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焊接残余应力对钢桥面疲劳性能的影响与处理措施
1
作者 郑凯锋 冯霄暘 +3 位作者 何晓晖 衡俊霖 李乐 王洪福 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期29-37,共9页
为改善正交异性钢桥面的抗疲劳性能,对钢桥面进行退火处理以降低关键焊缝的焊接残余应力。首先系统性地回顾和探讨钢桥面焊接残余应力分布模式,同时就残余应力对疲劳裂纹发展的影响进行了文献分析。随后,归纳和总结了国内外主流焊接残... 为改善正交异性钢桥面的抗疲劳性能,对钢桥面进行退火处理以降低关键焊缝的焊接残余应力。首先系统性地回顾和探讨钢桥面焊接残余应力分布模式,同时就残余应力对疲劳裂纹发展的影响进行了文献分析。随后,归纳和总结了国内外主流焊接残余应力消除方法,并开展对比分析。借鉴压力容器制造方法,建议在正交异性钢桥面制造中引入退火处理工艺以降低焊接残余应力。研究聚焦钢桥面中疲劳问题较突出的顶板与U肋连接焊缝,设计了16个(其中9个退火处理,7未作处理)局部足尺单U肋试件进行残余应力测试与疲劳试验。试验结果表明,退火处理后焊缝残余应力实测值降低约80%,疲劳强度提高约23%。可以看出,退火处理可以大幅降低焊接残余应力,从而有效提升钢桥面抗疲劳性能。 展开更多
关键词 桥梁工程 正交异性钢桥面 焊缝 退火处理 焊接残余应力 疲劳开裂
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随机轮载下钢桥面顶板与纵肋焊缝疲劳裂纹扩展特性研究
2
作者 鲁乃唯 刘静 +1 位作者 王凯 王鸿浩 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期193-201,共9页
车辆轮迹横向分布是钢桥面板焊缝处产生随机应力谱的一项关键因素,加之焊接缺陷形态的随机性,诱发钢桥面板疲劳裂纹随机扩展行为。为了研究钢桥面顶板焊缝处疲劳裂纹的随机扩展特性,基于断裂力学理论与扩展有限元方法分析了轮迹横向分... 车辆轮迹横向分布是钢桥面板焊缝处产生随机应力谱的一项关键因素,加之焊接缺陷形态的随机性,诱发钢桥面板疲劳裂纹随机扩展行为。为了研究钢桥面顶板焊缝处疲劳裂纹的随机扩展特性,基于断裂力学理论与扩展有限元方法分析了轮迹横向分布对钢桥面板顶板焊根和焊趾等效应力强度因子的影响规律,揭示了轮迹横向分布离散度、初始裂纹深度和初始裂纹形态比对焊缝处疲劳裂纹随机扩展路径分布的影响规律。结果表明:轮载中心处于U肋正上方中心和焊缝中心位置分别为顶板焊趾和焊根的最不利横向加载工况;车辆轮迹横向分布对顶板焊根和顶板焊趾疲劳裂纹前缘应力强度因子影响差异显著,顶板焊根最大等效应力强度因子为85.99 MPa·mm^(1/2),比顶板焊趾增加了6.72%;轮迹横向分布离散度和初始裂纹深度与钢桥面板焊缝处疲劳裂纹随机扩展路径分布离散程度成正相关,初始裂纹形态比与其成负相关;焊缝细节初始裂纹深度越大,车辆荷载对其横向影响范围越大;焊缝细节初始裂纹形态比越大,车辆荷载对其横向影响范围变化不明显。 展开更多
关键词 桥梁工程 钢桥面板 扩展有限元 随机扩展路径 轮迹横向分布 应力强度因子
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正交异性钢桥面板声发射波三维谱元法模拟及损伤定位
3
作者 李丹 胡晨迅 贺文宇 《应用声学》 CSCD 北大核心 2024年第2期404-414,共11页
