中小跨径简支钢板组合梁桥荷载横向分布研究

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作者 崔晓晓 刘永健 +1 位作者 封博文 张泽军 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2024年第5期142-153,共12页

为评价经典荷载横向分布计算方法对中小跨径简支钢板组合梁桥的适用性,首先利用实桥荷载试验结果,验证了基于ABAQUS软件的三维有限元模拟方法;然后以计算跨径、主梁数量、主梁间距为研究参数,设计了108个分析模型,分别采用修正的刚性横... 为评价经典荷载横向分布计算方法对中小跨径简支钢板组合梁桥的适用性,首先利用实桥荷载试验结果,验证了基于ABAQUS软件的三维有限元模拟方法;然后以计算跨径、主梁数量、主梁间距为研究参数,设计了108个分析模型,分别采用修正的刚性横梁法、刚接梁法、G-M法以及有限元法计算荷载横向分布影响线,进而得到单车道和多车道作用下各主梁的荷载横向分布系数;最后基于线性相关系数、横向分布影响线吻合程度指标及横向分布系数相对误差,进行横向分布线性判断及各理论计算方法的误差分析。结果表明:当钢板组合梁桥宽跨比B/L小于0.34时,各主梁在荷载作用下挠曲呈直线变形,即认为钢板组合梁桥B/L<0.34时为窄桥;利用理论计算方法计算横向分布系数时,单车道布载下,当B/L<0.2,宜采用修正刚性横梁法、刚接梁法、G-M法,当0.2<B/L<0.3,宜采用刚接梁法、G-M法,当0.3<B/L<0.75,宜采用G-M法;多车道布载下,当B/L<0.3,宜采用修正刚性横梁法、刚接梁法、G-M法,当0.3<B/L<0.45,宜采用刚接梁法、G-M法,当0.45<B/L<0.75,宜采用G-M法;提出了修正的刚性横梁法、刚接梁法、G-M法计算精度判定条件,控制理论计算结果与有限元计算结果相对误差在10%以内;研究成果可为中小跨径钢板组合梁桥的荷载横向分布计算方法选取提供依据。 展开更多

关键词 桥梁工程 钢板组合梁桥 荷载横向分布 有限元分析 多梁式结构 中小跨径桥梁

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煤矿井下煤流集中控制系统设计 被引量：2

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作者 张愚 郝继飞 +1 位作者 李微波 封博文 《煤矿机械》 北大核心 2013年第1期160-162,共3页

依据高庄煤矿实际生产背景,设计一套基于PLC控制的井下煤流集中控制系统。设计了控制系统的总体方案,硬件系统和对应的软件系统以及基于PROFIBUS的通信与硬件组网系统,实现了基于PROFIBUS现场总线的Siemens S7-300 PLC的井下煤流控制系... 依据高庄煤矿实际生产背景,设计一套基于PLC控制的井下煤流集中控制系统。设计了控制系统的总体方案,硬件系统和对应的软件系统以及基于PROFIBUS的通信与硬件组网系统,实现了基于PROFIBUS现场总线的Siemens S7-300 PLC的井下煤流控制系统设计及组态。 展开更多

关键词 带式输送机 S7-300 PLCPROFIBUS现场总线技术 集中控制

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施工误差对剪力钉工作性能的影响 被引量：7

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作者 封博文 刘永健 +3 位作者 彭元诚 孙立鹏 刘江 张凯 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2018年第1期119-126,共8页

为了研究施工误差对剪力钉工作性能的影响,通过3个无误差剪力钉推出试验,探究剪力钉抗剪力学性能,并根据试验结果验证有限元模拟方法的准确性。在此基础上,考虑施工过程中可能发生的混凝土浇筑不密实、剪力钉布置边距不足、剪力钉倾斜3... 为了研究施工误差对剪力钉工作性能的影响,通过3个无误差剪力钉推出试验,探究剪力钉抗剪力学性能,并根据试验结果验证有限元模拟方法的准确性。在此基础上,考虑施工过程中可能发生的混凝土浇筑不密实、剪力钉布置边距不足、剪力钉倾斜3种施工误差,通过有限元模拟计算分析得到在各施工误差影响下剪力钉抗剪承载力及破坏模式。结果表明:无误差试件剪力钉破坏模式均为剪力钉根部剪断破坏,抗剪承载力试验值均大于各规范计算值;有限元分析得到剪力钉附近混凝土浇筑不密实可使剪力钉抗剪承载力降低60%~70%;剪力钉至混凝土边缘距离不满足规范要求可使剪力钉抗剪承载力降低27%;剪力钉倾斜可使剪力钉抗剪承载力降低41%;混凝土浇筑不密实对剪力钉抗剪承载能力影响最大。 展开更多

