲劳累积损伤原理,在直角突变式钢吊车梁疲劳破坏机理研究的基础上,提出了一种应用吊车梁实测应力谱数据、日使用频次数据及历史产量数据进行吊车梁群体疲劳寿命估算的评估方法,并采用该方法对某炼钢厂板坯清理跨21根吊车梁群体进行疲劳寿命评估,评估结果与实际情况吻合。该方法实现了钢吊车梁群体疲劳寿命的定量评估,可以为吊车梁的日常维护管理提供依据。     

钢吊车梁群体疲劳寿命检测评估分析

通过对吊车梁应力谱进行现场实测及吊车梁群体疲劳寿命主要影响因素的调查分析 ,根据吊车梁累计疲劳损伤原理 ,考虑不同类型吊车梁对疲劳敏感性差异 ,对某炼钢厂主厂房吊车梁群体疲劳寿命进行评估 ,解决了实际工程中处于欠载变幅疲劳下吊车梁的寿命问题。     

钢吊车梁疲劳设计可靠指标及分项系数研究

定义了钢结构疲劳失效极限状态,基于已有的对钢吊车梁的研究和现场对中级工作制钢吊车梁的疲劳荷载效应实测,分析了疲劳强度和疲劳荷载效应的统计参数,应用一次二阶矩方法计算了疲劳可靠指标,研究了疲劳可靠度设计分项系数的取值。研究结果表明:钢吊车梁中12类细部构造(含应力比影响)的疲劳强度标准差取值范围在0.025 1~0.079 2之间,当等效应力幅服从对数正态分布时,等效应力幅的标准差为0.014 8。为此,建议疲劳可靠指标取值2.9,疲劳强度分项系数取值1.0,疲劳荷载效应分项系数取值1.14。     

型钢混凝土梁受弯疲劳性能研究

为了掌握高铁车站结构中型钢混凝土(SRC)梁的受弯疲劳性能,开展了该类组合梁在反复荷载作用下的疲劳试验。研究了疲劳加载过程中SRC梁内的H形钢、钢筋、混凝土、栓钉剪力键等各组件的受力状态和破坏模式,讨论了各组件的参数对SRC梁疲劳性能的影响规律。研究表明:在循环荷载作用下,发生疲劳破坏之前SRC梁各组件能很好地共同工作,挠度能满足使用要求,混凝土裂纹宽度都在0.2 mm以内;SRC梁疲劳破坏过程具有H形钢梁与钢筋混凝土梁两者疲劳破坏的共性特点,H形钢受拉翼缘疲劳断裂是SRC梁疲劳破坏的重要标志。提出了采用SRC梁内H形钢受拉翼缘应力幅来评估SRC梁疲劳强度的应力幅-疲劳寿命曲线。     

钢吊车梁的疲劳寿命分析与预测

针对钢吊车梁中普遍存在的支座附近产生裂缝的破坏现象,选取建于20世纪70年代的某炼钢厂房吊车梁为研究对象,模拟吊车在吊车梁上的行走过程,并分析吊车梁的应力分布规律和应力-时间历程。通过雨流计数法处理吊车梁上最危险点的应力循环,获得吊车梁的疲劳应力谱,并采用6种现有的疲劳寿命预测方法对吊车梁进行疲劳寿命预测。结果表明:相同板件尺寸条件下,选用直角突变型支座形式的吊车梁的疲劳寿命预测值要比其他支座形式的高,而梯形过渡式次之,角钢封板式和圆弧过渡式钢吊车梁的疲劳性能较差。支座加劲肋能够有效减小支座处的等效应力,提高其疲劳寿命。当支座端的腹板上下两部分高度相对一致时,吊车梁的疲劳性能相对较优。     

自密实预应力混凝土梁的疲劳性能试验研究

本文通过5根自密实和3根振捣密实混凝土模型梁的疲劳试验对比,研究了自密实部分预应力混凝土梁的疲劳性能,试验表明自密实与振捣密实混凝土梁的疲劳性能没有明显的差异,自密实混凝土梁的疲劳性能略优于振捣密实混凝土梁,但自密实混凝土结构仍可采用振捣密实混凝土结构疲劳理论和计算方法来进行分析。部分预应力混凝土梁的疲劳破坏一般是混凝土疲劳开裂,受拉非预应力钢筋疲劳断裂,一般不会出现预应力钢筋疲劳断裂和受压混凝土疲劳压碎;考虑混凝土的非线性性能计算受拉钢筋的疲劳应力幅值比按初始弹性状态计算受拉钢筋的疲劳应力幅值估计梁的疲劳寿命与试验结果具有更好的吻合性,更适用于自密实或振捣密实混凝土结构的疲劳寿命估计。     

