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基于声发射技术的钢桥面板疲劳损伤监测与评估 认领
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作者 段兰 王春生 +2 位作者 翟慕赛 王世超 司海鹏 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期60-73,共14页
采用多种监测技术融合手段,对正交异性钢桥面板开展了疲劳损伤监测与评估,包括足尺正交异性钢桥面板节段模型疲劳试验与某公路斜拉桥正交异性钢桥面板运营阶段的疲劳损伤监测;在正交异性钢桥面板疲劳试验中,综合采用了美国物理声学(PAC... 采用多种监测技术融合手段,对正交异性钢桥面板开展了疲劳损伤监测与评估,包括足尺正交异性钢桥面板节段模型疲劳试验与某公路斜拉桥正交异性钢桥面板运营阶段的疲劳损伤监测;在正交异性钢桥面板疲劳试验中,综合采用了美国物理声学(PAC)声发射(AE)传感器、智能锆钛酸铅压电漆(PZT)传感器和应变片进行了粘贴钢板冷加固前后的疲劳裂纹监测;对处于运营阶段的斜拉桥钢桥面板疲劳开裂区域,采用了粘贴角钢的冷加固方法进行加固,并对加固前后的桥梁结构开展了AE监测和应变监测以研究疲劳裂纹状态与检验冷加固方法的效果。疲劳试验与监测结果表明:PAC的AE传感器和智能PZT传感器能有效捕捉具有突发峰值与快速衰减特征的疲劳扩展信号,二者的协同应用实现了疲劳裂纹智能感知,PAC的AE传感器组能实时捕捉纵肋上的疲劳裂纹扩展长度和方向;粘贴钢板冷加固后,应力水平稳定在64.8 MPa,直到继续循环加载至512万次仍无疲劳裂纹扩展,验证了正交异性钢桥面板粘贴钢板疲劳冷加固措施的良好加固效果;在疲劳试验过程中,PAC的AE传感器和智能PZT传感器监测疲劳裂纹扩展结果一致性良好,与应变片相比可实时捕捉更丰富的疲劳裂纹动态信息。对运营阶段正交异性钢桥面板疲劳监测与评估结果表明:加固前AE监测结果峰值能量是加固后峰值能量的5倍,AE累积信号由加固前的密集分布改变为加固后的稀散分布,表明加固后的钢桥面板疲劳裂纹处于稳定状态;随着加载车辆行驶通过,冷加固后的疲劳裂纹尖端应力峰值降低40%至50%;对比加固前后的24 h疲劳应力连续监测结果,疲劳细节附近应变片的应变水平从加固前的78 MPa下降至加固后的48 MPa;AE信号峰值能量、AE累积信号和应力水平的监测结果均证明了冷加固技术对正交异性钢桥面板疲劳开裂加固的有效性。 展开更多
关键词 桥梁工程 钢桥 正交异性钢桥面板 声发射监测 疲劳损伤 冷维护
正交异性钢桥面板典型疲劳细节变形与裂纹尖端应力分析 认领
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作者 林上顺 《世界桥梁》 北大核心 2020年第1期71-76,共6页
为了解车轮荷载作用对正交异性钢桥面板典型疲劳细节的影响,以长门特大桥为背景,采用有限元法建立正交异性钢桥面板节段模型及易开裂部位的子模型,分析在不同横向荷载分布下3处典型疲劳细节受力及面内外变形,得到各细节最不利加载位置... 为了解车轮荷载作用对正交异性钢桥面板典型疲劳细节的影响,以长门特大桥为背景,采用有限元法建立正交异性钢桥面板节段模型及易开裂部位的子模型,分析在不同横向荷载分布下3处典型疲劳细节受力及面内外变形,得到各细节最不利加载位置。对最不利位置进行加载,分析疲劳裂纹尖端应力强度因子变化规律,研究不同疲劳细节裂纹类型及扩展能力。结果表明:单轮荷载作用下,横隔板弧形缺口位置会发生面内外变形,顶板-U肋焊根处以面外变形为主,横隔板间的顶板-U肋焊缝焊根位置面外变形最大。在裂纹较短时,随着长度的增加,弧形缺口裂纹从张开型裂纹逐渐转向张开型、滑开型混合裂纹,且横隔板处的顶板-U肋焊根裂纹为复合型裂纹,横隔板间的顶板-U肋焊根裂纹为张开型裂纹。横隔板弧形缺口裂纹和顶板-U肋焊缝焊根裂纹的尖端应力强度因子的最大值,分别出现在裂纹长度为20 mm和40 mm附近,该处裂纹较容易继续扩展。 展开更多
关键词 正交异性钢桥面板 疲劳 裂纹 变形 应力强度因子 有限元法
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U肋设小隔板和支撑板的正交异性板疲劳性能试验研究 认领