关键词 桥梁工程 剪力钉 施工误差 推出试验 抗剪承载力

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PBL加劲型矩形钢管混凝土桁架拱桥设计 被引量：3

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作者 龙刚 刘永健 +1 位作者 朱伟庆 封博文 《公路交通科技》 CAS CSCD 北大核心 2017年第12期51-58,共8页

为避免或缓解拱肋钢管与混凝土界面的脱粘或脱空,对钢管混凝土拱桥中的拱肋和节点受力性能的不利影响,提出在钢管混凝土拱肋中设置PBL纵肋,形成一种新型的PBL加劲型钢管混凝土拱桥形式。结合青海省西宁市采用"PBL加劲型矩形钢管混... 为避免或缓解拱肋钢管与混凝土界面的脱粘或脱空,对钢管混凝土拱桥中的拱肋和节点受力性能的不利影响,提出在钢管混凝土拱肋中设置PBL纵肋,形成一种新型的PBL加劲型钢管混凝土拱桥形式。结合青海省西宁市采用"PBL加劲型矩形钢管混凝土桁架拱桥"结构形式的某在建桥梁,首先从下层拱肋、桁架-拱组合体系两个层面对该桥进行受力分析;根据主桥结构的受力特点,采用有限元数值模拟方法,分别建立腹杆受力较大的节点的局部精细化有限元模型、典型拱肋节段模型,研究节点的局部受力情况、太阳辐射下拱肋钢管与混凝土的界面受力性能。研究表明:梁肋在靠近拱顶附近时的轴向压力最大,此后其轴力迅速变小;拱顶处的拱肋轴向压力最小,此后迅速增大,并在拱脚处达到最大;腹杆作为梁肋与拱肋之间的传力构件,将整个结构连接成整体,使整个桁架结构共同受力;靠近拱顶、且腹杆受力较大的节点受力较为复杂。设置PBL纵肋能明显减小节点的传力长度、缓解节点的应力集中和变形程度,从而改善节点的受力性能;能明显缓解太阳辐射作用下钢管与混凝土的脱粘和脱空,从而保证拱肋的运营安全;该桥不仅满足使用功能的要求,与环境协调、造型美观,且受力较为合理,整体应力水平不高,满足安全的要求。 展开更多

关键词 桥梁工程 PBL加劲型钢管混凝土拱桥 数值分析 节点 界面 脱空

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车轮荷载作用下双工字钢组合梁桥横桥向焊钉拉拔效应 被引量：6

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作者 刘永健 吴浩伟 +2 位作者 封博文 张泽军 陆力伟 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2020年第2期1-10,共10页

针对双工字钢组合梁在车轮荷载作用下引起的钢混界面横桥向掀起效应导致焊钉出现拉拔应力的问题展开讨论,为分析此效应对双工字钢组合梁焊钉受力的影响从而为焊钉布置提供参考,对2×35 m双工字钢组合连续梁的焊钉拉拔应力分布规律... 针对双工字钢组合梁在车轮荷载作用下引起的钢混界面横桥向掀起效应导致焊钉出现拉拔应力的问题展开讨论,为分析此效应对双工字钢组合梁焊钉受力的影响从而为焊钉布置提供参考,对2×35 m双工字钢组合连续梁的焊钉拉拔应力分布规律及影响因素进行了研究。分析了6种采用不同单元类型、焊钉模拟方式、接触关系的ABAQUS有限元模型组合梁钢混界面横桥向掀起效应计算结果,通过对比已有文献中的试验结果,确定了合理的有限元模拟方法。基于此方法,分析了车轮荷载作用位置、加劲肋与横梁设置形式对焊钉拉拔应力沿纵横桥向分布的影响;研究了横梁位置、桥面板厚度与主梁间距比、焊钉横桥向间距对焊钉拉拔应力的影响并讨论了焊钉拉拔应力对各参数的敏感性。结果表明:加劲肋限制了钢梁上翼缘随桥面板变形,导致焊钉产生明显拉拔应力;焊钉应力沿纵桥向衰减速度很快;设置横梁能减小双工字钢组合梁的侧向变形,导致焊钉拉拔应力大幅提高,最多能提高317.97%;焊钉拉拔应力随着桥面板厚度与主梁间距比增大而逐渐减小,随着横梁中心线距钢梁上翼缘距离的增大呈现出先增大、后不变、最后略微减小的趋势,随焊钉横向间距增大出现先增大后减小的现象;各参数中,桥面板厚度与主梁间距比对焊钉拉拔应力数值的影响最为显著;根据焊钉拉拔应力分布规律及影响因素,建议应适当加密双工字钢组合梁加劲肋与横梁附近的焊钉。 展开更多

