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2013年 第28卷 第4期
2013, 28(4): 1-6.
doi: 10.13206/j.gjg201304001
摘要
摘要:
介绍近期国内外关于钢桥疲劳研究的新进展,主要是热点应力法、临界距离理论法、连续介质损伤力学和断裂力学法在钢桥疲劳评估中的应用。分析现行设计规范推荐的疲劳评估法存在的不足,提出钢桥疲劳三阶段评估法。在整体-局部模型和局部精细化模型中采用热点应力、临界距离理论与断裂力学法是三阶段疲劳评估的关键内容。三阶段疲劳评估法具有良好的普遍适用性,可提高疲劳寿命评估的效率和准确性。
介绍近期国内外关于钢桥疲劳研究的新进展,主要是热点应力法、临界距离理论法、连续介质损伤力学和断裂力学法在钢桥疲劳评估中的应用。分析现行设计规范推荐的疲劳评估法存在的不足,提出钢桥疲劳三阶段评估法。在整体-局部模型和局部精细化模型中采用热点应力、临界距离理论与断裂力学法是三阶段疲劳评估的关键内容。三阶段疲劳评估法具有良好的普遍适用性,可提高疲劳寿命评估的效率和准确性。
2013, 28(4): 7-9.
doi: 10.13206/j.gjg201304002
摘要:
我国的铁路桥梁已从单线逐步发展到双线。近年来为适应铁路事业的蓬勃发展,满足日益增长的运输需求,同时为节约航道资源,一桥多线的铁路钢桥形式逐步出现,并将成为发展的主流。而我国的TB10002.2-99《铁路桥梁钢结构设计规范》中对钢桥疲劳设计仅有双线系数的取值规定,通过对多线系数计算方法的研究以及对已有多线桥梁多线系数的计算分析,得出影响多线系数大小的因素,为今后制定统一的多线系数取值方法提供初步研究基础资料。
我国的铁路桥梁已从单线逐步发展到双线。近年来为适应铁路事业的蓬勃发展,满足日益增长的运输需求,同时为节约航道资源,一桥多线的铁路钢桥形式逐步出现,并将成为发展的主流。而我国的TB10002.2-99《铁路桥梁钢结构设计规范》中对钢桥疲劳设计仅有双线系数的取值规定,通过对多线系数计算方法的研究以及对已有多线桥梁多线系数的计算分析,得出影响多线系数大小的因素,为今后制定统一的多线系数取值方法提供初步研究基础资料。
2013, 28(4): 10-14.
doi: 10.13206/j.gjg201304003
摘要:
以某港区高杆照明装置为例,探讨了既有高耸钢结构风致疲劳寿命的时域分析方法。该方法首先通过现场实测校正结构动力分析模型,而后采用谐波叠加法模拟脉动风场,计算脉动风动力作用下结构控制细节应力谱,最后基于现场风向风速监测资料统计得到的各风向概率及相应的风速分布,采用热点应力法估算各控制细节年疲劳损伤度及剩余疲劳耐久年数。实例计算结果与现场实际情况吻合较好,可供类似结构的风致疲劳分析参考。
以某港区高杆照明装置为例,探讨了既有高耸钢结构风致疲劳寿命的时域分析方法。该方法首先通过现场实测校正结构动力分析模型,而后采用谐波叠加法模拟脉动风场,计算脉动风动力作用下结构控制细节应力谱,最后基于现场风向风速监测资料统计得到的各风向概率及相应的风速分布,采用热点应力法估算各控制细节年疲劳损伤度及剩余疲劳耐久年数。实例计算结果与现场实际情况吻合较好,可供类似结构的风致疲劳分析参考。
2013, 28(4): 15-19.