针对大跨度桥梁正交异性钢桥面板的疲劳损伤评估与结构健康监测需求,开展基于声发射波场谱元法模拟的大型复杂板类结构损伤定位研究。采用Legendre高阶插值三维时域谱元法模拟声发射波在正交异性钢桥面板中的传播过程,验证了其内部显著... 针对大跨度桥梁正交异性钢桥面板的疲劳损伤评估与结构健康监测需求,开展基于声发射波场谱元法模拟的大型复杂板类结构损伤定位研究。采用Legendre高阶插值三维时域谱元法模拟声发射波在正交异性钢桥面板中的传播过程,验证了其内部显著的反射、衍射和频散现象,并代替人工预断铅实测试验获得大量声发射数据。然后,利用赤池信息准则判定声发射波到达各传感器的时间,通过高斯过程回归建立到达时差与声发射源位置的关系模型,用于未知损伤的定位监测。数值模型实验结果表明,赤池信息准则和高斯过程回归改进的时差图法在正交异性钢桥面板中的平均定位误差为37.3 mm(25 dB信噪比工况),平板的定位精度高于U肋。谱元法模拟有望代替繁琐的预断铅实测试验,提升声发射时差图系列损伤定位方法的实用性。 展开更多
关键词 正交异性钢桥面板 损伤定位 声发射波 谱元法 时差图法
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随机车流作用下拱桥吊杆疲劳性能研究
4
作者 杨吉新 黎定为 林树锋 《交通科技》 2024年第1期62-66,共5页
为研究吊杆的疲劳性能,以某拱桥为工程背景,在MATLAB中使用蒙特卡洛抽样建立考虑车型、车道、车距、车速、车重5种参数的随机车流模型,使用ANSYS求解吊杆在随机车流荷载作用下的应力时程,评估吊杆的疲劳损伤和寿命。结果表明,跨中长吊... 为研究吊杆的疲劳性能,以某拱桥为工程背景,在MATLAB中使用蒙特卡洛抽样建立考虑车型、车道、车距、车速、车重5种参数的随机车流模型,使用ANSYS求解吊杆在随机车流荷载作用下的应力时程,评估吊杆的疲劳损伤和寿命。结果表明,跨中长吊杆和拱脚附近的短吊杆疲劳损伤值高于其他吊杆;车流密度越大,吊杆疲劳损伤值越大,个别吊杆的不同车流密度下疲劳损伤值可相差20倍;车流密度对吊杆疲劳寿命影响很大,尽可能使用长时间的实测车流数据才能得到满意的预测结果。 展开更多
关键词 吊杆 随机车流 车流密度 车辆荷载 疲劳损伤
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基于计算机视觉的钢桥螺栓松动检测方法
5
作者 劳武略 徐威 +3 位作者 张清华 罗纯坤 崔闯 陈杰 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期91-102,共12页
为提高螺栓松动检测的智能化水平,提出一种基于计算机视觉的钢桥螺栓松动检测方法。首先基于深度学习理论建立关键点检测模型,对采集的螺栓图像进行标注并建立数据集;然后分别训练目标检测模型YoloV5和关键点检测模型,并利用训练后的模... 为提高螺栓松动检测的智能化水平,提出一种基于计算机视觉的钢桥螺栓松动检测方法。首先基于深度学习理论建立关键点检测模型,对采集的螺栓图像进行标注并建立数据集;然后分别训练目标检测模型YoloV5和关键点检测模型,并利用训练后的模型自上而下检测螺栓关键点,根据关键点确定螺栓中心点位置,以中心点的相对位置求解透视变换矩阵,利用透视变换矩阵对关键点进行重投影;最后根据关键点的位置变化检测螺栓是否发生松动。结果表明:训练后的YoloV5模型和关键点检测模型可准确检测出螺栓的关键点;关键点的检测精度受图像采集条件影响且对角度更为敏感;利用所有中心点拟合透视变换矩阵的最小二乘解可提高图像几何矫正的精度;不同图像采集环境下,松动螺栓的检测误差在0%~9.6%之间,误检率为2.7%,表明本方法的检测精度和稳定性均较高,具有较好的实用价值和广阔的工程应用前景。 展开更多
关键词 钢桥螺栓 松动检测 计算机视觉 目标检测 关键点检测
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正交异性钢桥面板双轴疲劳性能评估
