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2015年  第30卷  第4期

桥梁钢结构
基于名义应力的城市钢桥面板疲劳寿命分析
赵秋, 陈长俊
2015, 30(4): 1-4. doi: 10.13206/j.gjg.201504001
摘要:
正交异性钢桥面板承受着车辆动荷载的反复作用,容易造成疲劳累计损伤,出现钢桥面板的疲劳开裂现象。为研究某城市桥梁钢桥面板的疲劳寿命,建立钢桥面板三维有限元模型,选取钢桥面板4种典型的疲劳细节,确定最不利加载方式,并根据实测得到的城市车辆荷载频值谱,计算相应的应力历程和应力谱,从而评估各个疲劳细节的疲劳寿命。结果表明:在城市车辆荷载频值谱作用下,某城市钢桥4种疲劳细节的最大应力幅值均小于常幅疲劳极限,即钢桥面板具有无限寿命。
横隔板厚度和间距对钢桥面板疲劳应力幅的影响
赵伟, 郑剑涵
2015, 30(4): 5-9. doi: 10.13206/j.gjg.201504002
摘要:
根据国内外钢箱梁的研究成果,基于某大跨径斜拉桥,分别建立以横隔板厚度和间距参数变化的三维钢箱梁板壳有限元模型A和B,分析了横隔板厚度和间距对正交异性钢桥面板典型构造细节疲劳应力幅的影响,与国内外规范进行了比较研究。研究结果表明:横隔板厚度和间距对U形肋现场对接焊缝处基本没有影响,但对其他各构造细节的疲劳应力幅均有一定影响;欧洲规范对横隔板厚度不小于10mm和间距取2.5~3.5m的建议较合理,值得借鉴。
既有线大跨度钢桥开行重载列车承载能力分析
赵欣欣, 潘永杰, 王丽, 刘晓光
2015, 30(4): 10-13. doi: 10.13206/j.gjg.201504003
摘要:
考虑既有线开行270kN重载货物列车的情况,针对跨度L≥64m具有典型结构形式的钢桥,通过考虑不同检定承载系数和动力系数对其承载力的影响,进行承载能力分析。并且对于局部不能适应重载货物列车的结构或构件,探讨强化对策。研究认为既有铁路大跨度钢桥开行270kN重载货物列车整体可行,小部分影响线长度小于6m的杆件不能满足开行270kN重载货物列车的承载力要求,需要局部加固。因荷载效应与设计荷载接近,结构应对病害的安全储备降低,长期运营会加剧结构状态劣化。
剪力钉受剪疲劳试验研究
陶晓燕
2015, 30(4): 14-16. doi: 10.13206/j.gjg.201504004
摘要:
由于桥面需要承受列车荷载的反复作用,所以无砟轨道和钢桥面间的剪力钉是疲劳研究的重点。通过疲劳试验重点研究配筋率、剪力钉排数对剪力钉受剪疲劳的影响。研究表明:混凝土的配筋率是影响试件疲劳寿命的一个重要影响因素,疲劳寿命随混凝土配筋率的增加而增加。剪力钉的排数对疲劳寿命也有影响,三排剪力钉试样的抗剪疲劳寿命明显低于单排剪力钉试样。
南广铁路西江特大桥总体设计
张华, 徐升桥, 彭岚平
2015, 30(4): 17-21. doi: 10.13206/j.gjg.201504005
摘要:
以南广铁路肇庆西江特大桥为背景,针对大跨度钢拱桥的桥式方案,对钢箱拱桥和钢管桁架拱桥从结构性能、耐久性、工程造价、施工方法等多方面进行了综合比选;以西江特大桥486m中承式钢箱提篮拱桥为例,针对桥梁的主要设计参数进行了详尽阐述,包括矢跨比、拱轴系数、拱肋内倾角、横撑布置、吊杆形式、桥面系方案等;介绍了桥梁相关的静力、动力计算结果;针对大尺寸钢箱拱肋结构、钢混桥面系结构的结构方案及结构尺寸进行了描述;对大跨度钢箱拱桥"边段竖转+中段提升"、"缆索吊机节段悬拼"施工方案进行了综合研究比选。
600t级运输用贝雷式钢便桥设计
徐关尧, 扶达鸿, 沈愈峰