doi: 10.13206/j.gjg201304004
摘要:
针对我国铁路对重载运输的需求,对铁路货车轴重提高至270kN时,不同年运量等级下跨度64m下承式钢桁梁的疲劳寿命进行评估。基于当前的典型疲劳列车,通过替换重载货车的办法,制订270kN轴重疲劳列车;采用大型计算软件STAAD/PRO进行建模分析,得到重载疲劳列车经过桥梁时各关键构造细节的应力历程;采用自编雨流程序,得到相应应力频谱;根据Miner线性累积损伤法则,计算得到不同年运量条件下,桥梁各关键构造细节的剩余疲劳寿命。
针对我国铁路对重载运输的需求,对铁路货车轴重提高至270kN时,不同年运量等级下跨度64m下承式钢桁梁的疲劳寿命进行评估。基于当前的典型疲劳列车,通过替换重载货车的办法,制订270kN轴重疲劳列车;采用大型计算软件STAAD/PRO进行建模分析,得到重载疲劳列车经过桥梁时各关键构造细节的应力历程;采用自编雨流程序,得到相应应力频谱;根据Miner线性累积损伤法则,计算得到不同年运量条件下,桥梁各关键构造细节的剩余疲劳寿命。
2013, 28(4): 20-24.
doi: 10.13206/j.gjg201304005
摘要:
正交异性钢桥面板的疲劳裂纹是既有钢桥的常见病害,其维修加固难于新桥建设,必须遵守耐久性等基本原则。钢桥面板的维修加固方法分为三类:第一类是改进铺装层结构,减小整个钢桥面板所有部位的应力;第二类是局部补强或者改进纵向加劲肋的构造;第三类是直接对发生疲劳裂纹的局部进行维修。如果疲劳裂纹比较严重,如纵向加劲肋与横肋之间的连接失效、或者纵向加劲肋与面板的连接焊缝处裂纹向上贯穿面板等,则需要同时采用第一类和第三类加固方法。
正交异性钢桥面板的疲劳裂纹是既有钢桥的常见病害,其维修加固难于新桥建设,必须遵守耐久性等基本原则。钢桥面板的维修加固方法分为三类:第一类是改进铺装层结构,减小整个钢桥面板所有部位的应力;第二类是局部补强或者改进纵向加劲肋的构造;第三类是直接对发生疲劳裂纹的局部进行维修。如果疲劳裂纹比较严重,如纵向加劲肋与横肋之间的连接失效、或者纵向加劲肋与面板的连接焊缝处裂纹向上贯穿面板等,则需要同时采用第一类和第三类加固方法。
2013, 28(4): 25-28.
doi: 10.13206/j.gjg201304006
摘要:
为研究单层平面钢框架结构由于索初始突然破坏引起的动力效应,采用刚度退化法和通用有限元程序,对带预应力索的单层平面框架突然断索行为进行瞬态动力响应模拟分析,考虑了几何和材料的非线性效应。分析结果表明:当结构处于线弹性状态时,框架顶部侧移的动力放大系数最大值为2.0,且随着索失效时间增大而减小;阻尼比、索的预应力和索的直径均对顶部位移动力系数没有显著影响;与失效索同侧的柱端的内力峰值与静止后的内力值相比明显大很多,但轴力峰值与弯矩、剪力峰值不同时出现。
为研究单层平面钢框架结构由于索初始突然破坏引起的动力效应,采用刚度退化法和通用有限元程序,对带预应力索的单层平面框架突然断索行为进行瞬态动力响应模拟分析,考虑了几何和材料的非线性效应。分析结果表明:当结构处于线弹性状态时,框架顶部侧移的动力放大系数最大值为2.0,且随着索失效时间增大而减小;阻尼比、索的预应力和索的直径均对顶部位移动力系数没有显著影响;与失效索同侧的柱端的内力峰值与静止后的内力值相比明显大很多,但轴力峰值与弯矩、剪力峰值不同时出现。
2013, 28(4): 29-31.
doi: 10.13206/j.gjg201304007
摘要:
孟加拉国36.6m跨贝雷桥是1座在HD200型贝雷桥基础上改进的简支装配式公路钢桥,通过静载和疲劳试验研究该桥的承载能力和疲劳寿命。试验结果表明:在设计活荷载作用下,该桥挠跨比为1/830,横梁、上下弦杆、斜竖杆和桥面板的应力均满足规范要求;在1.5倍设计活荷载作用下,各杆件单元应力均未超过钢材的屈服强度。该桥下弦杆销钉在工作应力幅作用下,疲劳寿命可以达到200万次。孟加拉国36.6m跨贝雷桥的承载能力和疲劳寿命能够满足使用要求。
孟加拉国36.6m跨贝雷桥是1座在HD200型贝雷桥基础上改进的简支装配式公路钢桥,通过静载和疲劳试验研究该桥的承载能力和疲劳寿命。试验结果表明:在设计活荷载作用下,该桥挠跨比为1/830,横梁、上下弦杆、斜竖杆和桥面板的应力均满足规范要求;在1.5倍设计活荷载作用下,各杆件单元应力均未超过钢材的屈服强度。该桥下弦杆销钉在工作应力幅作用下,疲劳寿命可以达到200万次。孟加拉国36.6m跨贝雷桥的承载能力和疲劳寿命能够满足使用要求。
2013, 28(4): 32-36.