6
作者 安然 王有志 +1 位作者 王希岗 徐刚年 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期91-98,共8页
为精确评估正交异性钢桥面板在双轴应力状态下的疲劳性能,以东营胜利黄河大桥为背景,建立该桥正交异性钢桥面板顶板、U肋、横隔板交叉连接部位焊缝的节段三维有限元模型,采用等效结构应力法对正交异性钢桥面板体系的双轴疲劳问题进行研... 为精确评估正交异性钢桥面板在双轴应力状态下的疲劳性能,以东营胜利黄河大桥为背景,建立该桥正交异性钢桥面板顶板、U肋、横隔板交叉连接部位焊缝的节段三维有限元模型,采用等效结构应力法对正交异性钢桥面板体系的双轴疲劳问题进行研究;通过模型试验验证正交异性钢桥面板体系的双轴疲劳特性,并进行其构造细节疲劳寿命评估。结果表明:弧形切口起焊点的疲劳裂纹萌生位置在横隔板下方焊趾处,经历裂纹萌生、裂纹稳定扩展和裂纹失效3个阶段,最终失效阶段裂纹形式为Ⅱ型裂纹主导的Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹,此为该桥正交异性钢桥面板结构体系的主导疲劳失效模式;顶板焊缝焊趾及弧形切口起焊点焊趾处于双轴应力状态,面内剪切结构应力幅对疲劳应力的影响显著,按单轴疲劳应力进行寿命预测误差较大,按单轴疲劳应力状态对结构进行疲劳寿命设计偏于不安全;基于组合等效结构应力法的计算值与试验值吻合较好,各焊接细节计算得到的最大值下的疲劳裂纹起裂位置均与试验结果一致,按双轴疲劳应力预测疲劳寿命与试验值吻合较好,疲劳寿命评价精确度较高。 展开更多
关键词 正交异性钢桥面板 等效结构应力法 双轴应力 疲劳性能 有限元法 疲劳试验
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某高速公路25 m跨钢板组合梁设计与数值模拟研究
7
作者 黄宇辰 《城市道桥与防洪》 2024年第1期102-104,M0010,共4页
钢板组合梁结构轻质高强、施工快捷、全生命周期内绿色环保,是实现桥梁上部结构工业化建造的有效途径之一。以某高速公路25 m中等跨径钢板组合梁为工程背景,首先介绍了结构设计情况,然后基于有限元数值模拟软件,研究了结构受力特点,并... 钢板组合梁结构轻质高强、施工快捷、全生命周期内绿色环保,是实现桥梁上部结构工业化建造的有效途径之一。以某高速公路25 m中等跨径钢板组合梁为工程背景,首先介绍了结构设计情况,然后基于有限元数值模拟软件,研究了结构受力特点,并计算得到了结构基频和最不利状态下的钢板应力。计算结果可为类似结构提供参考。 展开更多
关键词 钢板组合梁 工业化建造 结构设计 有限元数值模拟
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桥梁结构耐久性的影响因素及优化设计研究
8
作者 任吉源 《交通世界》 2024年第1期205-207,共3页
为确保桥梁结构使用稳定性,依托河北省某三跨预应力刚构桥支架现浇项目,通过ANSYS箱梁现浇段模型构建对混凝土水化热进行结构耐久性分析,重点对水化热温度分布梯度、浇筑尺寸、水泥种类和结构纵向变形之间的影响进行评价。研究结果表明... 为确保桥梁结构使用稳定性,依托河北省某三跨预应力刚构桥支架现浇项目,通过ANSYS箱梁现浇段模型构建对混凝土水化热进行结构耐久性分析,重点对水化热温度分布梯度、浇筑尺寸、水泥种类和结构纵向变形之间的影响进行评价。研究结果表明,箱梁现浇长度的增大会导致结构纵向变形减小;采取粉煤灰水泥可以适当降低水化热,继而减少纵向变形。 展开更多
关键词 桥梁工程 耐久性 现浇长度 纵向变形
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加劲肋对钢箱梁剪力滞效应的影响