吊车梁疲劳荷载的统计分析及计算机模拟

<正> 疲劳荷载通常是一复杂的随机过程,为了确切地计算疲劳寿命,就必须掌握其变化规律。吊车梁疲劳荷载分析在实际生产过程中,吊车经常不满负荷运行,即使起重量达到了额定值,小车也不常在极限位置,所以对吊车梁受力来讲,不可能经常受到计算最大荷载的作用。随着小车起吊重物大小的不同,小车在大车上位置的不同,以及大车在吊车梁上位置的不同,吊车梁所受的应力(或应力幅)有大有小,但绝大部分均小于计算应力(或应力幅)。由于     

直角突变式支座薄腹钢吊车梁疲劳性能评估与加固技术研究

设直角突变式支座的薄腹钢吊车梁，在吊车荷载作用下，腹板平面外变形产生的弯曲应力导致吊车梁腹板的疲劳性能明显降低。实际工程中的直角突变式支座薄腹吊车梁，在插入板端部位置的腹板沿竖向产生疲劳裂纹，裂纹长度最大达到300 mm,继续开裂会严重威胁生产安全。通过实测开裂的直角突变式支座薄腹吊车梁的动态应力、欠载效应的等效系数及平面外动态变形，得出吊车运行频繁程度和插入板端部切角弧度是影响插入板端部位置腹板疲劳强度的关键因素。采用有限元法和疲劳裂纹扩展分析技术，对直角式突变支座薄腹吊车梁插入板端部的腹板开展了拟静态疲劳裂纹扩展模拟，得出裂纹长度与应力强度因子的关系曲线。提出了适用于直角突变式支座薄腹吊车梁的钢板高强螺栓加固和“贝壳板”焊接加固两种加固方法，并对比分析了两种加固方法的有效性。证明钢板高强螺栓加固和“贝壳板”焊接加固均可有效降低裂纹尖端的应力强度因子，提高直角突变式支座薄腹钢吊车梁疲劳强度。     

焊接吊车梁腹板开裂原因及防止措施

焊接钢吊车梁腹板开裂的事故在实际工程中屡屡发生。通过几个工程实例,对疲劳破坏原理及影响因素进行阐述,分析引起腹板开裂的主要原因。为防止腹板开裂,焊接钢吊车梁在材料的选择、设计计算和构造设计、施工焊接工艺和焊缝检查、生产维护中应采取的一些措施,可供设计、施工及生产时参考。实践证明,采取一定的措施,可大幅提高焊接钢吊车梁的疲劳寿命。     

钢筋蚀坑对其疲劳断裂特性的影响

基于降载勾线法,对人工钻孔模拟蚀坑的3根HPB300钢筋试件开展了疲劳裂纹扩展试验,并结合FRANC3D软件对钢筋疲劳裂纹扩展规律进行了数值分析.在此基础上,以不同应力幅值对12种尺寸的半椭圆形蚀坑钢筋模型的裂纹扩展过程进行了数值分析.结果表明:钢筋裂纹扩展速率前期缓慢增长,后期迅速增大;初始裂纹深度较大的钢筋疲劳寿命明显缩短;初始裂纹深宽比越大的钢筋疲劳寿命越短;应力幅值增大会使缺陷钢筋疲劳寿命缩短,并且初始裂纹深宽比越大的钢筋,其后期裂纹扩展速率增长越快,疲劳寿命缩短越明显.     

