正交异性钢桥面车轮横向位置识别

车辆经过正交异性钢桥面（Orthotropic Steel Deck,OSD）时的车轮横向位置对其疲劳细节分析以及桥梁动态称重系统（Bridge Weigh-In-Motion,BWIM）识别精度至关重要. 针对OSD桥梁局部荷载效应显著的特性,提出了基于BWIM系统中传感器所采集的响应信号来识别过桥车辆横向位置的有效方法. 首先,建立OSD桥梁的有限元模型,并通过标定试验进行验证,然后提取其纵肋横向分布影响线 . 最后,基于横向分布影响线和最小二乘法,建立 OSD中 U肋理论与实测响应的误差方程. 为了验证该方法的准确性和适用性,建立了基于Ls-dyna的车桥耦合振动模型,探究了车辆状况（包括车辆速度、车轴数目和车轮横向位置）以及车轮与桥面接触面积的影响. 模拟分析表明,该算法识别精度对车辆状况的鲁棒性好,针对不同车辆速度、车轴数目和车轮横向位置,其识别精度最大平均误差分别为 9 mm、4.6 mm、12.5 mm,并明确了车轮与桥面接触宽度宜选择为200 mm. 在此基础上,开展实桥试验进一步验证该方法的有效性,结果表明,提出的方法能有效识别 OSD过桥车辆的横向位置,且识别精度较高,适用范围广.     

正交异性钢桥面板的稳定分析

文章将有限条法和应力杂交元法两者结合起来,导出一种兼有两者优点的数值计算方法,并用此方法对一正交异性板进行了稳定分析,在计算精度和计算时间两方面与传统方法进行了比较,验证该法的优点。     

钢-弹性体夹层正交异性桥面板受力性能分析

通过三跨聚氨酯-钢板夹层结构正交异性桥面板空间结构的计算,分析该种夹层桥面板在夹芯层厚度及面板厚度变化时,在不同受力状况和不同截面处各控制点的受力性能.结果表明,夹层桥面板的受力特性在于:在跨中截面中间纵向U形加劲肋上方的夹层板底面纵、横向应力拉压性质与常规受弯构件不同;加劲肋底面纵向应力比截面其它位置大得多,横向应力可忽略;在支点截面中间加劲肋与桥面连接处,聚氨酯芯层纵向应力最大,横向应力可忽略;钢板与聚氨酯结合面的剪切强度大于6 MPa时可满足粘结要求.     

正交异性钢桥面系的多目标正交设计

文章将正交异性钢桥面板和铺装层作为桥面系整体进行多目标正交设计,以桥面板刚度、铺装层表面最大拉应变和桥面系自重为设计目标,应用功效函数法将多目标设计化为单目标设计,通过正交分析法找到最佳结构参数组合,以提高桥面板刚度、改善铺装层的受力和减轻桥面系的重量。文中选择的设计变量范围覆盖了目前常用的桥面系结构参数值,设计结果具有一定的应用参考价值。     

正交异性钢桥面板厚度对铺装层荷载响应敏感性分析

根据线弹性理论和层状体系理论,用有限元分析方法计算分析了钢箱梁桥面板厚度参数对铺装层的弯沉量、层顶弯拉应力、粘结层与桥面板结合处的主剪切应力的分布与变化的影响作用,并给出合理的正交异性桥面结构钢桥面板厚度参数值。     

基于U肋内隔板的正交异性钢桥面板受力性能分析

文章以某大跨度斜拉桥为工程背景,对钢箱梁桥面板U肋内是否加隔板进行分析,通过有限元计算方法,对3种工况下桥 面板、U肋的受力情况进行对比,结果表明,对于公路桥梁、小开口断面,建议不加U肋内隔板.     