2015, 30(4): 22-24. doi: 10.13206/j.gjg.201504006
摘要:
600t级运输车辆需通过贝雷式钢便桥。钢便桥采用贝雷式321型桁架单元,总长度228m,共19跨每跨12m,上承式结构。介绍了架桥点选取和便桥的结构布置及设计注意事项,提出了钢便桥使用维护措施。实际应用表明,钢便桥安全可靠,保障了大件运输车辆的通行。
铜陵桥整体桁片制作及焊接工艺研究
郭红艳, 江恒心, 陈兵山
2015, 30(4): 25-27. doi: 10.13206/j.gjg.201504007
摘要:
铜陵桥钢梁主桁采用整体桁片式结构,每2个节间为一个桁片。相邻2个桁片之间采用高强度螺栓连接,而桁片内部弦杆与斜竖杆之间为全焊连接,焊缝为一级熔透焊缝,其焊接收缩变形难以控制。通过制定整体桁片的制作方案及技术措施,保证桁片的制作精度及质量满足设计和规范要求。
坝陵河大桥钢桁加劲梁正交异性钢桥面板组装技术应用
万纯兰
2015, 30(4): 28-33. doi: 10.13206/j.gjg.201504008
摘要:
在地形陡峭、地貌复杂、交通运输不便的山区条件下,成功采用工厂单元件预制和现场组装及预拼装方案完成坝陵河大桥钢桁加劲梁正交异性钢桥面板的制作。经桥面板安装、架设最终检验,现场组装和预拼装胎架设计合理,组装工艺制定科学,施工操作方便,组装质量易于保证,工效高、施工进度快。确保大桥钢桁梁桥面板架设工作的顺利进行。实践证明:桥面板倒装法组装可以广泛应用于正交异性钢桥面板的总体组装。
跨越运营高铁的铁路钢箱梁桥顶推施工风险分析
王春生, 唐友明, 崔文科, 刘冬冬
2015, 30(4): 34-39. doi: 10.13206/j.gjg.201504009
摘要:
大西客专联络左线特大桥连续跨越已投入运营的郑西高速铁路,采用顶推法施工,钢箱梁在钢厂分节段预制,运至施工现场节段拼装,根据施工现场情况采用专家调查法确定施工风险,并采取相应控制措施。对钢箱梁顶推全过程进行有限元数值分析,并结合现场线形和应力监测,对顶推施工全过程进行实时监控,保证施工安全。研究成果对首次跨越运营高速铁路顶推施工钢箱梁桥提供了技术支持,积累了工程经验。
横向加宽D16型施工便梁在岔区线路加固中的应用
刘吉元, 王丽
2015, 30(4): 40-43. doi: 10.13206/j.gjg.201504010
摘要:
为适应岔区线路加固的需要,将既有D16型施工便梁的横梁由4.4m加长至5.505m,截面相应加高并增强了与纵梁间的连接。根据岔区线路上列车实际运行情况,从强度、刚度及连接三方面对便梁进行了验算。验算结果表明:横向加宽后D16型施工便梁的构件应力、静活载挠跨比及连接螺栓抗剪强度均能满足相关规范要求,横向刚度较大,能够满足列车限速45km/h的通过要求,可以在岔区线路加固中使用。
S形三维空间钢桁架人行景观天桥施工技术
赵倩, 李慧莹, 邓树亮, 徐晓博
2015, 30(4): 44-47. doi: 10.13206/j.gjg.201504011
摘要:
广州从化温泉养生谷流溪广场工程人行景观天桥是一座由多段曲径弧线构成的S形三维空间八铰钢桁架桥。S形钢桁架桥施工的主要技术难点是钢桥的制作和安装。就桁架弦杆弯制、S形钢桁架组焊及安装方法三方面进行了探索:用简易三辊滚弯机来弯制大管径、大曲率、大长度桁架弦杆,对薄壁钢管滚弯过程中的技术参数进行理论计算和试验研究,综合考虑回弹现象;特制胎架进行三维空间钢桁架组焊;采用"牛腿+单侧耳板"法安装钢桁架。经工程实践证明,以上措施可有效提高S形三维空间钢桁架桥的施工精度。
科研开发
索支撑-钢框架结构滞回性能研究