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作者 王伟 周尚猛 王亚飞 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期58-63,共6页
为了解钢桥正交异性板U肋设置小隔板和支撑板对其疲劳性能的影响,以大岳高速洞庭湖大桥为背景,设计制作一个3跨钢桥面板节段足尺模型(其中1道横隔板处U肋设置小隔板和支撑板的优化措施),进行不同横向加载位置的静力试验和正载下的疲劳试... 为了解钢桥正交异性板U肋设置小隔板和支撑板对其疲劳性能的影响,以大岳高速洞庭湖大桥为背景,设计制作一个3跨钢桥面板节段足尺模型(其中1道横隔板处U肋设置小隔板和支撑板的优化措施),进行不同横向加载位置的静力试验和正载下的疲劳试验,分析有无改善措施时弧形切口、横隔板和U肋焊趾处主拉应力,以及疲劳裂缝开展情况。结果表明:静力试验中,与无改善措施相比,有改善措施的弧形切口、U肋焊趾的最大应力降幅分别达30%、68%,但横隔板焊趾处应力增加至弧形切口最大应力的130%;小隔板开孔可抑制横隔板焊趾处应力;疲劳试验模型出现4条裂缝,非直接轮压处、未开孔小隔板处的横隔板两侧焊趾均发生开裂,直接轮压处、有改善措施的横隔板焊趾处的疲劳开裂加载次数提高了89%;可将开孔小隔板和支撑板用于承受轮压荷载较大的重车道上。 展开更多
关键词 正交异性钢桥面板 小隔板 支撑板 轮压荷载 应力 疲劳裂缝 疲劳性能 模型试验
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弯扭条件下正交异性钢桥面板疲劳性能试验研究 认领
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作者 郭强 宫国朋 贡金鑫 《公路交通科技》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期70-81,共12页
为研究弯扭条件下正交异性钢桥面板的疲劳性能,根据某实际桥梁图纸制作了6个足尺试件模型,模型由盖板、U肋和横隔板3部分组成,模型间各部分通过焊接连接。首先,采用有限元软件ANSYS对试件受力情况进行数值模拟,获得静力荷载作用下试件... 为研究弯扭条件下正交异性钢桥面板的疲劳性能,根据某实际桥梁图纸制作了6个足尺试件模型,模型由盖板、U肋和横隔板3部分组成,模型间各部分通过焊接连接。首先,采用有限元软件ANSYS对试件受力情况进行数值模拟,获得静力荷载作用下试件的内力分布,确定疲劳试验所要加载的疲劳荷载大小以及要观测热点应力的位置。然后,对6个盖板-U肋-横隔板试件进行高周疲劳加载,观察并记录了试验过程中试件开裂位置、试件的裂缝发展情况和试件开裂过程中竖向位移的变化,分析了复杂应力下桥面板疲劳裂缝扩展、刚度退化和疲劳寿命等。结果表明:弯扭条件下盖板-U肋-横隔板焊接连接试件疲劳开裂出现在焊缝焊趾处,且盖板上靠近U肋处裂缝扩展路线呈弧形;弯扭条件下裂纹扩展可大致分为裂纹萌生阶段、稳定扩展阶段、贯穿板厚阶段和疲劳断裂阶段;加载前期试件刚度退化不明显,接近疲劳破坏时刚度大幅下降,并建立了盖板-U肋-横隔板连接节点竖向位移变化值与疲劳特性参数之间的大致关系;裂缝扩展阶段疲劳寿命较短,其他3个阶段寿命大致相同;给出了测点热点应力突变和肉眼可见裂缝两种准则下的S-N曲线,试验所得盖板-横隔板焊接连接细节疲劳强度均高于国际焊接协会标准IIW和欧洲规范3推荐的FAT 90,FAT 100,FAT 112以及FAT 125的细节疲劳强度。 展开更多
关键词 桥梁工程 疲劳性能 高周疲劳试验 正交异性钢桥面板 弯扭作用 热点应力
军山长江大桥钢-UHPC组合桥面改造效果研究 认领
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作者 周立兵 张刚 王敏 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期50-55,共6页