桥面铺装温度对正交异性钢桥面板疲劳的影响

通过带桥面铺装的正交异性钢桥面板足尺模型疲劳试验,实测了不同桥面铺装温度条件下钢桥面板的受力,分析了桥面铺装温度对钢桥面板疲劳损伤度的影响.结果表明:沥青混合料钢桥面铺装刚度随着温度升高迅速降低,导致铺装层下的正交异性钢桥面板受力迅速增加;在相同的荷载条件下,高温(55℃)条件下钢桥面板疲劳损伤度约为常温(10℃)的21倍.     

重庆两江大桥正交异性钢桥面板疲劳性能试验研究

为评估重庆两江大桥正交异性钢桥面板双向荷载下的疲劳性能,对由盖板、板肋和横隔板组成的箱形正交异性钢桥面板模型进行疲劳试验研究和有限元分析。采用应力等效方法,板肋与横隔板交叉细节部分采用1:1足尺模型,横隔板开孔分别采用苹果形和钥匙形,面内和面外双向疲劳加载完成正交异性板结构设计寿命期及超长服役期的等效实桥疲劳应力幅作用下2 000万次疲劳试验。有限元值和实测值较吻合。在疲劳试验基础上,讨论横隔板开孔边缘、纵肋与横隔板焊接以及纵肋与盖板焊接3个关键部位的疲劳性能。研究结果表明:双向荷载作用下横隔板产生面外弯曲变形,易导致面外疲劳;正交异性钢桥面板构造未发现裂纹,疲劳寿命远超过设计寿命期。根据欧洲规范的疲劳等级分类检算,其疲劳强度满足使用要求。     

正交异性钢桥面横隔板弧形切口残余应力全过程分析

提出焊接—热切割—超声冲击处理全过程数值模拟流程。首先,对横隔板弧形切口处焊接及热切割残余应力进行数值模拟和试验测试,建立三维热弹塑性有限元模型;其次,采用生死单元法模拟焊缝金属的填充、切割钢板的掉落及焊接和热切割热源输入过程,得到U肋-顶板-横隔板焊接及热切割的动态温度场和应力场;第三,将数值模拟结果与试验测试结果进行对比,验证数值模拟流程的有效性;最后,对热切割后弧形切口的超声冲击处理过程进行数值模拟,分析超声冲击处理塑变层对残余应力的降低效果。研究结果表明：U肋-横隔板焊接在弧形切口下起弧点产生残余拉应力高达103 MPa;热切割改进弧形切口几何形状也产生显著的残余应力,改进后弧形切口下起弧点处残余拉应力达到348 MPa;当超声冲击处理塑变层深度为0.06 mm时,热切割改进后弧形切口下起弧点处残余拉应力降低为242 MPa的压应力。     

正交异性钢桥面横向焊接接头的疲劳寿命估算

针对正交异性铁路钢桥面构造细节,设计2个足尺钢桥面构件进行静载和高周疲劳承载试验。在试验研究的基础上,建立钢桥面有限元模型,并进行分析计算,计算结果与试验值基本吻合。在1阶段模型的基础上,采用子模型技术建立纵肋焊缝位置带半椭圆表面裂纹的2阶段模型,用退化奇异单元模拟该部位裂纹尖端应力场,通过位移外推得到不同裂纹深度下裂纹尖端的应力强度因子K。基于初始裂纹尺寸的合理判定,对Paris公式积分推导得到纵肋焊接接头裂纹扩展曲线并估算疲劳寿命,计算结果解释了试验中裂纹的萌生和发展规律。建议钢桥面纵肋焊接接头按EC33中的71级或铁路桥梁钢结构设计规范中IX细节进行疲劳设计。     

拼装式钢桁桥振动特性研究

研究桥的振动特性是解决实际桥梁振动问题的前提条件。根据拼装式钢桁桥的结构特点,基于通用有限元程序构建结构实体模型进行振动分析,并对自振频率和振动模态的变化规律及影响因素进行了探讨。样桥计算结果与试验结果吻合。分析表明,拼装式钢桁桥振动频率具有集聚现象;自振频率及各阶模态位移幅值随着桥跨度的增大而减小。     