刘学春, 林娜, 张爱林, 赵亮, 王艺蒙, 腾伟
2015, 30(4): 48-53. doi: 10.13206/j.gjg.201504012
摘要:
将索引入多高层钢结构,形成了耗能索支撑-框架结构,该结构体系能有效提高框架结构的抗侧能力和侧移延性及耗能能力。通过有限元分析,研究了索支撑-框架在不同轴压比下的滞回性能。研究了索截面面积、轴压比对结构耗能能力的影响规律,以及耗能过程中索力的变化规律。研究表明,索支撑-框架结构具有较好的反复耗能和自复位能力,支撑框架在轴压比为0.5左右时,耗能能力最优。索支撑可明显提高结构的抗侧刚度、侧移延性、极限承载力和有效耗能能力。随着索截面面积的增大,结构自复位能力提高,但耗能能力并非一直提高,提出了合理的索截面面积,以确保结构在耗能能力和自复位能力间得到良好的性能点。
钢结构梁柱T型连接节点的力学性能分析
李美红, 王燕, 刘秀丽
2015, 30(4): 54-60. doi: 10.13206/j.gjg.201504013
摘要:
为深入对比分析T型连接件各参数变化对节点力学性能的影响,利用ANSYS有限元结构分析软件建立了10个不同构造尺寸的三维有限元计算模型,并对其进行单向静力荷载作用下的有限元分析。研究了翼缘板厚度、螺栓直径及螺栓平面构造等几何参数变化对其力学性能的影响。分析结果表明:T型连接节点具有较高的承载能力以及较强的塑性变形能力;改变T型连接件翼缘板厚度、螺栓直径以及螺栓中心至腹板边缘的距离对T型连接节点的力学性能均有明显影响;增加T型连接件翼缘板厚度和螺栓直径,可以提高T型件连接节点承载力,减小连接板件的变形和撬力。
不同长度双层柱面网壳多点输入地震反应分析
周小龙, 吴金志, 张毅刚
2015, 30(4): 61-65. doi: 10.13206/j.gjg.201504014
摘要:
以某长度为120m的双层柱面网壳工程为例,采用位移输入模型,对其进行多点输入和一致输入下的纵向地震反应分析,分别从纵向杆件、横向杆件和腹杆探讨该结构的地震响应规律,并通过改变模型长度研究了不同部位杆件的多点输入影响系数,得出仅考虑纵向地震作用时,对于文中算例当长度达到60m时应考虑多点地震输入进行设计的结论。
工程设计
基于ANSYS的轻钢结构动力时程分析
张新中, 田丹, 唐克东
2015, 30(4): 66-67. doi: 10.13206/j.gjg.201504015
摘要:
采用ANSYS软件针对1栋3层轻型钢结构别墅进行动力时程分析,研究轻钢结构在地震作用下结构的位移、速度、加速度与时间的关系,并对不考虑应力蒙皮效应与考虑应力蒙皮效应两种情况下结构的最大变形和动力性能进行了比较。
悬挂式单轨直线轨道梁结构优化设计探讨
肖云霞, 王月明, 杨东晓, 谢倩
2015, 30(4): 68-71. doi: 10.13206/j.gjg.201504016
摘要:
悬挂式单轨是单轨交通的形式之一,通过分析悬挂式单轨交通系统的特点,阐明了轨道梁结构优化设计的意义;运用Solidworks三维建模软件和ABAQUS有限元分析软件对悬挂式单轨直线轨道梁进行了结构优化设计探讨,即在满足国内外现行标准、规范及经验的前提下,当轨道梁跨距和梁板厚度取不同值时,以1km梁架桥用钢量最小为目标函数对轨道梁进行结构优化设计。
标准与规范
高强度螺栓承压型连接适用范围的讨论
孙抒宇
2015, 30(4): 72-76. doi: 10.13206/j.gjg.201504017
摘要:
针对现行规范中高强度螺栓承压型连接不应用于直接承受动力荷载结构的规定,引出关于动力荷载的讨论,进而讨论承压型连接高强螺栓的适用范围,比较了各种规范对于高强度螺栓连接的规定,明确其基本要求之一是弹性阶段连接不能滑移,据此要求,对高强度螺栓承压型连接未滑移时和已滑移时的承载力与摩擦型连接承载力进行比较,最后总结了高强度螺栓承压型连接的各种适用范围。
加工制作
对焊管道焊接残余应力分布规律的有限元分析
白林越, 江克斌, 高磊, 王景全
2015, 30(4): 77-81. doi: 10.13206/j.gjg.201504018
摘要:
以大型通用有限元软件ANSYS为基础,建立了对焊管道三维有限元计算模型。通过对焊接温度场、应力场计算结果的分析,得出了对焊管道焊接残余应力的应力集中区域以及焊接残余应力在管道厚度方向的分布规律。分析结果表明:线热源无法准确模拟出施焊过程中焊缝的热交换过程和熔池现象;管道对接焊时,会在施焊终点处形成较大的应力集中区域;在管道内、外表面,径向残余应力在焊趾处均表现为拉应力,随距焊趾距离的增加迅速转化为压应力,轴向残余应力在管道外表面表现为压应力,在管道内表面表现为拉应力;在管道厚度方向,径向残余应力在焊趾处表现为拉应力,并随深度的增大而增大,轴向残余应力在近外表面区域表现为压应力,随着深度的增大,逐渐转化为拉应力。
高层钢结构箱形柱(梁)焊缝超声检测方法研究
项广慧, 何隽
2015, 30(4): 82-84. doi: 10.13206/j.gjg.201504019
摘要:
探讨对高层钢结构箱形结构各类焊缝采用横波法及纵波法超声探伤时,为避免超标及危害性缺陷的漏检检测时应注意的环节,并结合实际箱形结构中各类焊缝的超声检验提出合理的检测过程和方案,消除箱形柱构件因焊接质量引起的灾难性安全隐患,实践证明这些方法是可行的。
施工技术
高原高寒地区兰州西站大跨度钢结构施工技术
汪平
2015, 30(4): 85-87. doi: 10.13206/j.gjg.201504020
摘要:
近年来大跨度钢结构在东部发达地区发展日益成熟,其大空间的跨越能力完美展现建筑美学,具有用钢量省、建设周期短、结构受力合理、造型美观、形式丰富及其具有艺术表演力等特点,在公共建筑中得到广泛应用,而其"高、大、精、尖"施工难度代表一个城市的建筑技术发展水平。在高原高寒地区基础建设相对薄弱,其独特的地理环境往往伴随低温、大温差、强风等对大跨度结构的不利影响,结合高原高寒地带施工经验以及施工情况,对高原高寒地带大跨度钢结构施工技术进行研究。
某体育场空间结构钢斜柱临时支撑施工技术
李光军
2015, 30(4): 88-91. doi: 10.13206/j.gjg.201504021
摘要:
某体育场工程X形柱呈现向外倾斜状态,且外倾角度较大,这种结构在形成局部的整体时往往无法依靠单一构件自身实现自承重,而是需要设置临时支撑架辅助完成。该施工技术采用"一杆两点"的支撑体系,减少大量的临时支撑拼装工作,同时支撑架设置工作也可在地面直接完成,施工效率得到大大提高,简洁的结构形式使受力分析更加简明,施工质量更易控制。该技术在指导某体育场X形外倾柱施工中,获得了较好的工期和经济效益。
防火与防腐
高温下组合钢框架应力响应非线性分析
曹玉生, 冯国明
2015, 30(4): 92-96. doi: 10.13206/j.gjg.201504022
摘要:
火灾高温对结构钢的材料性能有显著的影响,尤其是对钢结构材料的力学性能影响更加明显,因此而导致结构整体承载能力的显著变化。利用有限元软件ANSYS建立一榀两层两跨钢-混凝土组合梁和钢柱构成的组合钢框架有限元模型,对其在火灾高温下的温度分布和应力响应进行分析。结果表明,受火梁、柱截面温度非均匀分布,非线性变化;梁柱节点是组合钢框架的薄弱环节;受火组合梁内全过程为压应力,未达到屈服应力。