9
作者 吴瑞芳 陈帅宇 +1 位作者 张榆婕 吴孟龙 《湖北理工学院学报》 2024年第2期41-44,共4页
剪力滞效应是影响钢箱梁结构稳定性的一个主要因素,使钢箱梁在弯矩作用下的正应力分布不均。文章首先介绍了计算剪力滞的能量变分法,然后采用有限元分别模拟计算了具有加劲肋的钢箱梁和没有加劲肋的钢箱梁条件下,对比了简支梁和悬臂梁... 剪力滞效应是影响钢箱梁结构稳定性的一个主要因素,使钢箱梁在弯矩作用下的正应力分布不均。文章首先介绍了计算剪力滞的能量变分法,然后采用有限元分别模拟计算了具有加劲肋的钢箱梁和没有加劲肋的钢箱梁条件下,对比了简支梁和悬臂梁在集中荷载作用下的剪力滞系数,并采用能量变分法对其加以验证。结果表明,采用有限元法模拟剪力滞效应效果较好,加劲肋可以有效地减小剪力滞效应。 展开更多
关键词 剪力滞效应 加劲肋 能量变分法 有限元法
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考虑材料腐蚀的大跨径钢箱梁悬索桥疲劳可靠度分析
10
作者 丁亮 《交通科技》 2024年第1期76-80,共5页
大跨径钢箱梁悬索桥受腐蚀疲劳影响显著,系统评估其疲劳可靠指标可极大保证其服役的安全性。文中通过ANSYS APDL建立大跨径钢箱梁悬索桥非线性结构模型,引入腐蚀疲劳抗力和荷载效应时变模型,基于RBF神经网络模型建立考虑材料腐蚀的大跨... 大跨径钢箱梁悬索桥受腐蚀疲劳影响显著,系统评估其疲劳可靠指标可极大保证其服役的安全性。文中通过ANSYS APDL建立大跨径钢箱梁悬索桥非线性结构模型,引入腐蚀疲劳抗力和荷载效应时变模型,基于RBF神经网络模型建立考虑材料腐蚀的大跨径大跨径钢箱梁悬索桥疲劳可靠度分析方法,并以典型桥梁工程为例进行疲劳可靠度评估及材料参数敏感性分析。结果表明,随着使用年限的增加,钢箱梁悬索桥桥面板和U肋位置腐蚀疲劳可靠指标逐年下降,在80年以后低于目标可靠指标3.7的要求,结构可能面临失效风险;钢材强度均值和弹性模量均值同钢箱梁悬索桥的桥面板及U肋位置腐蚀疲劳可靠指标成正比,而对应的变异系数呈反比变化。疲劳可靠度评估时应重点考虑材料参数的影响。 展开更多
关键词 钢箱梁悬索桥 疲劳可靠度 材料腐蚀 敏感性分析 RBF神经网络
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考虑车桥耦合及环境腐蚀的铁路钢桥疲劳分析
11
作者 胡春建 孙洪斌 +4 位作者 卢大治 冯乾朔 余玉洁 朱志辉 王海波 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1256-1265,共10页
耐候钢通过改变合金元素以在其表面形成致密保护性防锈层因而具备良好的耐大气腐蚀性能,因此其在免涂装使用中为带锈工作,应用于公路和铁路桥梁中时可能存在腐蚀和疲劳耦合损伤问题。基于潍莱铁路线一座全焊接免涂装耐候钢桥开展列车动... 耐候钢通过改变合金元素以在其表面形成致密保护性防锈层因而具备良好的耐大气腐蚀性能,因此其在免涂装使用中为带锈工作,应用于公路和铁路桥梁中时可能存在腐蚀和疲劳耦合损伤问题。基于潍莱铁路线一座全焊接免涂装耐候钢桥开展列车动力作用下的关键构件和焊接节点疲劳损伤分析,并进行考虑腐蚀劣化影响下的疲劳寿命评估。基于列车-轨道-桥梁耦合系统模型研究在高速列车动力荷载下桥梁主桁关键构件动力响应并得到结构中最不利构件位置,分析关键构件在列车通行振动效应下的疲劳损伤度;结合考虑局部节点板精细化的多尺度耦合有限元模型,考虑轨道不平顺和列车运行速度的影响,得到桥梁节点板在不同速度下的疲劳损伤度;考虑环境腐蚀对桥梁疲劳寿命的影响,结合桥梁列车年运营量进行腐蚀环境下桥梁关键杆件和节点的疲劳使用寿命评估。研究结果表明:铁路钢桁梁桥在列车动力作用下不同构件的疲劳损伤不同,刚度较小以及应力响应影响线较短的构件疲劳损伤度更大,其中疲劳损伤度由大到小依次为节点横梁、腹杆、下弦杆、上弦杆。轨道不平顺和列车运行速度对桥梁节点板应力响应最大值影响并不显著,列车运行速度为120 km/h时与所分析桥梁共振更明显。环境腐蚀会降低铁路桥梁疲劳寿命,且对桥梁不同构件寿命影响程度不同。研究成果可为同类型铁路钢桁梁桥在腐蚀环境下的疲劳寿命评估和设计提供参考。 展开更多