doi: 10.13206/j.gjg201304008
摘要:
钢箱梁腹板受力较为复杂,常存在几种应力联合作用的情况。为了获得经济的截面尺寸,钢箱梁腹板往往高而薄,稳定问题比较突出。对于比较高的腹板需要设置多道纵向加劲肋。目前,新版的钢桥规范还未颁布,现行规范由于其局限性不适用于钢箱梁的结构设计。在总结国内外规范基础上,讨论钢箱梁腹板加劲板设置和局部稳定设计计算方法,并以实例进行比较说明。研究结果可供钢箱梁桥的结构设计参考。
钢箱梁腹板受力较为复杂,常存在几种应力联合作用的情况。为了获得经济的截面尺寸,钢箱梁腹板往往高而薄,稳定问题比较突出。对于比较高的腹板需要设置多道纵向加劲肋。目前,新版的钢桥规范还未颁布,现行规范由于其局限性不适用于钢箱梁的结构设计。在总结国内外规范基础上,讨论钢箱梁腹板加劲板设置和局部稳定设计计算方法,并以实例进行比较说明。研究结果可供钢箱梁桥的结构设计参考。
2013, 28(4): 37-40.
doi: 10.13206/j.gjg201304009
摘要:
介绍北京动车段走行线临时支撑体系的方案选择和结构组成,提出应用中常见的问题及其对策。实践表明,应用贝雷支撑体系,可保证道路畅通,提高安全性,缩短安装周期,节约施工成本,加快桥梁施工进度。
介绍北京动车段走行线临时支撑体系的方案选择和结构组成,提出应用中常见的问题及其对策。实践表明,应用贝雷支撑体系,可保证道路畅通,提高安全性,缩短安装周期,节约施工成本,加快桥梁施工进度。
2013, 28(4): 41-45.
doi: 10.13206/j.gjg201304010
摘要:
对铁路钢桥柔性防水保护层体系进行了系统的研究,通过调研、理论分析、关键性能试验以及复合结构试验,提出了"钢板+环氧富锌漆+环氧沥青黏结层+3cm环氧沥青混凝土+环氧沥青黏结层+3cm环氧沥青混凝土"的铁路钢桥道砟槽柔性防水保护层体系。试验表明,该柔性防水保护层体系能够较好地满足铁路钢桥道砟槽板防水保护层的相关技术要求。该项技术已经在南昌枢纽东新赣江特大桥主桥上顺利实施。采用柔性防水保护层技术较好解决了钢桥面板的防水保护技术难题,突破了传统采用刚性防水保护层的思路,其使用效果有待实践的进一步检验。
对铁路钢桥柔性防水保护层体系进行了系统的研究,通过调研、理论分析、关键性能试验以及复合结构试验,提出了"钢板+环氧富锌漆+环氧沥青黏结层+3cm环氧沥青混凝土+环氧沥青黏结层+3cm环氧沥青混凝土"的铁路钢桥道砟槽柔性防水保护层体系。试验表明,该柔性防水保护层体系能够较好地满足铁路钢桥道砟槽板防水保护层的相关技术要求。该项技术已经在南昌枢纽东新赣江特大桥主桥上顺利实施。采用柔性防水保护层技术较好解决了钢桥面板的防水保护技术难题,突破了传统采用刚性防水保护层的思路,其使用效果有待实践的进一步检验。
2013, 28(4): 46-49.