106m下承式钢桁结合梁桥面系 结合形式的比较研究

本文以某高速铁路106m双线下承式简支钢桁梁密布横梁混凝土桥面板体系为研究对象,建立整体有限元模型,对钢桁梁桥面系两种不同结合形式进行计算分析,得出不同结合形式对结构受力的影响。     

正交异性钢桥面板的结构分析

在具有相同截面面积的开口纵肋和闭口纵肋钢徘同板静力试验的基础上,提出简化的计算模型,并采用有阴元法进行精确的应力分析,计算结果与试验结果符合良好;系统地论述了正交异性钢徘同板弹性阶段的应力特性,着重研究了构造布置对铺装应变的影响,从而对铺装提出合理可行的建议。     

夹层桥面板的有限元分析

分别建立相同构造尺寸的普通正交异性钢桥面板和夹层桥面板有限元计算模型,并另外建立三种改变U型肋数量和间距的夹层桥面板计算模型,采取相同的边界条件,施加相同的荷载,以比较两种结构桥面板的总体受力性能。结果表明：当采取相同的构造尺寸时,夹层桥面板的刚度和承载力与普通正交异性钢桥面板相比得到了很大的提高;当两种桥面板获得的总体受力性能接近时,夹层桥面板可以大大减少加劲肋的数量。     

外百渡桥钢桥面板的疲劳计算分析

以上海市外白渡桥大修工程为实例,利用轴载谱加载,以Miner线性积伤准则计算细节疲劳寿命,对大修方案设计中拟采用的钢桥面板体系进行疲劳验算,以确定现有设计能否满足使用功能要求,并根据计算结果优化结构设计.     

桁式加劲梁悬索桥抗风动力特性分析

大跨悬索桥的抗风性能在大跨悬索桥梁设计中具有非常重要的地位,而桁式加劲梁由于其优良的空气动力稳定性在大跨悬索桥中经常被采用。本文以湘西矮寨特大桥实际工程为背景,通过舍弃目前常用的单主梁、双主梁或三主梁模式而采用按实际桁架的构成建立仿真三维梁单元模型的方法建立了整体结构的三维分析模型,利用ANSYS有限元软件对该结构体系进行动力特性的分析计算,得到了该桥型的横向、竖向、主缆、扭转以及耦合振动的频率和振型。分析结果表明,由于桁架结构和索、杆的共同工作效应,使得这种体系的整体刚度好,特别是主缆抵抗变形能力强,动力性能优越,具有很好的抗风性能,分析结果将会为该桥梁进一步的抗风、抗震等设计提供有益的参考。     

新型冷弯薄壁型钢屋架结构承载力分析

基于已完成的G550冷弯薄壁型钢屋架结构承载力试验,采用通用有限元软件ANSYS,建立考虑材料和几何非线性的分析模型.分析结构的特征值屈曲和非线性屈曲承载能力,通过对比试验数据结果,研究屋架结构的合理分析模式.结果表明,屋架结构的破坏模式为上弦杆的整体弯扭屈曲,与试验观测到的现象一致,极限承载力和试验结果非常接近.研究表明,有限元分析模型设计合理,节点处自由度耦合的手段能模拟自攻螺钉连接的受力情况.     

节点弯距在矩形钢管桁架中的影响分析

钢桁架通常按铰接体系计算,而实际结构中由于构造等原因,经常形成刚性或半刚性节点,杆件端部受到不同程度的约束而产生节点弯距.通过大尺寸的、大跨度带悬挑矩形钢管桁架的模型试验,着重分析了该桁架中的节点弯距.试验结果表明,节点弯距在本桁架中的影响不可忽略,在设计中应加以考虑.还进一步对该结构进行了两种节点构造形式的有限元分析,并通过和试验结果进行对比可知,腹杆和弦杆应分别采用相应的节点构造形式的分析结果进行设计.