武汉军山长江大桥原桥面铺装为双层SMA,随着车流量的增加和超重车辆的影响,运营多年后该桥正交异性钢桥面板出现疲劳裂缝。为处治桥面板隐性裂缝,分别对上游侧进行了钢桥面冷拌环氧树脂桥面铺装及桥面板焊接施工,对下游侧进行钢-UHPC组... 武汉军山长江大桥原桥面铺装为双层SMA,随着车流量的增加和超重车辆的影响,运营多年后该桥正交异性钢桥面板出现疲劳裂缝。为处治桥面板隐性裂缝,分别对上游侧进行了钢桥面冷拌环氧树脂桥面铺装及桥面板焊接施工,对下游侧进行钢-UHPC组合桥面铺装改造。为评估钢-UHPC组合桥面的改造效果,基于已建立的运营期安全监测系统及有针对性的增布动应变测点,对随机荷载作用下桥梁上、下游侧桥面板的局部应力进行测试。结果表明:在下游侧的车辆数量和轴重均高于上游侧的情况下,下游侧测点的等效应力幅大多小于对应的上游侧,表明钢-UHPC组合桥面铺装明显改善了该桥正交异性钢桥面板的疲劳应力。 展开更多
关键词 斜拉桥 桥面改造 钢-UHPC组合桥面 正交异性钢桥面板 随机荷载 疲劳应力 应力幅
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钢桥面板顶板-U肋焊缝多轴疲劳效应评估 认领
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作者 吉伯海 蒋斐 +1 位作者 王益逊 傅中秋 《郑州大学学报:工学版》 CAS 北大核心 2020年第1期25-31,共7页
为了评估顶板-U肋焊缝多轴疲劳效应,定义了主要应力分量为坐标轴向幅值最大的正应力。基于弹性力学对比了单、多轴疲劳应力,提出了采用绝对值最大的主应力与主要应力分量的偏差值δ作为多轴疲劳评判依据。建立了钢桥面板节段模型和顶板-... 为了评估顶板-U肋焊缝多轴疲劳效应,定义了主要应力分量为坐标轴向幅值最大的正应力。基于弹性力学对比了单、多轴疲劳应力,提出了采用绝对值最大的主应力与主要应力分量的偏差值δ作为多轴疲劳评判依据。建立了钢桥面板节段模型和顶板-U肋细节子模型,对细节处多轴疲劳变形和应力状态进行了评估。为了定量单、多轴疲劳寿命评估的差异,定义了疲劳寿命比R,理论推导得R-δ关系,并通过试验和有限元分析加以验证。研究结果表明:单轴荷载下绝对值最大的主应力等于主要应力分量,多轴荷载下两类应力存在偏差,偏差越大,多轴疲劳效应越显著;对于顶板-U肋焊缝,多轴疲劳效应随荷载中心线偏离焊缝位置越发显著,横隔板处顶板-U肋焊缝的多轴应力状态更为明显; R与δ3成正比,该关系为在单轴疲劳评估的基础上进行多轴疲劳寿命评估提供参考。 展开更多
关键词 多轴疲劳 正交异性钢桥面板 绝对值最大主应力 顶板-U肋焊缝
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轴力作用下钢桥面板构造细节受力分析 认领
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作者 陈念念 吉伯海 +1 位作者 何翠颖 陈壮壮 《安徽工业大学学报:自然科学版》 CAS 2020年第1期66-72,86共8页
为研究正交异性钢桥面板在轴力作用下的受力情况,建立全桥杆系有限元模型,获取钢桥面板所受轴力信息;建立钢桥面板局部有限元模型,提取各工况下疲劳细节关注点处应力,分析应力的变化情况,获取各疲劳细节最不利加载工况,比较研究最不利... 为研究正交异性钢桥面板在轴力作用下的受力情况,建立全桥杆系有限元模型,获取钢桥面板所受轴力信息;建立钢桥面板局部有限元模型,提取各工况下疲劳细节关注点处应力,分析应力的变化情况,获取各疲劳细节最不利加载工况,比较研究最不利加载工况下各构造细节在轴力作用下的疲劳性能。结果表明,轴力对各细节应力幅影响较小,对U肋与横隔板围焊处和横隔板焊趾处平均应力影响较大,对U肋与顶板焊缝和弧形缺口平均应力影响较小。 展开更多
关键词 正交异性钢桥面板 轴力 疲劳应力 有限元分析
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2种弧形切口对RF构造细节疲劳性能影响的现场监测 认领
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作者 祝志文 李健朋 +2 位作者 黄炎 钟国琛 向泽 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期87-99,共13页