关键词 铁路钢桁梁桥 车桥耦合系统 多尺度有限元模型 应力响应 疲劳损伤分析 腐蚀疲劳寿命评估
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中小跨径桥梁结构健康监测系统轻量化设计方法 被引量：1
12
作者 伊廷华 郑旭 +1 位作者 杨东辉 李宏男 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期458-466,共9页
从桥梁监测的工程需求出发,深度剖析了中小跨桥梁与大跨径桥梁监测需求的区别,首次提出了中小跨径桥梁结构健康监测系统轻量化设计理念,系统构建了由输入、输出和标定三者组成的监测系统轻量化设计方法和流程,详细阐述了支撑该方法实现... 从桥梁监测的工程需求出发,深度剖析了中小跨桥梁与大跨径桥梁监测需求的区别,首次提出了中小跨径桥梁结构健康监测系统轻量化设计理念,系统构建了由输入、输出和标定三者组成的监测系统轻量化设计方法和流程,详细阐述了支撑该方法实现所需的系统识别理论、结构分析理论和承载能力评估理论,文末对该方法的未来发展进行了初步展望。该方法为规范中小跨径桥梁结构健康监测技术提供了一条切实可行的思路,推进了桥梁智慧管养的工程实用化进程。 展开更多
关键词 桥梁健康监测 中小跨径桥梁 轻量化设计 影响线 状态评估
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UHPC梁带翼缘扭转特性及特征扭矩统一公式 被引量：1
13
作者 李传习 于硕 +2 位作者 周佳乐 李海春 裴必达 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期82-97,共16页
文章开展2根配筋超高性能混凝土(UHPC)带翼缘箱梁纯扭试验,获得带翼缘配筋UHPC箱梁在纯扭转作用下的裂缝发展情况及破坏模式、扭矩-扭率曲线和扭矩-应变曲线等试验数据,分析带翼缘配筋UHPC箱梁扭转特性;收集47组包含矩形梁、箱梁、是否... 文章开展2根配筋超高性能混凝土(UHPC)带翼缘箱梁纯扭试验,获得带翼缘配筋UHPC箱梁在纯扭转作用下的裂缝发展情况及破坏模式、扭矩-扭率曲线和扭矩-应变曲线等试验数据,分析带翼缘配筋UHPC箱梁扭转特性;收集47组包含矩形梁、箱梁、是否配筋、是否带翼缘UHPC试件扭转开裂扭矩和极限扭矩试验数据,结合文中试验结果,研究适用范围广的UHPC梁特征扭矩(开裂扭矩和极限扭矩)统一公式。结果表明:带翼缘的配筋UHPC箱梁破坏时主裂缝呈典型的空间螺旋形;相比于普通混凝土构件,其平均裂缝间距更小,平均裂缝宽度更小;翼缘板裂缝为部分腹板裂缝的延伸,但翼缘板裂缝倾角更大,裂缝宽度更小;因翼缘板的增强作用,配筋UHPC箱梁抗扭承载力显著提高。矩形、箱形、是否带翼缘等截面形式的UHPC梁开裂扭矩公式系数可统一取为0.6;矩形、箱形、是否带翼缘等截面形式的配筋UHPC梁极限扭矩计算可统一采用Kwahk公式,但其中的壁厚需采用文中的有效壁厚替代。 展开更多
关键词 桥梁工程 配筋超高性能混凝土 纯扭性能 带翼缘箱梁 统一公式
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基于联合概率法的重载铁路大跨钢桁梁桥剩余疲劳寿命评估 被引量：1