基于基频法的预应力混凝土箱梁疲劳刚度退化试验

开展了基于基频法的预应力混凝土箱梁桥模型疲劳试验; 详细介绍了基于基频法的疲劳多级变幅试验加载过程及疲劳加载方案和采集方案; 梳理了动刚度和静刚度的基本原理、基于基频的动刚度计算方法和基于挠度的静刚度计算方法; 对预应力混凝土箱梁的疲劳动刚度和静刚度退化规律进行了研究。结果表明:箱梁构件疲劳裂缝分布、裂缝走向和破坏敏感位置与矩形梁不同,模型梁均首先在腹板产生斜裂缝,腹板斜裂缝主要分布在从支座到1/4跨范围内,不断向顶板和底板斜向延伸; 预应力混凝土箱梁疲劳动刚度和静刚度二者退化规律相同,均呈现为先快速、后平稳的2阶段变化规律; 在疲劳初期,动刚度和静刚度退化率均在40%以上; 疲劳荷载上限值是桥梁结构疲劳刚度退化的一个重要影响因素,疲劳荷载上限值越大,动刚度和静刚度退化幅值就越大,且疲劳剩余刚度越小; 因为二者计算原理不同,所以计算的动静刚度数值也不同,但二者刚度退化规律相同,可相互对比、补充、验证,共同来探究预应力混凝土箱梁疲劳刚度的退化规律。     

钢吊车梁结构疲劳寿命评估理论方法的比较

论述钢吊车梁结构疲劳寿命评估S-N曲线法、断裂力学法和损伤力学法及其应用的局限性等.在此基础上,介绍DFR法及其特点,对其在钢结构吊车梁的应用条件、方法与步骤等进行研究,明确DFR法可较准确地评估钢吊车梁疲劳寿命.     

某炼钢厂房钢吊车梁疲劳性能测试及分析

以某炼钢厂房吊车梁疲劳性能应力测试结果为例,结合有限元模拟,对钢吊车梁的疲劳性能进行分析。结果表明：钢吊车梁腹板截面突变处应力集中现象明显,构件疲劳性能严重;随着生产技术的进步,冶金工厂吊车运行频繁程度的大幅度提升,GB 50017—2003《钢结构设计规范》对欠载效应等效系数的取值较实际情况偏低,建议将炼钢厂房重级工...     

平头塔式起重机起重臂疲劳损伤寿命分析

由于塔式起重机工作的特殊性,对于其安全可靠性能的研究尤为重要。本文利用高周疲劳损伤理论及数值模拟的方法对平头塔式起重机起重臂进行了疲劳损伤寿命分析并得出了平头塔式起重机起重臂焊缝允许的最大初始裂纹及裂纹的扩展寿命,为平头塔式起重机的疲劳设计提供了理论依据及判别方法。     

采用支撑杆件提高钢箱梁正交异性板疲劳性能研究

交通运输的迅速发展使得钢箱梁正交异性板的疲劳问题日趋突出。为研究设置支撑杆件对钢箱梁正交异性板疲劳性能的影响,制作试件进行室内试验,并采用有限元软件ABAQUS建立有限元模型,分析在无支撑杆件和有支撑杆件的情况下,钢箱梁正交异性板易疲劳开裂位置应力幅（最大荷载时的应力与无荷载时应力之差）的变化。试验和有限元对比结果表明：试验结果和有限元模拟结果吻合良好,支撑杆件的设置可将钢箱梁正交异性板U肋及T肋开槽处的应力幅减小约40%~60%,其中个别位置应力幅减小占比（无、有支撑时的应力幅差值与无支撑时应力幅之比）可达70%;支撑杆件的设置可将顶板跨中位置应力幅减小约20%~40%,其中个别位置应力幅减小占比可达50%。有限元参数分析结果表明：离支撑杆位置越近,开槽位置处的应力幅减小占比越大;随着支撑杆件直径的增大,应力幅减小占比增大,但增大幅度逐渐减小。合理使用支撑杆件能有效减小钢箱梁正交异性板易疲劳开裂部位的应力幅,可在较低的成本下减少钢箱梁正交异性板疲劳破坏的发生,提高其疲劳寿命。     

汽车起重机倾覆事故分析及其预防性处理

对一起50 t级汽车起重机倾覆事故进行原因分析,发现汽车起重机支撑腿梁上检修手孔存在应力集中,在一定应力循环后产生疲劳裂纹,进一步使用后,裂纹扩展,发生开裂,引起支撑腿梁腹板变形,最终导致汽车起重机倾覆.通过力学分析和疲劳强度计算对该结论进行验证.依据事故结论,对另一台隐患汽车起重机进行预防性修复处理,并进行载荷试验,试验结果及实际应用效果表明,修复后强度满足要求.