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狮子洋大桥设计风参数及主梁断面气动优化研究 被引量:1
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作者 赵林 刘鹏 +2 位作者 徐军 崔冰 崔巍 《桥梁建设》 北大核心 2025年第1期15-23,共9页
狮子洋大桥为主跨2180 m的双层桥面板桁-箱桁组合钢梁悬索桥,该桥中跨桥面高度处设计基准风速高达48.0 m/s。为确保该超大跨度悬索桥运营阶段的抗风安全性,围绕主梁气动外形优化开展多方案抗风性能比选及风致振动性能评价。结合气象站... 狮子洋大桥为主跨2180 m的双层桥面板桁-箱桁组合钢梁悬索桥,该桥中跨桥面高度处设计基准风速高达48.0 m/s。为确保该超大跨度悬索桥运营阶段的抗风安全性,围绕主梁气动外形优化开展多方案抗风性能比选及风致振动性能评价。结合气象站概率统计模型设计风速和混合气候模式设计风速,确定狮子洋大桥桥位处设计风参数;对5种主梁方案开展主梁节段模型风洞试验,进行主梁方案比选和颤振稳定性气动措施优化、不同扭转阻尼比下涡激共振稳定性评价以及台风气候模式下多模态抖振频域计算。结果表明:桥位设计基本风速取34.9 m/s;颤振稳定性方面,对5种主梁方案,上、下层桥面设置通长纵梁能显著改善主梁断面的气动稳定性,增设桥面底部中央稳定板、封闭下层桥面底部和上、下弦杆风嘴可进一步提升抑振效果;涡激共振响应方面,当扭转阻尼比达到0.32%时,扭转涡激共振基本消失;抖振响应方面,台风下主梁抖振响应显著高于《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T 3360-01—2018)规定的百年重现期内设计风速下抖振响应。推荐主梁方案为上、下层桥面系分别采用正交异性钢桥面板和整体式箱梁的双层桥面板桁-箱桁组合钢梁,其主梁断面可满足颤振、涡激共振和抖振的抗风安全设计要求。 展开更多
关键词 悬索桥 双层桥面板桁-箱桁组合钢梁 台风 风致振动 气动选型 风洞试验
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开口T形加劲肋正交异性钢桥面板疲劳性能研究 被引量:2
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作者 姜磊 元敏 +2 位作者 邹博文 刘永健 杨万鹏 《东南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期78-88,共11页
为了分析并对比采用开口T形加劲肋形式正交异性钢桥面板的疲劳性能,采用Midas Civil建立全桥模型,提出横隔板顶部不开孔的开口T肋正交异性钢桥面板、横隔板顶部开孔的开口T肋正交异性钢桥面板、闭口U肋共3种设计方案,采用Abaqus分别建... 为了分析并对比采用开口T形加劲肋形式正交异性钢桥面板的疲劳性能,采用Midas Civil建立全桥模型,提出横隔板顶部不开孔的开口T肋正交异性钢桥面板、横隔板顶部开孔的开口T肋正交异性钢桥面板、闭口U肋共3种设计方案,采用Abaqus分别建立局部三维实体模型,对3种设计方案展开参数分析,并采用热点应力法进行疲劳性能评估。结果表明,全桥疲劳易损断面位置处于跨中顶板厚度为18 mm的E类梁段。方案3在各个疲劳构造细节处的热点应力幅均高于方案1和方案2。方案1仅在疲劳构造细节⑤处的热点应力幅小于方案2,其余几个疲劳构造细节的应力幅均高于方案2,在疲劳构造细节①处的热点应力幅降幅最大,约为34.75%,在疲劳构造细节③的热点应力幅降幅最小,仅为7.16%。无论顶板厚度变化还是横隔板厚度变化,变化幅度最大的位置均是疲劳构造细节①和②,其余位置疲劳应力幅对于顶板厚度变化较横隔板厚度变化敏感。方案2并无超出热点应力S‑N曲线疲劳截止限的位置,而方案1和方案3超出疲劳截止限的位置疲劳性能均满足规范中对正交异性钢桥面板疲劳性能验算的要求。 展开更多
关键词 桥梁工程 正交异性钢桥面板 开口T肋 疲劳构造细节 热点应力法 疲劳性能评估