14
作者 郭文华 蒋晨奕 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期3162-3171,共10页
为准确评估在重载列车开行条件下大跨钢桁桥的疲劳损伤,提出基于联合概率法的重载铁路大跨钢桁梁桥剩余疲劳寿命评估方法。通过建立包含正交异性桥面的简支钢桁梁桥精细化分析模型,采用考虑车桥振动影响的重载列车移动简谐荷载,计算重... 为准确评估在重载列车开行条件下大跨钢桁桥的疲劳损伤,提出基于联合概率法的重载铁路大跨钢桁梁桥剩余疲劳寿命评估方法。通过建立包含正交异性桥面的简支钢桁梁桥精细化分析模型,采用考虑车桥振动影响的重载列车移动简谐荷载,计算重载列车通过钢桁梁桥时的结构动力响应。基于雨流计数法和Miner线性疲劳累积准则,获得单次列车过桥时钢桁梁桥控制部位疲劳应力谱,研究列车类型、行车速度、车辆载重、编组车辆节数等对钢桁梁桥疲劳损伤的影响。根据等效列车历史运营谱和考虑年运量及典型疲劳列车发展趋势的未来运营谱,采用联合概率法计算了钢桁梁桥的剩余疲劳寿命。研究结果表明:钢桁梁桥的最不利疲劳控制部位为正交异性桥面板的横肋跨中下翼缘纵向角焊缝以及纵肋与桥面板焊接连接部位;运营列车类型对横肋、纵肋疲劳损伤的影响显著;钢桁梁桥纵肋、横肋疲劳损伤度随编组车辆节数增多而增大,随车速的变化具有不确定性;疲劳部位损伤度随车辆载重增加而增大,且当车辆载重超过某临界值后,将对钢桥疲劳产生重大影响;与定值分析法相比,采用考虑列车载重、车速正态分布的联合概率法计算疲劳损伤度更准确合理,估算包含正交异性桥面板的大跨简支钢桁梁桥的剩余疲劳寿命更可靠,可为开展重载铁路大跨钢桥疲劳分析提供参考。 展开更多
关键词 重载铁路 钢桁梁桥 剩余疲劳寿命 疲劳损伤 正交异性桥面板
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预应力钢棒体系索塔锚固区力学特性研究 被引量：1
15
作者 杨万理 杨成发 +2 位作者 李谏 幸荣邦 李昆星 《世界桥梁》 北大核心 2023年第4期63-69,共7页
针对斜拉桥索塔锚固区传统钢绞线预应力体系存在布设复杂、预应力分布不均匀、锚下应力集中等问题,对采用无粘结预应力钢棒体系索塔锚固区的力学特性开展了研究。以洛溪大桥拓宽工程主桥为背景,采用ANSYS软件分别建立了该桥预应力钢棒... 针对斜拉桥索塔锚固区传统钢绞线预应力体系存在布设复杂、预应力分布不均匀、锚下应力集中等问题,对采用无粘结预应力钢棒体系索塔锚固区的力学特性开展了研究。以洛溪大桥拓宽工程主桥为背景,采用ANSYS软件分别建立了该桥预应力钢棒体系及传统钢绞线预应力体系索塔锚固区节段有限元模型,对比了2种预应力体系索塔锚固区在2种荷载工况下(完成预应力张拉但未张拉斜拉索和斜拉索张拉后)混凝土塔壁横桥向应力、顺桥向应力、第一主应力和第三主应力。结果表明:2种荷载工况下,无粘结预应力钢棒体系具有足够的压应力储备;与传统钢绞线预应力体系相比,无粘结预应力钢棒体系锚固区的应力水平较低,混凝土塔柱的应力水平沿高度方向更为均匀,采用无粘结预应力钢棒体系索塔锚固区具有更优的力学性能。 展开更多
关键词 斜拉桥 索塔锚固区 预应力体系 无粘结预应力钢棒 力学特性 有限元法
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矩形钢管K型节点复合型应力强度因子计算方法研究
16
作者 刘永健 赵瑞 +1 位作者 姜磊 傅一晟 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期182-194,共13页