现场监测能真实反映结构的构造细节、边界约束和桥面加载条件,是正交异性钢桥面板疲劳评价最合理有效的方法之一。基于某正交异性桥面板钢箱梁桥,通过监测随机车流下同一车道紧邻的2个横隔板上疲劳敏感构造细节的应力响应时程,对比2种... 现场监测能真实反映结构的构造细节、边界约束和桥面加载条件,是正交异性钢桥面板疲劳评价最合理有效的方法之一。基于某正交异性桥面板钢箱梁桥,通过监测随机车流下同一车道紧邻的2个横隔板上疲劳敏感构造细节的应力响应时程,对比2种不同弧形切口正交异性钢桥面板构造细节的应力响应;通过雨流计数法获取构造细节应力谱,再基于米勒线性累积损伤准则计算疲劳等效应力幅和等效加载次数;最后基于AASHTO LRFD规范条文计算相关构造细节的疲劳寿命。研究结果表明:横隔板弧形切口构造细节总应力是面内应力分量主导,小弧形切口峰值应力时面外应力对总应力的比不大于23%,而大弧形切口仅略减小到20%,但大弧形切口削弱了横隔板腹板,使得传递面内竖向应力的面积减小,反而增大了弧形切口构造细节的应力,因而大弧形切口构造细节的疲劳寿命仅为10.6年,低于小弧形切口的14.2年;对纵肋-横隔板(Rib-to-floorbeam,RF)焊缝构造细节而言,大弧形切口减轻了RF之间的相互约束,能一定程度减小RF纵肋侧和RF横隔板侧的应力响应;但增大了RF围焊处因弯曲产生的压应力,从而导致横向泊松效应在该构造细节处产生大的二次应力;采用小弧形切口时估计的纵肋-横隔板焊缝构造细节的疲劳寿命大于100年,而采用大弧形切口对应寿命仅为31年。研究结果可为正交异性钢桥面板抗疲劳设计和加固提供有益的参考。 展开更多
关键词 桥梁工程 正交异性钢桥面板 现场监测 疲劳 弧形切口 纵肋-横隔板构造 应力分析
正交异性钢桥面板切口尺寸扩大的现场疲劳监测试验 认领
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作者 黄炎 阮诗鹏 蔡晶垚 《公路交通科技》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期81-87,共7页
为研究扩大切口对正交异性钢桥面横隔板切口的疲劳性能影响,采用有限元分析和实桥疲劳试验,获取了扩大切口和设计切口的应力响应及面内面外应力分量,并基于AASHTO LRFD规范对两类切口开展了疲劳寿命评价。研究结果表明,扩大切口和设计... 为研究扩大切口对正交异性钢桥面横隔板切口的疲劳性能影响,采用有限元分析和实桥疲劳试验,获取了扩大切口和设计切口的应力响应及面内面外应力分量,并基于AASHTO LRFD规范对两类切口开展了疲劳寿命评价。研究结果表明,扩大切口和设计切口的应力响应特征基本一致,并且应力水平也相差不大,最不利工况下扩大切口和设计切口的应力响应分别为-72.8,-67.1 MPa,扩大切口比设计切口的应力增大了约8%左右,说明扩大切口不利于降低切口应力水平。扩大切口和设计切口的最大面内应力分别为-71.6,-65.1 MPa,面内应力增大了10%,而两者的面外应力仅在4 MPa左右,可以忽略不计,可知扩大切口的应力增幅主要是由面内应力增加造成。这主要是由于横隔板受面内变形控制,扩大切口减小了横隔板净截面面积,相当于减小了横隔板的有效承载面积,造成扩大切口应力只增不减。两类切口的疲劳寿命都只有7~14 a左右,评价结果与实桥开裂状况吻合,该桥切口开裂主要还是与超载车流量较大、横隔板厚度偏薄、切口形状欠妥、焊接工艺较差等因素有关。总而言之,扩大切口无法提高切口的疲劳性能,甚至因现场切割作业条件限制而造成切口疲劳性能降低,不推荐采用这样的方式进行切口加固。 展开更多
关键词 桥梁工程 正交异性钢桥面板 现场试验 有限元 切口
道庆洲大桥曲线变宽双层钢桁梁设计 认领
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作者 邹敏勇 郑亚鹏 《世界桥梁》 北大核心 2020年第3期7-11,共5页
道庆洲大桥引桥第7联为跨度73m的双层公轨两用简支变宽钢桁梁,主桁采用三角桁架,桁高9.4m,标准节间长12m。上层公路桥面采用钢筋混凝土板与密横梁结合体系,下层铁路桥面系采用正交异性钢桥面板结构。桥梁位于平面缓和曲线上,采用主桁变... 道庆洲大桥引桥第7联为跨度73m的双层公轨两用简支变宽钢桁梁,主桁采用三角桁架,桁高9.4m,标准节间长12m。上层公路桥面采用钢筋混凝土板与密横梁结合体系,下层铁路桥面系采用正交异性钢桥面板结构。桥梁位于平面缓和曲线上,采用主桁变宽解决桥面变宽问题。公路桥面系宽度从34.058m变化到45.476m;通过抬高曲线外侧上弦杆件高度及挑臂横梁高度,并利用混凝土板局部加厚来实现从0%到2%的曲线超高。铁路桥面系高1.524m,宽度从13.7m变化到25.65m,超高通过调整道床板高度来实现。 展开更多