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新型开口肋正交异性钢桥面板疲劳性能对比试验研究
3
作者 徐秀丽 钱思博 +6 位作者 李洪涛 吴冲 王仁贵 李琦 丁兴国 李枝军 李雪红 《土木工程学报》 北大核心 2025年第3期50-67,共18页
为从根本上改善正交异性钢桥面板疲劳性能,文章提出3种新型开口肋正交异性钢桥面板结构,分别为L肋-横隔板开大槽口、L肋-横隔板开钥匙孔、球扁钢肋-横隔板开苹果孔。为探究新型开口肋正交异性钢桥面板疲劳性能优越性及其疲劳易损部位,... 为从根本上改善正交异性钢桥面板疲劳性能,文章提出3种新型开口肋正交异性钢桥面板结构,分别为L肋-横隔板开大槽口、L肋-横隔板开钥匙孔、球扁钢肋-横隔板开苹果孔。为探究新型开口肋正交异性钢桥面板疲劳性能优越性及其疲劳易损部位,设计包括双面焊闭口U肋和3种新型开口肋正交异性钢桥面板结构的4个足尺模型,进行疲劳加载对比试验。通过组合式监测方法,捕捉关键细节疲劳裂纹的产生和扩展状态。试验结果表明:1000万次疲劳加载后,闭口U肋和大槽口桥面板的疲劳性能薄弱部位均为纵肋与顶板连接部位顶板焊趾;1200万次疲劳加载后,钥匙孔桥面板疲劳性能薄弱部位为横隔板与顶板连接焊缝顶板焊趾,苹果孔桥面板仍未产生疲劳裂纹。闭口U肋疲劳裂纹起裂于顶板与纵肋连接焊缝焊趾,分别沿着焊趾或者垂直、斜交于焊缝扩展;大槽口桥面板疲劳裂纹起始位置与闭口U肋相同,沿顶板焊趾扩展;钥匙孔桥面板疲劳裂纹起裂于顶板与横隔板连接焊缝顶板焊趾,并沿焊趾绕着横隔板扩展。新型开口肋结构可显著降低各疲劳易损细节的应力水平及横隔板面外变形,其中钥匙孔桥面板与苹果孔桥面板在顶板与纵肋连接处应力幅仅为闭口U肋的6.39%和11.12%,苹果孔桥面板开口处应力幅及面外变形较闭口U肋分别降低了42%和34%;相同加载条件下,苹果孔桥面板的疲劳寿命最高,其次为钥匙孔桥面板,二者均表现出优异的抗疲劳性能。 展开更多
关键词 桥梁工程 开口肋正交异性钢桥面板 足尺模型 疲劳试验 疲劳裂纹
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正交异性钢桥面板动力问题研究现状及展望
4
作者 马牛静 王荣辉 《桥梁建设》 北大核心 2025年第4期25-32,共8页
为给正交异性钢桥面板的动力设计及运营维护提供参考和依据,对正交异性钢桥面板的力学分析模型及动力计算方法、大幅振动、焊接残余应力、振动疲劳、桥面铺装作用等方面的动力问题研究现状进行分析总结,并提出相应的展望。随着计算机技... 为给正交异性钢桥面板的动力设计及运营维护提供参考和依据,对正交异性钢桥面板的力学分析模型及动力计算方法、大幅振动、焊接残余应力、振动疲劳、桥面铺装作用等方面的动力问题研究现状进行分析总结,并提出相应的展望。随着计算机技术的发展,国内外学者已广泛采用有限单元法、有限差分法、有限条法等数值法分析加劲板的板肋分离模型;薄壁正交异性钢桥面板易产生大幅振动,需采用非线性振动模型进行分析,同时需深入开展车辆荷载长期冲击作用引起的桥面板损伤破坏研究;焊接残余应力对正交异性钢桥面板动力特性的影响,需考虑正交异性钢桥面板的初始应力、应力松弛及应力重分布等关键问题;桥梁疲劳分析方法未能考虑动力特性,需从动力学的角度研究正交异性钢桥面板疲劳问题;有必要分析桥面铺装对正交异性钢桥面板动力特性产生的影响;正交异性钢桥面板动力问题进一步的研究可从初始几何缺陷与焊接残余应力的考虑、非线性模态方法的引进、振动疲劳寿命的影响因素及损伤准则的确定、模型试验与现场试验的开展等方面展开。 展开更多
关键词 桥梁工程 正交异性钢桥面板 动力计算 焊接残余应力 振动疲劳 桥面铺装
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高性能混凝土铺装层对正交异性钢桥面疲劳应力消减效应实测与量化研究
5
作者 叶华文 叶杨帆 +3 位作者 黄澳 蒋成川 徐勋 段智超 《铁道学报》 北大核心 2025年第1期153-160,共8页