关键词 桥梁工程 焊钉拉拔应力 数值模拟 双工字钢组合梁桥 集束式焊钉

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曲线双工字钢组合梁桥横梁受力分析研究 被引量：3

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作者 闫新凯 刘永健 +2 位作者 邢子寒 封博文 陈霄 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2022年第5期63-73,共11页

为了研究主梁腹板纵桥向翘曲变形对横梁内力的影响,在现有横梁框架模型基础上,根据符拉索夫薄壁结构理论得到集中荷载作用下简支曲线双工字钢组合梁桥翘曲变形、结构扭转角等物理参数沿跨径的分布规律。利用主梁腹板与横梁的变形协调关... 为了研究主梁腹板纵桥向翘曲变形对横梁内力的影响,在现有横梁框架模型基础上,根据符拉索夫薄壁结构理论得到集中荷载作用下简支曲线双工字钢组合梁桥翘曲变形、结构扭转角等物理参数沿跨径的分布规律。利用主梁腹板与横梁的变形协调关系分析横梁的纵桥向变形,得到横梁内力组成以及截面正应力分布规律并进行有限元分析验证。结果表明:基于符拉索夫薄壁结构理论分析得到的横梁截面正应力分布规律与有限元计算得到的规律基本一致;靠近加载点的横梁正应力以“竖向弯曲效应”为主导,靠近支座截面的横梁“腹板变形不一致效应”大于加载点截面附近横梁;加载点截面两侧腹板翘曲变形方向相反,导致横梁的截面正应力分布规律相反;横梁竖向弯曲变形产生的应力与主梁弯矩分布规律类似,纵桥向弯曲变形产生的应力与扭率分布规律类似。 展开更多

关键词 曲线双工字钢组合梁桥 横梁 符拉索夫薄壁结构理论 数值模拟

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薄壁杆件组合扭转中约束扭转占比研究

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作者 刘永健 柴亮 +2 位作者 邢子寒 李江江 封博文 《长安大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期46-56,共11页

为确定在不同边界条件下薄壁杆件以组合扭转方式抗扭时自由扭转和约束扭转的比例关系,首先,基于Vlasov薄壁结构理论建立组合扭转微分方程,并按照初参数法推导出薄壁杆件在集中扭矩和均布扭矩作用下的约束扭转占比公式。以简支边界为基准... 为确定在不同边界条件下薄壁杆件以组合扭转方式抗扭时自由扭转和约束扭转的比例关系,首先,基于Vlasov薄壁结构理论建立组合扭转微分方程,并按照初参数法推导出薄壁杆件在集中扭矩和均布扭矩作用下的约束扭转占比公式。以简支边界为基准,通过引入约束刚度系数β,分析边界条件对于约束扭转占比的影响。然后,使用有限元软件ABAQUS对公式进行验证。最后,给出钢结构桥梁常见截面的约束扭转特征系数κ的计算公式,并统计双工字钢板组合梁桥与钢箱梁桥的κ分布范围。研究结果表明:所推导的约束扭转占比公式与ABAQUS计算结果吻合良好;约束扭转占比与截面的κ和边界条件有关;κ越大,约束扭转占比越小,且随着κ变化,边界条件对于约束扭转占比的影响程度发生变化;β可以表征边界条件对约束扭转占比的影响程度;简化分析时,当0<κ≤0.6时可以忽略自由扭转的影响,仅按约束扭转进行分析,当κ≥40时可以忽略约束扭转的影响,仅按自由扭转进行分析,当0.6<κ<40时需按组合扭转进行分析;所统计的双工字钢板组合梁桥的κ为0.71~1.58,钢箱梁桥的κ>39。 展开更多

关键词 桥梁工程 薄壁杆件 有限元模型 自由扭转 约束扭转 边界条件

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长度30 m先张预应力混凝土组合工字梁受弯性能足尺试验研究

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作者 封博文 刘永健 +1 位作者 杨俊宇 闫新凯 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期192-201,共10页

