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钢管混凝土组合结构桥梁设计原理与技术发展综述 被引量:15
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作者 姜磊 刘永健 +4 位作者 周绪红 陈宝春 牟廷敏 刘君平 陈洪明 《中国公路学报》 北大核心 2025年第3期278-302,共25页
从国内外工程界对钢管混凝土桥梁应用中脱黏和脱空问题的长期质疑,以及钢和混凝土2种材料差异角度入手,综述了钢管混凝土结构界面黏结性能、界面传力性能和结构承载性能3个方面的研究进展,厘清界面脱黏机理,及其由此带来的界面传力和组... 从国内外工程界对钢管混凝土桥梁应用中脱黏和脱空问题的长期质疑,以及钢和混凝土2种材料差异角度入手,综述了钢管混凝土结构界面黏结性能、界面传力性能和结构承载性能3个方面的研究进展,厘清界面脱黏机理,及其由此带来的界面传力和组合作用失效机理。针对此问题,提出内栓钉和PBL加劲型钢管混凝土桥梁结构,并综述创新结构在界面工作性能、节点力学性能、壁板屈曲性能和构件承载性能4个方面的研究成果,论证了创新结构实现钢管和混凝土共同工作的可行性。结果表明:钢和混凝土2种材料在热传导、收缩徐变、泊松比、弹性模量、强度、截面尺度和成型方式等方面均存在较大差异,是产生钢管混凝土脱黏和脱空、界面传力和组合作用失效的根本原因;钢管混凝土界面黏结强度试验结果离散性大,切向和法向黏结强度均不高于1.5 MPa,混凝土水化热、日照温差、混凝土收缩徐变和轴压荷载、疲劳荷载等多种因素耦合作用下,服役期钢管混凝土桥梁界面不可避免地发生脱黏;不同体系的钢管混凝土桥梁界面传力可分为构件和节点界面传力,尚缺少完善的桥梁界面传力模型,仅能借鉴房建中柱顶构件界面传力和梁-柱节点界面传力模型;不同类型脱黏对钢管混凝土承载性能影响不同,球冠形脱黏影响最小,部分环形脱黏次之,环形脱黏影响最明显;钢管混凝土中内设的栓钉可以起到连接件作用,确保了界面工作性能和节点传力的可靠性;内设的PBL则兼具连接件和加劲肋作用,一方面,确保了钢管混凝土界面和节点传力的可靠性,另一方面,增强了壁板的局部稳定和构件承载机理。 展开更多
关键词 桥梁工程 钢管混凝土桥梁 综述 组合结构 脱黏 界面传力 承载机理 内栓钉钢管混凝土 PBL加劲型钢管混凝土
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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:4
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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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钢桥面板嵌补段U肋对接焊缝残余应力与变形研究 被引量:2
3
作者 李枝军 刘千军 +2 位作者 谢长进 张菁 徐秀丽 《桥梁建设》 北大核心 2025年第2期58-65,共8页
为研究钢桥面板嵌补段U肋对接焊缝的残余应力分布和变形规律,以苏州某新建内河航道桥为背景,开展现场原位试验及有限元数值模拟分析。首先利用盲孔法对现场原位焊接试件表面残余应力进行测试,然后基于Goldak双椭球热源模型编写焊接模拟... 为研究钢桥面板嵌补段U肋对接焊缝的残余应力分布和变形规律,以苏州某新建内河航道桥为背景,开展现场原位试验及有限元数值模拟分析。首先利用盲孔法对现场原位焊接试件表面残余应力进行测试,然后基于Goldak双椭球热源模型编写焊接模拟子程序,采用顺序耦合法和热弹塑性法对温度场和力学场进行数值模拟。结果表明:残余应力集中在距离焊缝中心20 mm的热影响区域内;纵向和横向残余应力呈现出由中间往两端递减的分布规律,在焊缝路径中间应力大小分布均匀;纵向残余应力在整个焊缝路径上都为拉应力,在中间部位最大达400 MPa;横向残余应力在焊缝路径中间为拉应力(最大约为160 MPa),而在路径两端则表现为较大的压应力(最大达350 MPa);弧形段的应力分布规律与直线段基本一致。U肋对接焊试件变形呈现向内侧凹陷的面外特征,最大变形出现在焊缝起始位置,达2.06 mm,变形量随着与焊缝距离的增加而减小且在远离焊缝区域呈线性变化,同时试件产生下凹的纵向弯曲变形。 展开更多