铺设高性能混凝土层能够显著降低正交异性钢桥面疲劳应力,从而提升其疲劳性能。依托宜宾临港公铁平层长江大桥工程,采用足尺模型疲劳试验和有限元模拟进行钢纤维混凝土层对钢桥面疲劳应力消减效应的定量分析。通过钢-混组合桥面足尺模... 铺设高性能混凝土层能够显著降低正交异性钢桥面疲劳应力,从而提升其疲劳性能。依托宜宾临港公铁平层长江大桥工程,采用足尺模型疲劳试验和有限元模拟进行钢纤维混凝土层对钢桥面疲劳应力消减效应的定量分析。通过钢-混组合桥面足尺模型静力和疲劳试验,观测钢桥面易损细节的疲劳应力和混凝土层开裂情况。根据足尺模型建立有限元模型并验证其合理性,基于有限元模型进行参数分析,探明影响钢桥面疲劳应力消减作用的关键因素。结果表明:混凝土层对钢桥面的疲劳应力消减作用主要受混凝土层和钢桥顶面刚度影响,深度不超过混凝土保护层的裂缝的不利影响可忽略。提出的疲劳应力消减作用量化公式可为正交异性钢-混组合桥面优化设计提供参考。 展开更多
关键词 正交异性钢-混组合桥面板 高性能纤维混凝土 足尺模型 疲劳应力消减作用 量化模型
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型钢开口肋-UHPC轻型组合桥面横向受力性能研究
6
作者 邵旭东 杨川琪 +1 位作者 孙璇 邹德强 《土木工程学报》 北大核心 2025年第10期128-143,共16页
为解决正交异性钢桥面板的两大难题,提出了型钢开口肋-UHPC轻型组合桥面新结构,并首次应用于某40m宽幅钢箱梁结构中,在单索面横向20m悬臂体系下,悬臂根部区域UHPC的受力状态需重点关注。故对背景工程新型组合桥面的横向受力性能展开研究... 为解决正交异性钢桥面板的两大难题,提出了型钢开口肋-UHPC轻型组合桥面新结构,并首次应用于某40m宽幅钢箱梁结构中,在单索面横向20m悬臂体系下,悬臂根部区域UHPC的受力状态需重点关注。故对背景工程新型组合桥面的横向受力性能展开研究,进行了桥面局部模型的疲劳和静力有限元计算,开展了横向悬臂加载的组合桥面模型试验,并基于试验结果建立了试件的结构承载力计算模型,分析了桥面UHPC层的名义开裂应力。研究结果表明:计算得到的桥面各疲劳细节均满足强度要求,且UHPC层横向拉应力水平远大于纵向拉应力,表明实桥桥面设计时应以横向受力为控制条件;随着荷载的增加,悬臂根部区域UHPC层逐渐从近似轴拉状态过渡到弯拉状态,且结构整体受力并不满足平截面假定,整体刚度主要由下部钢结构提供;在不满足平截面假定这一条件下,建立的结构承载力计算模型所得计算值与试验值之比为1.001,吻合良好;计算得到的UHPC名义开裂应力与实桥最不利效应值相比,新型组合桥面结构具有1.71的安全系数。综上表明,型钢开口肋-UHPC轻型组合桥面在横向受力具有良好的受力性能,在大跨钢桥结构应用方面有较好的可行性与安全性。 展开更多
关键词 桥梁工程 型钢-UHPC组合桥面 开口肋 横向受力性能 正交异性钢桥面板
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正交异性钢桥面板带裂纹工作性能
7
作者 王本劲 贾耀翔 +2 位作者 王达磊 姜一凡 陈艾荣 《同济大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期167-176,共10页
给出了典型轮载作用下带裂纹正交异性钢桥面板及铺装层的响应、疲劳寿命等相较于无裂纹工况的变化,发现裂纹未完全贯通顶板时对结构局部刚度影响较小,仅当完全贯通裂纹尺寸达一定程度时才导致结构竖向位移显著增大。然而,即使顶板未被贯... 给出了典型轮载作用下带裂纹正交异性钢桥面板及铺装层的响应、疲劳寿命等相较于无裂纹工况的变化,发现裂纹未完全贯通顶板时对结构局部刚度影响较小,仅当完全贯通裂纹尺寸达一定程度时才导致结构竖向位移显著增大。然而,即使顶板未被贯通,裂纹仍将引发铺装层底部应变集中,导致其寿命明显降低。基于铺装层应变-寿命关系,估计当裂纹深度达顶板厚度的1/2、3/4时,可使得铺装层寿命分别降低约15%、35%。 展开更多
关键词 桥梁工程 正交异性钢桥面板 数值模拟 疲劳损伤 裂纹行为
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基于力学响应分析的钢桥面铺装结构与材料的一体化 被引量:1