为研究先张预应力混凝土组合工字梁的受弯性能,设计了2根30 m足尺模型,其中1根为工字梁裸梁,另1根为工字梁与桥面板组合梁,并对其进行了受弯静力加载试验。试验中测试了预应力摩擦损失,获得试验梁的荷载-位移关系、破坏模式、裂缝宽度... 为研究先张预应力混凝土组合工字梁的受弯性能,设计了2根30 m足尺模型,其中1根为工字梁裸梁,另1根为工字梁与桥面板组合梁,并对其进行了受弯静力加载试验。试验中测试了预应力摩擦损失,获得试验梁的荷载-位移关系、破坏模式、裂缝宽度及分布。基于试验结果讨论了JTG 3362—2018、GB 50010—2010、ACI 318-14及Eurocode 2等规范中给出的设计方法的适用性。结果表明:先张折线束与由16Mn钢制作的拉板式弯起器之间存在摩擦力,摩擦系数约为0.25;组合桥面板后,工字梁的开裂荷载、钢筋屈服时的荷载及破坏弯矩分别提高23.8%、11.6%及11.2%,且刚度更大和延性更好;采用上述4种规范能安全设计组合工字梁的正截面受弯承载力,采用JTG 3362—2018、Eurocode 2、GB 50010—2010计算的开裂弯矩较为准确,且可以分别准确计算组合工字梁的最大裂缝宽度、开裂前及开裂后的刚度。 展开更多

关键词 桥梁工程 混凝土工字梁 先张法 足尺模型 静力试验 受弯性能

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曲线双工字钢-混凝土组合梁桥弯扭性能1∶2模型试验 被引量：2

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作者 封博文 刘永健 +4 位作者 周绪红 邢子寒 范泉锋 崔晓晓 杨俊宇 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期109-127,共19页

为探究连续曲线双工字钢-混凝土组合梁桥在弯扭组合作用下的力学性能,设计了一座曲线半径为200 m,跨径布置为17.5 m+17.5 m的连续曲线组合梁桥模型,并进行了静载试验,包括两点偏心弹性加载及四点对称破坏加载。试验测试了模型桥荷载-挠... 为探究连续曲线双工字钢-混凝土组合梁桥在弯扭组合作用下的力学性能,设计了一座曲线半径为200 m,跨径布置为17.5 m+17.5 m的连续曲线组合梁桥模型,并进行了静载试验,包括两点偏心弹性加载及四点对称破坏加载。试验测试了模型桥荷载-挠度关系曲线,控制截面钢梁、桥面板及钢筋应变分布,记录了模型桥的破坏过程及特征荷载,混凝土桥面板裂缝分布及裂缝宽度。结果表明:对称荷载作用下,曲率效应使外弧侧结构受力更不利;加载截面、中支点截面钢梁翼缘屈服后,第2跨加载点外弧钢梁腹板发生剪切屈曲,截面塑性转动能力受到钢板局部屈曲的限制;中支点桥面板裂缝分布范围超过计算跨径±20%;模型桥第2跨外梁破坏后,其他结构仍能继续承载,内弧侧结构延性指标远小于外弧侧,模型桥横桥向具有冗余性;竖向荷载作用下,模型桥弹性阶段截面正应力主要由弯曲正应力和约束扭转翘曲正应力组成,此外,钢梁下翼缘存在额外的横向弯曲正应力;最后,给出了钢梁下翼缘横向弯矩简化计算方法,并基于Vlasov薄壁结构理论,提出了双工字钢-混组合梁桥约束扭转截面特性计算方法。 展开更多

关键词 桥梁工程 弯扭组合作用 试验研究 钢-混凝土组合梁桥 曲线桥 约束扭转

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钢-混凝土组合梁温度效应的解析解 被引量：14

10

作者 刘永健 刘江 +2 位作者 张宁 封博文 XU Lei 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期9-19,共11页