doi: 10.13206/j.gjg201304011
摘要:
介绍一种新型水基薄膜润滑剂。仅利用该润滑剂对高强度螺栓连接副中的螺母表面进行润滑处理,即能够达到以下目的:处理后的磷化大六角头螺栓连接副,在0～60℃时,其扭矩系数及标准偏差均满足GB/T1231—2006《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》的要求,且温度每变化10℃,扭矩系数的变化率仅为2.7%;处理后的磷化扭剪型螺栓连接副,在0～60℃时,其紧固轴力均满足相关标准要求,且其标准偏差远低于标准允许范围;处理后的达克罗大六角头螺栓连接副,其扭矩系数及标准偏差亦能够满足相关标准要求。
介绍一种新型水基薄膜润滑剂。仅利用该润滑剂对高强度螺栓连接副中的螺母表面进行润滑处理,即能够达到以下目的:处理后的磷化大六角头螺栓连接副,在0～60℃时,其扭矩系数及标准偏差均满足GB/T1231—2006《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》的要求,且温度每变化10℃,扭矩系数的变化率仅为2.7%;处理后的磷化扭剪型螺栓连接副,在0～60℃时,其紧固轴力均满足相关标准要求,且其标准偏差远低于标准允许范围;处理后的达克罗大六角头螺栓连接副,其扭矩系数及标准偏差亦能够满足相关标准要求。
2013, 28(4): 50-54.
doi: 10.13206/j.gjg201304012
摘要:
针对当前钢结构工程焊接施工工艺评定实施不足的现状,介绍了新颁布的GB50661—2011《钢结构焊接规范》对焊接工艺评定要求的变化。结合实例详细介绍钢结构工程焊接工艺评定策划和实践的流程,以及如何确定钢结构工程所需的焊接工艺规程数量和所需要的焊接工艺评定。
针对当前钢结构工程焊接施工工艺评定实施不足的现状,介绍了新颁布的GB50661—2011《钢结构焊接规范》对焊接工艺评定要求的变化。结合实例详细介绍钢结构工程焊接工艺评定策划和实践的流程,以及如何确定钢结构工程所需的焊接工艺规程数量和所需要的焊接工艺评定。
2013, 28(4): 55-57.
doi: 10.13206/j.gjg201304013
摘要:
随着目前计算机及力学分析软件的发展应用,桥梁工程中的钢桥及钢塔的结构设计越来越新颖与复杂。这就要求钢结构制作技术也必须随之更新与改进,以适应钢结构设计的发展方向。以锦州市云飞南街小凌河大桥钢拱塔为例,介绍椭圆形钢拱塔AutoCAD放样的一些重点与关键点,其中包括钢拱塔制作线型放样、立体图绘制与空间壁板展开、节段拼装模拟等。通过AutoCAD技术,解决了钢拱塔等复杂钢结构的制作技术难题,提高了生产效率,提升了产品质量。
随着目前计算机及力学分析软件的发展应用,桥梁工程中的钢桥及钢塔的结构设计越来越新颖与复杂。这就要求钢结构制作技术也必须随之更新与改进,以适应钢结构设计的发展方向。以锦州市云飞南街小凌河大桥钢拱塔为例,介绍椭圆形钢拱塔AutoCAD放样的一些重点与关键点,其中包括钢拱塔制作线型放样、立体图绘制与空间壁板展开、节段拼装模拟等。通过AutoCAD技术,解决了钢拱塔等复杂钢结构的制作技术难题,提高了生产效率,提升了产品质量。
2013, 28(4): 58-61.
doi: 10.13206/j.gjg201304014
摘要:
日本的钢桥建造技术堪称世界一流,设计上特别注重可靠性、合理性、经济性;在制造技术上大量采用机械化、自动化设备,提高了效率,并减小了人为因素对质量的影响,而且,特别注重精细化管理。多年来,在研究吸收日本等国外先进经验的基础上,我国在钢桥梁建设方面取得了可喜的成果,但仍有需要改进的地方,如:在钢桥设计方面存在一些误区,在钢桥制造、架设及精细化管理方面还有一定的差距。只有认识到不足并加以改进,才能全面提升我国钢桥梁的建造水平,可供建设方、设计、制造单位参考。
日本的钢桥建造技术堪称世界一流,设计上特别注重可靠性、合理性、经济性;在制造技术上大量采用机械化、自动化设备,提高了效率,并减小了人为因素对质量的影响,而且,特别注重精细化管理。多年来,在研究吸收日本等国外先进经验的基础上,我国在钢桥梁建设方面取得了可喜的成果,但仍有需要改进的地方,如:在钢桥设计方面存在一些误区,在钢桥制造、架设及精细化管理方面还有一定的差距。只有认识到不足并加以改进,才能全面提升我国钢桥梁的建造水平,可供建设方、设计、制造单位参考。
2013, 28(4): 62-65.