相比圆形钢管桁架,矩形钢管桁架在施工方面具有一定的技术经济优势,并已广泛应用于桥梁工程中,鉴于断裂力学法评估该类结构疲劳性能的需要,该文探讨矩形钢管K型节点在支管拉压平衡荷载作用下的应力强度因子计算方法。提出带表面裂纹矩... 相比圆形钢管桁架,矩形钢管桁架在施工方面具有一定的技术经济优势,并已广泛应用于桥梁工程中,鉴于断裂力学法评估该类结构疲劳性能的需要,该文探讨矩形钢管K型节点在支管拉压平衡荷载作用下的应力强度因子计算方法。提出带表面裂纹矩形钢管K型节点有限元建模方法,并与试验进行验证;通过参数分析,研究节点和裂纹几何参数对节点几何修正系数Y的影响;多元回归分析拟合得到矩形钢管K型节点应力强度因子计算公式及其修正后的设计计算公式,并通过算例分析给出基于断裂力学的钢管节点剩余疲劳寿命评估方法。结果表明:有限元结果与试验结果比值均值为1.012,变异系数为0.034,两者最大差值仅为5.5%,表明有限元计算结果可靠;节点几何参数2γ、τ与Y呈正相关,θ与Y呈负相关,其原因主要在于节点相贯线处刚度和受拉荷载变化,改变了裂纹尖端应力场,从而影响了裂纹扩展速率,裂纹几何参数c/a与Y呈正相关,但影响不明显,a/t0与Y呈负相关;提出的应力强度因子计算公式与有限元计算结果吻合良好,且修正后用于设计的计算公式具有95%的可靠度;圆形钢管节点应力强度因子高于矩形钢管节点,平均提高24.9%,说明在相同荷载工况下,圆形钢管节点裂纹扩展速率更快,算例分析也进一步验证该结论,圆形钢管节点剩余疲劳寿命为2.1×105次,低于矩形钢管节点的剩余疲劳寿命2.3×105次。 展开更多
关键词 桥梁工程 复合型应力强度因子 有限元分析 矩形钢管K型节点 表面裂纹 评估流程
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正交异性钢桥面板纵肋与横隔板的主导开裂模式研究
17
作者 徐军 朱金柱 陈焕勇 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期55-62,共8页
为给正交异性钢桥面板纵肋与横隔板交叉构造细节的正交异性抗疲劳设计提供理论依据,以某大桥正交异性钢桥面板设计方案为背景,建立包含纵肋与横隔板交叉构造细节的正交异性钢桥面板有限元模型,分析关键结构设计参数对该构造细节各开裂... 为给正交异性钢桥面板纵肋与横隔板交叉构造细节的正交异性抗疲劳设计提供理论依据,以某大桥正交异性钢桥面板设计方案为背景,建立包含纵肋与横隔板交叉构造细节的正交异性钢桥面板有限元模型,分析关键结构设计参数对该构造细节各开裂模式应力幅的影响,以及该构造细节主导开裂模式的迁移机制。结果表明:纵肋与横隔板交叉构造细节各开裂模式的纵向应力影响线主要分布在关注部位相邻跨范围内,横向应力影响线主要分布在关注部位相邻2个纵肋范围内;顶板厚度对各开裂模式应力幅影响较小,不会使主导开裂模式迁移;横隔板厚度和间距对各开裂模式应力幅影响程度的差异显著,随着横隔板厚度和间距的增加,该构造细节的主导开裂模式发生迁移。 展开更多
关键词 正交异性钢桥面板 纵肋与横隔板交叉构造细节 主导开裂模式 应力 有限元法
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挑臂式钢箱梁面板-中纵梁构造细节疲劳性能研究及构造参数分析
18
作者 杨永清 李国强 洪彧 《铁道标准设计》 北大核心 2023年第5期73-79,共7页