8
作者 李东旭 江照伟 +4 位作者 彭建 李高俊 孙强 张进 刘恒彬 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第7期2974-2982,共9页
为解决钢桥面铺装耐久性不足问题,以两种双层沥青玛蹄脂混合料(stone mastic asphalt, SMA)铺装结构为研究对象,采用有限元分析方法确定典型桥面板最不利荷载位置,计算对比两种结构在该荷载位置下的力学响应,优选钢桥面铺装结构组合并... 为解决钢桥面铺装耐久性不足问题,以两种双层沥青玛蹄脂混合料(stone mastic asphalt, SMA)铺装结构为研究对象,采用有限元分析方法确定典型桥面板最不利荷载位置,计算对比两种结构在该荷载位置下的力学响应,优选钢桥面铺装结构组合并提出设计指标要求;其次,室内制备A、B两种高黏高弹改性沥青,以沥青胶结料及混合料路用性能为考察标准,对比分析胶结料类型对钢桥面铺装沥青混合料路用性能的影响规律,优选沥青胶结料类型;最后,借助室内拉拔及斜剪试验,对铺装层与钢板之间的层间黏结状况进行评价,并结合实体工程对最不利温度条件下铺筑层的黏结性能进行检验。结果表明:跨中位置为钢桥面的最不利荷位,应以铺装层在该位置的拉应力、竖向位移及层底剪应力作为钢桥面铺装的主要设计指标;所设计的两种铺装结构力学响应规律一致,其中,结构2(SMA-13+SMA-10+沥青胶砂)的竖向位移及层底剪应力较小,宜作为优选结构;A、B高黏高弹改性沥青的路用性能较SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物)改性沥青优势显著,又以A高黏高弹改性沥青性能最优,用其制备的混合料路用性能最为优异;拉拔试验测试结果表明,25℃及60℃温度条件下铺装层-钢板间黏结强度均满足设计要求,工程应用地区铺装结构层内温度呈周期变化规律,最高温度未超60℃,以该温度层间黏结强度作为设计指标科学合理,同时不利温度下实体工程各结构层间黏结强度均满足设计要求。 展开更多
关键词 钢桥面 铺装结构 高黏高弹改性沥青 温度场监测 层间黏结性能
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铁路钢桥面铺装层超高性能混凝土的配制及应用
9
作者 渠亚男 仲新华 +4 位作者 谢永江 王家赫 王嘉旋 苏婉玉 鞠晓臣 《混凝土》 北大核心 2025年第2期111-114,共4页
采用石英砂和钢纤维配制高流动性超高性能混凝土,探明了钢纤维用量对超高性能混凝土性能的影响规律,分析超高性能混凝土的微观结构,并研究超高性能混凝土在钢桥面的铺装应用效果。结果表明:随着钢纤维用量的增加,混凝土的抗压强度和抗... 采用石英砂和钢纤维配制高流动性超高性能混凝土,探明了钢纤维用量对超高性能混凝土性能的影响规律,分析超高性能混凝土的微观结构,并研究超高性能混凝土在钢桥面的铺装应用效果。结果表明:随着钢纤维用量的增加,混凝土的抗压强度和抗折强度逐渐增加,干燥收缩率逐渐减小。钢纤维掺量宜为160 kg/m^(3),超高性能混凝土的抗压强度、抗折强度和弹性模量分别为135.7 MPa、23.0 MPa和46.2 GPa。超高性能混凝土微观结构致密,具有优异的抗渗性和抗冻性。应用结果表明,超高性能混凝土钢桥面铺装层表面平整、无裂纹。 展开更多
关键词 超高性能混凝土 钢桥面 铺装层 力学性能
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吴淞江工程208 m跨网状吊杆系杆拱桥设计
10
作者 张德明 周伟翔 +2 位作者 罗东伟 孙海涛 邵长宇 《桥梁建设》 北大核心 2025年第3期134-140,共7页