关键词 公轨两用桥 变宽钢桁梁 曲线超高 密横梁体系 正交异性钢桥面板 结构设计
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钢桥面板纵肋与横隔板焊接细节疲劳开裂的加固研究 认领
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作者 张清华 金通 +1 位作者 李俊 卜一之 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期92-99,共8页
为研究钢桥面板疲劳开裂部位栓接角钢的加固方法,采用足尺模型试验对纵肋与横隔板焊接细节疲劳裂纹的加固效果进行研究,采用ANSYS建立了含有疲劳裂纹的有限元模型,并基于断裂力学理论对比研究疲劳裂纹不同长度条件下的加固效果.研究结... 为研究钢桥面板疲劳开裂部位栓接角钢的加固方法,采用足尺模型试验对纵肋与横隔板焊接细节疲劳裂纹的加固效果进行研究,采用ANSYS建立了含有疲劳裂纹的有限元模型,并基于断裂力学理论对比研究疲劳裂纹不同长度条件下的加固效果.研究结果表明:纵肋与横隔板焊接细节的疲劳裂纹起裂于焊趾并沿纵肋腹板扩展,采用栓接角钢加固后可以使开裂部位关键测点的主拉应力和裂尖各测点的应变分别降低56%和80%,能够有效抑制疲劳裂纹的扩展;栓接角钢加固后裂尖的应力强度因子幅值最少降低80%,裂纹扩展速率显著降低;对贯穿纵肋腹板前不同长度的疲劳裂纹进行加固,裂尖应力强度因子幅值均降低60%~90%,但随着疲劳裂纹长度的增加,栓接角钢的加固方法对裂纹扩展的抑制效果不断降低,加固时机的合理选取是影响加固效果的关键因素之一. 展开更多
关键词 桥梁工程 正交异性钢桥面板 纵肋与横隔板焊接细节 断裂力学 疲劳开裂加固 应力强度因子
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钢桥面板肋-面板焊缝疲劳裂纹的三维扩展及寿命分析 认领
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作者 杨雅斌 石广玉 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1704-1713,共10页
为研究钢桥面板肋-面板焊缝疲劳裂纹扩展机理,准确评估其疲劳性能,对肋-面板焊缝疲劳裂纹进行三维扩展分析及寿命预测。以天津海河大桥为工程背景,建立钢箱梁节段模型用于肋-面板焊缝疲劳应力分析,提取特征点的应力作为疲劳敏感区的局... 为研究钢桥面板肋-面板焊缝疲劳裂纹扩展机理,准确评估其疲劳性能,对肋-面板焊缝疲劳裂纹进行三维扩展分析及寿命预测。以天津海河大桥为工程背景,建立钢箱梁节段模型用于肋-面板焊缝疲劳应力分析,提取特征点的应力作为疲劳敏感区的局部三维断裂力学子模型的边界条件。将初始表面裂纹分别置于焊趾和焊跟处,采用Schwartz-Neuman交替法求解裂纹应力强度因子并进行扩展分析。研究结果表明:肋-面板焊缝疲劳裂纹为Ⅰ型裂纹主导的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ混合型裂纹,在疲劳扩展过程中不再保持平面;萌生于焊趾并向顶板扩展的疲劳裂纹是其主导疲劳失效模式;保证80%焊缝熔透率可以使肋面板焊缝具有较高的疲劳抗力,完全熔透焊并无必要。数值模拟结果和文献报道的试验结果吻合较好,说明所提出的方法能够准确模拟肋-面板焊接细节疲劳裂纹拓展特性,适用于疲劳问题研究。 展开更多
关键词 正交异性钢桥面板 肋-面板焊缝 局部三维断裂力学模型 疲劳裂纹扩展 Schwartz-Neuman交替法
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正交异性钢桥面板肋-面板焊缝疲劳验算的应力分析模型评估 认领 被引量:1