doi: 10.13206/j.gjg201304015
摘要:
根据鄂尔多斯韩土2号桥桥位工况和结构特点,介绍内陆地区钢箱梁现场拼装架设施工工艺;钢箱梁采用单元件形式出厂、龙门吊机吊装的施工方案。同时介绍了支架的设计和设置、焊接变形控制、测量控制方法;采用该方法施工的钢箱梁各项指标均符合设计及规范要求,可供类似钢箱梁高架桥的施工参考。
根据鄂尔多斯韩土2号桥桥位工况和结构特点,介绍内陆地区钢箱梁现场拼装架设施工工艺;钢箱梁采用单元件形式出厂、龙门吊机吊装的施工方案。同时介绍了支架的设计和设置、焊接变形控制、测量控制方法;采用该方法施工的钢箱梁各项指标均符合设计及规范要求,可供类似钢箱梁高架桥的施工参考。
2013, 28(4): 66-69.
doi: 10.13206/j.gjg201304016
摘要:
由点腐蚀诱发的裂纹分为穿透型裂纹和表面型裂纹两种形式,通过半解析半数值方法,分别给出两种裂纹形式的应力强度因子表达式。对于穿透型裂纹,其应力强度因子表达式基于有限宽板上的圆孔周界散射出的裂纹的应力强度因子推导得到,并采用有限元方法进行验证,验证结果表明表达式与有限元方法吻合良好;对于表面型裂纹,首先采用有限元方法进行系列计算,根据计算结果进行回归分析并得到应力强度因子的回归公式,然后对回归公式进行显著性检验,检验结果表明回归公式是显著成立的。
由点腐蚀诱发的裂纹分为穿透型裂纹和表面型裂纹两种形式,通过半解析半数值方法,分别给出两种裂纹形式的应力强度因子表达式。对于穿透型裂纹,其应力强度因子表达式基于有限宽板上的圆孔周界散射出的裂纹的应力强度因子推导得到,并采用有限元方法进行验证,验证结果表明表达式与有限元方法吻合良好;对于表面型裂纹,首先采用有限元方法进行系列计算,根据计算结果进行回归分析并得到应力强度因子的回归公式,然后对回归公式进行显著性检验,检验结果表明回归公式是显著成立的。
2013, 28(4): 70-73.
doi: 10.13206/j.gjg201304017
摘要:
目前用于机械设计的三维参数化软件比较成熟,但没有专门用于桥梁设计的此类软件。对于常见的公路或铁路钢桥设计,具有以下特点:体量大,零件多,采用标准件少,零件之间具有复杂的几何关系,许多零件需要在装配中确定其尺寸,但单个零件的几何形状又比较简单,多由板材、角钢等切割拼接而成等。这就使得将用于其他领域设计的软件,原封不动地移植过来进行钢桥设计存在一定困难,必须进行二次开发。介绍了将三维参数化CAD设计技术应用于大型钢桥设计的经验,并结合平台,介绍了使用API进行二次开发的基本原理和方法。
目前用于机械设计的三维参数化软件比较成熟,但没有专门用于桥梁设计的此类软件。对于常见的公路或铁路钢桥设计,具有以下特点:体量大,零件多,采用标准件少,零件之间具有复杂的几何关系,许多零件需要在装配中确定其尺寸,但单个零件的几何形状又比较简单,多由板材、角钢等切割拼接而成等。这就使得将用于其他领域设计的软件,原封不动地移植过来进行钢桥设计存在一定困难,必须进行二次开发。介绍了将三维参数化CAD设计技术应用于大型钢桥设计的经验,并结合平台,介绍了使用API进行二次开发的基本原理和方法。