吴淞江工程(上海段)前曹公路桥主桥为208 m跨网状吊杆系杆拱桥,桥面宽24 m。拱肋采用钢箱提篮拱,矢高35 m,矢跨比1/5.94,横撑采用X形钢管撑。主梁兼有系杆功能,采用正交异性组合桥面板组合梁,其中钢梁采用双边纵梁梁格体系结构,机动车... 吴淞江工程(上海段)前曹公路桥主桥为208 m跨网状吊杆系杆拱桥,桥面宽24 m。拱肋采用钢箱提篮拱,矢高35 m,矢跨比1/5.94,横撑采用X形钢管撑。主梁兼有系杆功能,采用正交异性组合桥面板组合梁,其中钢梁采用双边纵梁梁格体系结构,机动车道范围钢桥面上铺设80 mm厚C50低收缩混杂纤维混凝土。全桥共设56根吊杆,呈网状布置,梁端标准间距7 m,顺桥向倾角约60°,2个倾斜方向的吊杆横向间距0.2 m,吊杆采用环氧涂层钢绞线、销接式锚拉板锚固。下部结构采用预应力混凝土系梁接V形双柱变截面桥墩、哑铃型承台、钻孔灌注桩基础。对该桥结构进行静力、稳定和抗震分析,计算结果均满足规范要求。该桥采用常规先梁后拱的支架施工方法。通过采用网状吊杆、正交异性组合桥面板、钢结构加劲等细节和景观设计关键技术,实现了工程的安全、耐久、美观及经济性。 展开更多
关键词 系杆拱桥 提篮拱 网状吊杆 正交异性组合桥面板 横撑 销接式锚拉板 桥梁设计
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大倾角钢箱提篮拱桥总体设计 被引量:8
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作者 陈楚龙 吴晓勤 +1 位作者 刘新华 朱玉 《世界桥梁》 北大核心 2024年第1期13-18,共6页
考虑施工技术、经济性和景观效果等方面,陕西蔡家坡渭河特大桥主桥采用(35+210+35) m大倾角钢箱提篮拱桥。该桥采用摩擦摆和环向钢丝绳阻尼支座综合减隔震约束体系,以降低结构的地震响应。拱肋为单室等宽钢箱截面,采用主、副拱肋2条悬链... 考虑施工技术、经济性和景观效果等方面,陕西蔡家坡渭河特大桥主桥采用(35+210+35) m大倾角钢箱提篮拱桥。该桥采用摩擦摆和环向钢丝绳阻尼支座综合减隔震约束体系,以降低结构的地震响应。拱肋为单室等宽钢箱截面,采用主、副拱肋2条悬链线,主、副拱肋共面,设计为横向内倾20°的大倾角,在提高桥梁景观效果的同时,又有效提高了结构的整体稳定性;拱肋设钢-混结合段连接拱脚与混凝土拱座。桥面系采用自重较轻的正交异性钢桥面板结构。吊杆采用抗拉强度1 860 MPa的环氧柔性钢绞线。基础采用Φ2.5 m的钻孔灌注群桩,以抵抗软弱地质条件下荷载的竖向及水平作用力。该桥总体采用先梁后拱的施工方案。整体及局部有限元分析结果表明,桥梁结构力学性能均满足规范要求,设计安全可靠。 展开更多
关键词 钢箱提篮拱桥 大倾角拱肋 减隔震约束体系 正交异性板 群桩基础 先梁后拱 桥梁设计
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典型钢桥面铺装体系生命周期碳足迹分析 被引量:8
12
作者 钱振东 汤文杰 +2 位作者 刘阳 张煜恒 谢宇欣 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期321-328,共8页
为了量化钢桥面铺装体系的碳排放量,应用基于过程的生命周期评价方法分析了钢桥面铺装体系的生命周期碳足迹.从材料生产、施工建造、运营管理、维修养护、废弃处置和运输6个过程构建了钢桥面铺装体系碳排放的生命周期清单数据库,采用国... 为了量化钢桥面铺装体系的碳排放量,应用基于过程的生命周期评价方法分析了钢桥面铺装体系的生命周期碳足迹.从材料生产、施工建造、运营管理、维修养护、废弃处置和运输6个过程构建了钢桥面铺装体系碳排放的生命周期清单数据库,采用国际平整度指数建立铺装层行驶质量衰减下的碳排放预估模型,利用SMUO仿真软件进行交通延误仿真获取相关参数以建立交通延误的碳排放模型,建立了相应的碳足迹量化框架和模型,同时对下层EA(环氧)+上层SMA(沥青玛蹄脂)典型铺装体系进行了实例分析.结果表明,维修养护和运营管理阶段贡献了碳排放总量的近80%,交通延误导致的额外碳排放约达到了碳排放总量的24%,固化剂、喷砂除锈等材料或施工工艺也分别贡献了碳排放总量的8.11%和5.42%. 展开更多
关键词 钢桥面铺装体系 生命周期评价 碳足迹 交通延误
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Fe-SMA主动加固钢桥面横隔板弧形切口疲劳裂纹实桥应用研究 被引量:2