针对考虑和不考虑界面滑移2种情况,在任意温度分布作用下,推导了钢-混凝土组合梁界面剪力、相对滑移和温度应力理论计算公式,采用有限元模拟对考虑界面滑移的公式进行了验证,并在钢-混凝土温差模式(模式1)、《公路桥涵设计通用规范》(JT... 针对考虑和不考虑界面滑移2种情况,在任意温度分布作用下,推导了钢-混凝土组合梁界面剪力、相对滑移和温度应力理论计算公式,采用有限元模拟对考虑界面滑移的公式进行了验证,并在钢-混凝土温差模式(模式1)、《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)温差模式(模式2)和英国规范BS5400温差模式(模式3)下,对比了温度效应的计算结果。分析结果表明:采用考虑界面滑移的剪力理论公式计算出的组合梁界面剪力分布与有限元计算结果规律一致,3种模式下剪力最大偏差分别为1.15%、2.65%和3.41%;组合梁界面剪力服从双曲余弦函数分布,界面滑移服从双曲正弦函数分布;不考虑滑移与考虑滑移计算得到的界面最大剪力基本相等,最大偏差仅为1.22%;组合梁跨中温度应力计算值的最大偏差小于1%,但组合梁端部温度应力计算值偏差较大,模式3温差为20℃时,考虑滑移时的混凝土底部温度拉应力为不考虑滑移时的1.9倍;组合梁的界面温度效应与温差成线性关系,斜率与温度分布模式有关,模式1的界面剪力、界面剪应力和界面滑移的变化速率最大,分别为9.138kN·℃-1、0.067MPa·℃-1和5.263×10-3 mm·℃-1;温差为30℃时,模式1的界面剪力、界面剪应力和界面滑移变化速率均为模式3的3倍以上,因此,不考虑钢梁温度梯度会使组合梁界面剪力、相对滑移与温度应力计算结果产生偏差,且偏差会随温差的增大而增大。 展开更多

关键词 桥梁工程 钢-混凝土组合梁 温度效应 温度分布模式 界面剪力 相对滑移

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Cu-4.0Ag合金微细线制备工艺及性能研究 被引量：13

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作者 朱利媛 李雷 +3 位作者 冀国良 李强 封博文 刘光林 《特种铸造及有色合金》 CAS CSCD 北大核心 2017年第12期1357-1360,共4页

提出了采用连续水平定向凝固法制备Cu-4.0Ag合金铸杆,然后用多道次连续冷拉拔的方法生产Cu-Ag合金微细线。结果表明,制备出的φ8mm铸杆具有连续纵向柱状晶组织,可不经中间退火而连续冷拉拔制备微细线。解决了传统冷型连铸制备微细线时... 提出了采用连续水平定向凝固法制备Cu-4.0Ag合金铸杆,然后用多道次连续冷拉拔的方法生产Cu-Ag合金微细线。结果表明,制备出的φ8mm铸杆具有连续纵向柱状晶组织,可不经中间退火而连续冷拉拔制备微细线。解决了传统冷型连铸制备微细线时需要多道次中间退火的问题,避免了氧化和断线。所制备的φ0.05mm的微细线强度高于1GPa,电导率为44.78 MS/m,其强化机理为Ag纤维强化。 展开更多

关键词 定向凝固 Cu-4.0Ag合金 微细线 力学性能 导电性

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双工字钢-混凝土组合梁桥桥面板横向弯矩 被引量：3

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作者 刘永健 范泉锋 +3 位作者 封博文 邢子寒 吴浩伟 姜磊 《长安大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1-11,共11页

为研究双工字钢-混凝土组合梁桥面板横向弯矩分布规律,设计了一座缩尺比例为1∶2的双工字钢-混凝土组合梁桥,桥面板采用钢-混凝土组合桥面板,并在桥面板跨中进行了单点静力加载试验。基于试验结果,结合有限元模拟方法,分析了横梁、加劲... 为研究双工字钢-混凝土组合梁桥面板横向弯矩分布规律,设计了一座缩尺比例为1∶2的双工字钢-混凝土组合梁桥,桥面板采用钢-混凝土组合桥面板,并在桥面板跨中进行了单点静力加载试验。基于试验结果,结合有限元模拟方法,分析了横梁、加劲肋等构造对组合桥面板横向弯矩分布和有效工作宽度的影响,并评价了《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362—2018)、AASHTO规范设计方法的适用性。结果表明:沿纵桥向布置有横梁、横向加劲肋改变了桥面板支承位置与支承刚度,从而影响横向弯矩分布。荷载作用处无横向加劲肋时桥面板跨中正弯矩最大,荷载作用处有横梁时桥面板支点处负弯矩最大。现行中国规范不适用于双工字钢板组合梁桥桥面板有效工作宽度和横向弯矩计算,建议适当调高跨中弯矩修正系数。 展开更多

关键词 桥梁工程 钢-混凝土组合梁 钢板-混凝土组合桥面板 横向弯矩 有效工作宽度 模型试验

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