为研究挑臂式面板-中纵梁构造细节的疲劳特性,运用大型通用有限元软件ANSYS建立精细化分析模型,结合热点应力法、Palmgren-Miner线性累积损伤理论及雨流计数法对该构造细节进行横纵向疲劳车加载应力结果计算分析,并开展构造参数影响研... 为研究挑臂式面板-中纵梁构造细节的疲劳特性,运用大型通用有限元软件ANSYS建立精细化分析模型,结合热点应力法、Palmgren-Miner线性累积损伤理论及雨流计数法对该构造细节进行横纵向疲劳车加载应力结果计算分析,并开展构造参数影响研究。研究结果表明,轮载作用下该细节经历多次应力循环,应力影响线具有明显的轴重识别效果,采用横向应力/竖向应力研究其疲劳特性是合适的;该细节面板焊趾较腹板焊趾应力水平高,更易发生疲劳开裂,而腹板处焊趾具有无限寿命;面板厚度从12 mm增加到20 mm,面板焊趾和腹板焊趾热点应力分别降低55%和40%,中纵梁腹板与附近U肋的间距从250 mm增加到400 mm,面板焊趾和腹板焊趾热点应力增幅达61%和58%,而中纵梁腹板厚度从12 mm变化到20 mm,面板焊趾处和腹板焊趾处的热点应力基本不变,维持在53 MPa和22 MPa左右。建议在充分考虑安全性和经济性的情况下,合理选择面板厚度及中纵梁腹板与附近U肋的间距以提高面板-中纵梁构造细节的疲劳寿命。 展开更多
关键词 公铁两用桥 挑臂式钢箱梁 中纵梁 热点应力法 疲劳性能 参数分析 ANSYS
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拉弯耦合作用下平行钢丝索断丝受力研究
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作者 杨建喜 赵金炎 +1 位作者 费宏宇 孙全胜 《森林工程》 北大核心 2023年第6期177-187,共11页
为研究拉弯耦合作用下平行钢丝索断丝力学行为,依据文献试验数据建立平行钢丝索弯曲精细化有限元模型,并通过试验数据验证,进一步建立拉弯耦合作用下平行钢丝索断丝有限元模型,研究钢丝断裂后平行钢丝拉索跨中截面变形和应力不均匀分布... 为研究拉弯耦合作用下平行钢丝索断丝力学行为,依据文献试验数据建立平行钢丝索弯曲精细化有限元模型,并通过试验数据验证,进一步建立拉弯耦合作用下平行钢丝索断丝有限元模型,研究钢丝断裂后平行钢丝拉索跨中截面变形和应力不均匀分布规律。研究结果表明,拉弯耦合作用下平行钢丝索数值模拟结果与试验数据相一致;预拉力平行钢丝拉索断丝后,周围剩余完好钢丝出现应力重分布现象,越靠近断丝位置的钢丝应力越大,随着断丝数量的增加,剩余完好钢丝应力也增加;在断丝后,影响简支边界条件平行钢丝索断丝处变形大小的因素由大到小依次为拉弯耦合作用、预拉力作用、两端自由。 展开更多
关键词 拉弯耦合作用 平行钢丝索 断丝 变形 应力重分布
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多塔悬索桥主缆疲劳寿命分析
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作者 胡志坚 向鹏 《公路工程》 2023年第1期23-28,73,共7页
主缆作为悬索桥的主要承重构件且具有不可更换的特点,其抗疲劳设计是悬索桥设计的关键内容。为考虑索鞍内主缆所受压应力对主缆疲劳寿命的影响,提出了用莫尔强度理论相当应力代替原有一维拉应力进行索鞍内主缆抗疲劳设计的方法,并结合... 主缆作为悬索桥的主要承重构件且具有不可更换的特点,其抗疲劳设计是悬索桥设计的关键内容。为考虑索鞍内主缆所受压应力对主缆疲劳寿命的影响,提出了用莫尔强度理论相当应力代替原有一维拉应力进行索鞍内主缆抗疲劳设计的方法,并结合三塔悬索桥实例对索鞍内主缆疲劳寿命进行分析。结果表明,索鞍内主缆的疲劳最不利位置出现在中塔索鞍处最下层索股靠近索鞍出口处。考虑拉应力和压应力同时作用的二维应力时,各三塔悬索桥索鞍内主缆的平均应力提高了13%~17%,应力幅提高了16%~19%。考虑二维应力时索鞍内主缆的疲劳寿命低于考虑一维应力时主缆疲劳寿命,仅为考虑一维应力时主缆疲劳寿命的22%~27%。 展开更多
关键词 多塔悬索桥 主缆 疲劳寿命 二维应力
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