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作者 姜旭 吕志林 +1 位作者 强旭红 王亚飞 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期54-60,共7页
为确定铁基形状记忆合金(Fe-SMA)主动加固正交异性钢桥面板横隔板弧形切口疲劳裂纹的可行性,以某在役钢箱梁斜拉桥为背景进行实桥加固研究。根据现场横隔板弧形切口的开裂特征,在对裂纹钻孔止裂的基础上,提出利用Fe-SMA材料对横隔板弧... 为确定铁基形状记忆合金(Fe-SMA)主动加固正交异性钢桥面板横隔板弧形切口疲劳裂纹的可行性,以某在役钢箱梁斜拉桥为背景进行实桥加固研究。根据现场横隔板弧形切口的开裂特征,在对裂纹钻孔止裂的基础上,提出利用Fe-SMA材料对横隔板弧形切口裂纹进行粘贴加固的方案,并进行加固施工。通过现场测试得到Fe-SMA板条热激活过程的应变和温度变化,分析Fe-SMA板条和钢板之间的相互作用及加固机理。结果表明:粘贴Fe-SMA板利用Fe-SMA热驱动形状记忆效应可有效便捷地为结构施加预压应力,实现对受损部位的主动加固;经过Fe-SMA联合止裂孔修复后,热驱动作用下的Fe-SMA可以产生200~240 MPa的预拉应力,并在钢板止裂孔边缘施加43~90 MPa的压应力,可有效阻止裂纹进一步扩展;加固体系在加热激活过程完好可靠,当控制一侧加热区域中部温度为200℃时,热传导作用下非加热区域中部的温度为60℃以下,而背面总体温度基本在90℃以下。 展开更多
关键词 桥梁工程 正交异性钢桥面板 横隔板 弧形切口 裂纹修复 形状记忆合金 主动加固
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钢桥面板U肋嵌补段对接焊缝疲劳开裂特性 被引量:2
14
作者 姜旭 吕志林 +1 位作者 强旭红 范铭新 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期92-100,共9页
钢桥面板U肋嵌补段对接焊缝在车轮荷载反复作用下容易产生疲劳裂纹;这是钢箱梁典型的疲劳细节之一,直接影响桥梁结构的安全运营和耐久性能。为探明正交异性钢桥面板顶板U肋对接焊缝的疲劳开裂特性,采用有限元模拟建立钢桥面板局部模型,... 钢桥面板U肋嵌补段对接焊缝在车轮荷载反复作用下容易产生疲劳裂纹;这是钢箱梁典型的疲劳细节之一,直接影响桥梁结构的安全运营和耐久性能。为探明正交异性钢桥面板顶板U肋对接焊缝的疲劳开裂特性,采用有限元模拟建立钢桥面板局部模型,研究了嵌补段U肋对接焊缝的疲劳受力特征;然后设计4个足尺单U肋试件,并结合疲劳试验开展实际结构的疲劳性能分析。在此基础上,通过结构应力法提出适用于预测U肋对接焊缝疲劳寿命的修正主S-N曲线,并基于扩展有限元法(XFEM)探究该细节的疲劳裂纹扩展行为。研究结果表明:轮载作用下U肋对接焊缝应力纵向影响范围为2个横隔板间距,横向影响范围为1.5个U肋间距。圆弧过渡区域所受疲劳应力幅最大,应力集中显著,是潜在的疲劳易损点。试验观测到的疲劳裂纹均起裂于圆弧过渡处,并向纵肋底缘和腹板继续扩展。基于名义应力法评估得到对接焊缝平均疲劳强度为68 MPa,接近于欧洲规范规定的71 MPa等级。与基于等效结构应力法提出的主S-N曲线相比,该研究提出的修正主S-N曲线对预测疲劳寿命较为安全保守。采用扩展有限元法可有效模拟U肋对接焊缝的扩展行为。疲劳试验和扩展有限元均表明疲劳裂纹扩展方向取决于初始缺陷的位置。当初始缺陷出现在底板时,疲劳裂纹易于沿底板方向扩展;反之当初始缺陷位于腹板时,疲劳裂纹则易于沿腹板方向扩展。 展开更多
关键词 正交异性钢桥面板 对接焊缝 疲劳性能 结构应力法 扩展有限元
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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 被引量:5
15