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作者 杨雅斌 石广玉 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2019年第B06期98-105,共8页
以天津塘沽海河大桥的正交异性钢桥面板为例,建立钢箱梁节段的有限元分析(FEA)模型、简化FEA模型和基于钢箱梁节段的子模型进行肋-面板焊缝疲劳应力分析模型的评估。计算结果表明:对于远离纵腹板处的肋-面板焊缝,通过提高简化FEA模型中... 以天津塘沽海河大桥的正交异性钢桥面板为例,建立钢箱梁节段的有限元分析(FEA)模型、简化FEA模型和基于钢箱梁节段的子模型进行肋-面板焊缝疲劳应力分析模型的评估。计算结果表明:对于远离纵腹板处的肋-面板焊缝,通过提高简化FEA模型中横隔板高度和约束横隔板底部翼缘的方式可减小与钢箱梁节段FEA模型结果的误差;对于靠近纵腹板处的肋-面板焊缝,所有简化FEA模型的应力计算结果均低于钢箱梁节段FEA模型的结果,且误差超过23%。基于钢箱梁节段的三跨子模型可以准确地给出钢桥面板任意位置的肋-面板焊缝的疲劳应力。它具有钢箱梁节段FEA模型的计算精度和简化FEA模型的计算效率,因此它可作为正交异性钢桥面板任意位置处肋-面板焊缝疲劳应力分析的准确和高效计算模型。 展开更多
关键词 正交异性钢桥面板 肋-面板焊缝 疲劳应力分析模型 钢箱梁阶段有限元模型 简化有限元模型 子模型法
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正交异性钢桥面板肋-面板焊缝疲劳分析 认领
14
作者 霍宁飞 石广玉 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期116-122,257共8页
基于焊缝的局部三维断裂力学模型和超重多轴货车的载荷谱,进行正交异性钢桥面板的肋-面板焊缝表面裂纹的疲劳寿命分析。采用Schwartz-Neuman交替法计算肋-面板焊缝处半椭圆表面裂纹的应力强度因子,基于裂尖反向塑性区模型考虑循环载荷... 基于焊缝的局部三维断裂力学模型和超重多轴货车的载荷谱,进行正交异性钢桥面板的肋-面板焊缝表面裂纹的疲劳寿命分析。采用Schwartz-Neuman交替法计算肋-面板焊缝处半椭圆表面裂纹的应力强度因子,基于裂尖反向塑性区模型考虑循环载荷中压应力对疲劳裂纹扩展的作用。正交异性钢桥面板的肋-面板焊缝的应力计算结果表明:超载货车作用下肋-面板焊缝处的横向应力峰值和应力幅都有明显增加;相比于标准疲劳荷载车,超载货车作用下肋-面板焊缝处半椭圆表面裂纹的裂纹扩展率增大了6.1倍;对应于正交异性钢桥面板的肋-面板焊缝处的拉-压循环应力,平面应变状态下的裂尖反向塑性区使裂纹扩展率增加了3.7倍;基于所得裂纹扩展速率,本研究给出仅在严重超载的五轴和六轴货车作用下正交异性钢桥面板的肋-面板焊缝疲劳寿命不足20年,远远低于桥梁的设计寿命。因此,考虑超载多轴货车的载荷谱和循环载荷中的压应力对肋-面板焊缝疲劳裂纹扩展的影响十分重要。 展开更多
关键词 正交异性钢桥面板 肋-面板焊缝裂纹 疲劳寿命 超载货车 三维断裂力学分析 压应力影响
钢桥面板与纵肋焊缝疲劳评估及裂纹扩展研究 认领
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作者 黄云 张清华 +2 位作者 余佳 郭亚文 卜一之 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期260-268,共9页
为研究正交异性钢桥面板纵肋与顶板连接焊缝的裂纹扩展特性并建立相应的疲劳寿命评估方法,考虑裂纹扩展模拟方法以及材料特性等因素对于裂纹扩展过程与疲劳寿命预测的影响,以某长江公路大桥重载交通钢桥面板为研究对象,进行了疲劳模型... 为研究正交异性钢桥面板纵肋与顶板连接焊缝的裂纹扩展特性并建立相应的疲劳寿命评估方法,考虑裂纹扩展模拟方法以及材料特性等因素对于裂纹扩展过程与疲劳寿命预测的影响,以某长江公路大桥重载交通钢桥面板为研究对象,进行了疲劳模型试验和理论研究.综合运用疲劳试验与断裂力学数值模拟研究起始于焊根位置裂纹的疲劳寿命评估问题,探明了疲劳裂纹的扩展特性.研究结果表明:基于常幅疲劳加载的寿命预测结果与试验实测值间的相对误差小于10%,且预测结果偏于安全;裂纹扩展路径及裂纹面空间形态等扩展特性与疲劳试验相吻合;裂纹扩展模拟方法、扩展角计算准则、材料特性和初始裂纹深度是疲劳寿命预测的关键影响因素;起始于焊根的疲劳裂纹属于Ⅰ型主导的复合型裂纹,疲劳寿命评估应考虑Ⅱ型与Ⅲ型裂纹的影响;裂纹面呈现出典型的空间曲面特征,其深度与长度之比介于0.20~0.63之间,最大扩展角为12.7°;疲劳寿命评估结果对于初始裂纹深度取值较为敏感,应结合工程实际确定合理取值. 展开更多