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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钢-PPUC组合正交异性钢桥面板疲劳性能
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作者 王佐才 赵玺 +1 位作者 王均义 王东晖 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2024年第5期131-141,共11页
为有效解决传统钢桥面病害,提出了钢-聚酯型聚氨酯(钢-PPUC)混凝土组合桥面板结构,开展了正交异性钢桥面板的疲劳性能研究。以马鞍山公铁两用大桥为工程背景,建立局部有限元模型,采用热点应力法获得车轮荷载作用下钢桥面易疲劳开裂部位... 为有效解决传统钢桥面病害,提出了钢-聚酯型聚氨酯(钢-PPUC)混凝土组合桥面板结构,开展了正交异性钢桥面板的疲劳性能研究。以马鞍山公铁两用大桥为工程背景,建立局部有限元模型,采用热点应力法获得车轮荷载作用下钢桥面易疲劳开裂部位的应力响应,基于疲劳应力幅进行疲劳强度评估。考虑不同温度、不同铺装层厚度和不同结构形式条件下PPUC铺装层对正交异性钢桥面板疲劳性能的影响。结果表明:高弹性模量的PPUC铺装层对正交异性钢桥面板典型疲劳细节处的应力具有明显的改善作用;顶板与纵肋连接部位疲劳细节应力幅降幅最大,顶板与纵肋连接处桥面板细节、纵肋与横隔板连接处纵肋细节和纵肋对接焊缝细节均满足抗疲劳开裂要求;不同温度作用下的弹性模量变化对典型疲劳细节等效应力幅的影响是非线性的,铺装层厚度变化对典型疲劳细节等效应力幅的影响是近似线性的;为兼顾正交异性钢桥面板受力性能和行车舒适性两方面要求,提出了单层和双层复合型PPUC结构形式,计算得到2种结构形式对各疲劳细节应力幅最大降幅为21%~56%,最小降幅为8%~36%,为钢-PPUC组合桥面板抗疲劳设计提供理论依据。 展开更多
关键词 聚酯型聚氨酯混凝土 疲劳性能 热点应力法 正交异性钢桥面板 疲劳强度评估
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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
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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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曲线钢箱梁桥面板力学行为及构造优化研究 被引量:2
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作者 郑小博 蒋昆昆 +2 位作者 侯炜 周勇军 沈传东 《铁道工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期19-27,共9页
研究目的:小半径曲线钢箱梁桥正交异性钢桥面板构造繁复,弯扭耦合作用下受力特性极为复杂。为了探究该类型桥面板力学特性,并提出合理构造优化建议,本文依托西安市某立交小半径曲线钢箱梁匝道桥,采用数值分析方法研究局部荷载作用下曲... 研究目的:小半径曲线钢箱梁桥正交异性钢桥面板构造繁复,弯扭耦合作用下受力特性极为复杂。为了探究该类型桥面板力学特性,并提出合理构造优化建议,本文依托西安市某立交小半径曲线钢箱梁匝道桥,采用数值分析方法研究局部荷载作用下曲线钢箱梁桥面板力学行为,并基于正交试验方法,利用IntelliJ IDEA软件开发曲线钢箱梁桥面板构造优化程序,实现桥面板多目标构造参数优化。研究结论:(1)边跨最大正弯矩截面为大多数控制细节的最不利荷载控制截面,其中车轮荷载作用于边跨最大正弯矩位置时控制细节3(横隔板过焊孔圆弧位置)的主应力明显大于最大负弯矩和零弯矩位置,且车轮荷载作用于曲线钢箱梁外侧会增大桥面系应力;(2)车轮荷载作用于纵肋正上方和中间时产生的各控制细节主应力较相近,但作用于横隔板中间与正上方造成的局部应力具有显著差异,进而确定曲线钢箱梁正交异性桥面板各控制细节的最不利荷载作用位置;(3)通过多目标优化构造运算确定的曲线钢箱梁正交异性组合桥面板的合理构造,可显著改善桥面板力学特性;(4)本研究成果可为曲线钢箱梁正交异性桥面系构造设计和养护方法提供优化建议。 展开更多