关键词 正交异性钢桥面板 纵肋顶板焊缝 疲劳寿命评估 裂纹扩展特性 疲劳试验 断裂力学 应力强度因子
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U肋双侧焊的钢桥面板残余应力数值分析 认领
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作者 李传习 肖雄 陈卓异 《交通科学与工程》 2019年第2期38-44,共7页
为研究U肋内焊正交异性钢桥面板焊接残余应力的分布规律,采用通用有限元软件ANSYS模拟U肋内焊过程,选用高斯热源模型并采用间接耦合法模拟焊接应力场。将U肋内焊的残余应力场与传统的U肋单侧焊的残余应力场进行了对比分析。研究结果表... 为研究U肋内焊正交异性钢桥面板焊接残余应力的分布规律,采用通用有限元软件ANSYS模拟U肋内焊过程,选用高斯热源模型并采用间接耦合法模拟焊接应力场。将U肋内焊的残余应力场与传统的U肋单侧焊的残余应力场进行了对比分析。研究结果表明:U肋内焊下的双侧焊虽能改变焊缝的偏心状态,但也产生了更加复杂和不利的残余应力场,同时,双侧焊的应力场分布规律与单侧焊的一致。双侧焊的残余应力大于单侧焊的残余应力,其差异在焊缝周围区域表现得更加明显。在设计时,应充分考虑其对结构的影响。 展开更多
关键词 正交异性钢桥面板 焊接残余应力 U肋内焊 数值模拟
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钢桥面板纵肋对接焊缝疲劳裂纹扩展特性及加固方法研究 认领 被引量:1
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作者 周细辉 黄坤 《中外公路》 北大核心 2019年第3期138-142,共5页
针对钢桥面板纵肋对接焊缝中典型的疲劳开裂情况,为研究萌生于该处的疲劳裂纹在后期扩展过程中所表现的特征,以及根据其扩展机理采用在纵肋底板栓接钢板的加固效果的评估,利用Ansys软件建立了纵肋对接焊缝处的疲劳裂纹有限元模型,采用... 针对钢桥面板纵肋对接焊缝中典型的疲劳开裂情况,为研究萌生于该处的疲劳裂纹在后期扩展过程中所表现的特征,以及根据其扩展机理采用在纵肋底板栓接钢板的加固效果的评估,利用Ansys软件建立了纵肋对接焊缝处的疲劳裂纹有限元模型,采用相互作用积分与有限元相结合的方法得到的裂纹前缘应力强度因子来对研究对象进行分析。结果表明:纵肋对接焊缝处疲劳裂纹的扩展过程中Ⅰ型应力强度因子KⅠ与等效应力强度因子Keff之间数值差距很小,Ⅰ型(张开型)开裂模式在扩展过程中占主导地位;Ⅰ型应力强度因子KⅠ随着裂纹扩展尺寸的增加一直处于增大的趋势,由于应力强度因子是裂纹扩展速率的主要参量,疲劳裂纹扩展速率随着裂纹扩展的进行而逐渐增大;通过对纵肋底板栓接钢板加固措施的理论分析,该加固方法能够大幅改善纵肋对接焊缝疲劳裂纹前缘的应力强度因子,使疲劳裂纹的扩展得到有效控制。 展开更多
关键词 正交异性钢桥面板 纵肋对接焊缝 断裂力学 疲劳开裂加固 应力强度因子
正交异性钢桥面板结构体系的疲劳破坏模式和抗力评估 认领 被引量:3
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作者 张清华 李俊 +2 位作者 郭亚文 袁道云 卜一之 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期71-81,共11页