关键词 桥梁工程 局部应力 多目标优化 正交异性钢桥面板 曲线钢箱梁
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基于深度学习的正交异性钢桥面板疲劳裂纹智能识别方法研究 被引量:12
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作者 王亚飞 杨浩哲 +2 位作者 勾红叶 华辉 许钊源 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期68-74,共7页
为提高正交异性钢桥面板疲劳裂纹的识别效果,基于深度学习方法,进行正交异性钢桥面板疲劳裂纹识别方法研究。制作疲劳裂纹试件,通过室内检测采集检测结果图像建立数据集,结合图像预处理改进数据集中图像;基于单一回归目标检测(You Only ... 为提高正交异性钢桥面板疲劳裂纹的识别效果,基于深度学习方法,进行正交异性钢桥面板疲劳裂纹识别方法研究。制作疲劳裂纹试件,通过室内检测采集检测结果图像建立数据集,结合图像预处理改进数据集中图像;基于单一回归目标检测(You Only Look Once,YOLO)系列中的YOLOv5s图像识别算法,引入轻量级卷积注意力机制(Convolutional Block Attention Module,CBAM),建立疲劳裂纹超声相控阵检测图像的智能识别方法;将该方法应用于超声波相控阵检测结果判读。结果表明:结合限制性对比度直方图均衡(Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization,CLAHE)算法与自适应中值滤波的图片预处理方法较为适合超声相控阵检测图像的图片预处理;通过引入CBAM改进图像识别算法,图像识别的精确度相较改进前提升1.28%,达到98.74%;建立的YOLOv5s-CBAM图像识别算法能够准确地框选疲劳裂纹区域,对四类常见疲劳裂纹类型的识别置信度达到0.91,对其它裂纹类型的识别置信度达到0.85,在室内环境下能够满足疲劳裂纹的智能检测需求。 展开更多
关键词 桥梁工程 正交异性钢桥面板 智能检测 深度学习 疲劳裂纹 注意力机制 图像识别
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基于足尺节段模型的正交异性钢桥面疲劳性能 被引量:4
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作者 汪金辉 程菊科 +1 位作者 蒋欣 谢瑛 《铁道建筑》 北大核心 2024年第3期8-14,共7页
为了研究正交异性钢桥面的疲劳性能,根据新结构细部焊接工艺的研究成果和合理的结构参数,设计了足尺节段疲劳试验模型,通过足尺模型试验确定不同焊接工艺下各疲劳易损细节的实际疲劳抗力。铺装层作为钢桥面板之上的行车功能层,直接承担... 为了研究正交异性钢桥面的疲劳性能,根据新结构细部焊接工艺的研究成果和合理的结构参数,设计了足尺节段疲劳试验模型,通过足尺模型试验确定不同焊接工艺下各疲劳易损细节的实际疲劳抗力。铺装层作为钢桥面板之上的行车功能层,直接承担车辆轮载。分别设计了树脂沥青铺装和浇注式沥青铺装两种铺装结构,进行武汉市江汉七桥铺装层与正交异性钢桥面板协同受力体系的模型试验,并考虑温度的影响。研究结果表明:有铺装层的钢桥面板U肋与顶板构造细节,由于铺装层与钢桥面板的协同作用,其应力幅值相较于无铺装层时显著降低;该应力幅值随着铺装层温度的升高而增大。 展开更多
关键词 正交异性钢桥面板 疲劳性能 足尺节段模型试验 U肋 铺装层 温度
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