正交异性钢桥面板的疲劳问题属于包含多疲劳破坏模式的结构体系疲劳问题。基于这一本质特性,以典型的正交异性钢桥面板结构体系为研究对象,由结构体系的主导疲劳破坏模式出发,提出正交异性钢桥面板结构体系疲劳抗力评估的新方法。以纵... 正交异性钢桥面板的疲劳问题属于包含多疲劳破坏模式的结构体系疲劳问题。基于这一本质特性,以典型的正交异性钢桥面板结构体系为研究对象,由结构体系的主导疲劳破坏模式出发,提出正交异性钢桥面板结构体系疲劳抗力评估的新方法。以纵肋与顶板焊接细节和纵肋与横隔板交叉构造细节为主要研究对象,设计8个足尺节段模型,主要包括传统纵肋与顶板焊接细节、新型镦边纵肋与顶板焊接细节和纵肋与横隔板交叉构造细节,通过模型试验研究了两类重要构造细节的主导疲劳破坏模式和实际疲劳抗力,在此基础上结合切口应力评估方法探讨正交异性钢桥面板构造细节切口应力S-N曲线方程、结构体系的主导疲劳破坏模式等关键问题。研究结果表明:传统纵肋与顶板焊接细节和新型镦边纵肋与顶板焊接细节的主导疲劳破坏模式均为疲劳裂纹萌生于焊根并沿顶板厚度方向扩展,二者的实际疲劳抗力基本相同;纵肋与横隔板交叉构造细节的疲劳破坏模式为焊趾开裂沿纵肋腹板方向扩展;对于研究对象而言,萌生于纵肋与顶板焊接细节焊根并沿顶板厚度方向扩展的疲劳破坏模式为控制结构体系疲劳抗力的主导疲劳破坏模式。 展开更多
关键词 桥梁工程 正交异性钢桥面板 体系疲劳抗力 疲劳破坏模式 疲劳抗力评估 切口应力
基于3D-DIC的正交异性钢桥面板横隔板开口处疲劳性能试验研究 认领
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作者 李枝军 王浩 +2 位作者 王仁贵 徐秀丽 李雪红 《东南大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1116-1123,共8页
利用三维数字图像相关技术(3D-DIC)研究了一种新型半开口正交异性钢桥面板横隔板开口部位的疲劳性能.结合宁波舟山港主通道正交异性钢桥面板疲劳试验,对开口部位进行3D-DIC测量,得到了1000万次疲劳加载过程的开口区域全场位移和应变数据... 利用三维数字图像相关技术(3D-DIC)研究了一种新型半开口正交异性钢桥面板横隔板开口部位的疲劳性能.结合宁波舟山港主通道正交异性钢桥面板疲劳试验,对开口部位进行3D-DIC测量,得到了1000万次疲劳加载过程的开口区域全场位移和应变数据.在此基础上,对位移场和应变场进行演化过程分析,得到了横隔板开口部位的疲劳性能演化规律.结果表明:1000万次疲劳加载过程中,新型半开口正交异性钢桥面板横隔板开口部位未出现疲劳裂纹,新型结构的横隔板开口部位抗疲劳性能增强,并且能充分利用材料性能来抵抗疲劳破坏.但开口部位也出现了局部屈服现象,为防止实际应用过程中产生过大的塑性变形,其结构形式需进一步优化. 展开更多
关键词 正交异性钢桥面板 横隔板 数字图像相关 疲劳性能 局部屈服 应变场 位移场
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钢桁梁桥桥面板更换施工关键技术 认领 被引量:2
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作者 王永鹏 贠棋红 《世界桥梁》 北大核心 2019年第5期84-88,共5页
重庆牛角沱嘉陵江公路桥正桥为(68+80+88+80+68)m连续钢桁梁桥,桥面行车道板和人行道板均为200级钢筋混凝土结构。大桥运营52年后,检测发现行车道严重网裂,人行道渗水劣化,影响结构耐久性和承载力。维修方案为将原行车道板更换为正交异... 重庆牛角沱嘉陵江公路桥正桥为(68+80+88+80+68)m连续钢桁梁桥,桥面行车道板和人行道板均为200级钢筋混凝土结构。大桥运营52年后,检测发现行车道严重网裂,人行道渗水劣化,影响结构耐久性和承载力。维修方案为将原行车道板更换为正交异性钢桥面板,将原人行道板更换为预制C40钢筋混凝土板,人行道纵梁更换为462mm×200mm×8000mm型钢钢纵梁。维修施工时,分块切割原行车道和人行道板,采用35t汽车吊吊装运走;设置正交异性钢桥面板支座体系(包括钢支座、抗拉拔装置和纵向限位装置);采用汽车吊与架板机配合方式,逐块安装200块正交异性钢桥面板;采用25t汽车吊吊装人行道钢纵梁和人行道板;桥面板安装完后,进行铺装材料施工,实现桥面系整体更新加固,提高桥梁荷载等级。 展开更多
关键词 钢桁梁桥 混凝土桥面板 分块切割 正交异性钢桥面板 预制钢筋混凝土板 架板机 桥梁维修
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