关键词 钢桥面板 U肋对接焊缝 残余应力 变形 原位试验 盲孔法 有限元法
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钢结构疲劳的“模-数”融合驱动理论模型与性能确定方法——以腐蚀疲劳问题为例 被引量:1
4
作者 张清华 唐琨 +3 位作者 崔闯 马燕 袁晓鹏 李亚鹏 《土木工程学报》 北大核心 2025年第7期1-13,27,共14页
数据源和表征指标单一导致的信息维度不足,是制约钢结构疲劳性能研究的关键问题。文章结合钢结构数智化工程发展的迫切需求和数字技术的最新进展,提出钢结构疲劳的“模-数”(“模型试验-数字仿真”)融合驱动的理论模型与性能确定方法,... 数据源和表征指标单一导致的信息维度不足,是制约钢结构疲劳性能研究的关键问题。文章结合钢结构数智化工程发展的迫切需求和数字技术的最新进展,提出钢结构疲劳的“模-数”(“模型试验-数字仿真”)融合驱动的理论模型与性能确定方法,以严重威胁钢结构安全的腐蚀疲劳问题作为示例,研究并讨论理论模型和方法应用的具体问题。确定腐蚀疲劳表征指标,提出信息提取方法;基于腐蚀焊接接头点云形貌以及断裂力学裂纹扩展理论,构建了数据驱动与物理驱动融合模型,通过调整数据与物理驱动损失函数的权重配比,建立适用的物理信息神经网络(PINN)模型。设计并完成中性盐雾腐蚀试验和疲劳试验,以腐蚀形貌点云数据及裂纹扩展信息作为模型的训练和验证数据,通过腐蚀疲劳寿命PINN预测模型,实现模型试验与数值仿真多维、多源信息的有效融合。研究结果表明:所建立的理论模型能够融合试验数据与物理先验知识,显著提高疲劳寿命预测精度;多源疲劳信息融合能够显著增强模型在应对复杂腐蚀疲劳行为时的鲁棒性和泛化能力;所提出的“模型试验-数字仿真”融合驱动方法为解决钢结构疲劳问题提供了新途径和新范式。 展开更多
关键词 钢结构 疲劳 “模-数”融合驱动理论模型 信息融合 模型试验 数字仿真
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斜拉桥钢桥面板挖孔细节群的数字畸变疲劳试验 被引量:3
5
作者 王春生 许璐巍 李璞玉 《东南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期66-77,共12页
为研究斜拉桥钢桥面板横隔板挖孔细节群的畸变疲劳机理,考虑疲劳应力、焊接残余应力、焊接缺陷等多场耦合作用,建立了斜拉桥全桥足尺数字疲劳孪生模型,实现了钢桥面板典型细节群的数字畸变疲劳试验与模拟。焊接数字孪生模拟时,采用与单... 为研究斜拉桥钢桥面板横隔板挖孔细节群的畸变疲劳机理,考虑疲劳应力、焊接残余应力、焊接缺陷等多场耦合作用,建立了斜拉桥全桥足尺数字疲劳孪生模型,实现了钢桥面板典型细节群的数字畸变疲劳试验与模拟。焊接数字孪生模拟时,采用与单元温度相关联的热对流参数表达,可显著改善焊接温度场和残余应力场模拟准确度。数字畸变疲劳试验与模拟结果表明,横隔板挖孔细节群的畸变疲劳裂纹尖端等效应力强度因子幅均大于门槛值,该细节群初始裂纹在运营卡车荷载作用下易于扩展。应变能释放率分析结果表明,横隔板挖孔细节群的畸变疲劳裂纹均是以Ⅰ型裂纹为主导的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型复合型裂纹,扩展全过程3种类型裂纹耦合特征显著。该研究成果可为斜拉桥钢桥面板抗疲劳设计与维护提供依据。 展开更多
关键词 桥梁工程 斜拉桥 钢桥面板 畸变疲劳 数字疲劳试验 复合型裂纹 累积应变能释放率
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基于WIM数据的公路斜拉桥拉索疲劳可靠度评估 被引量:1
6
作者 王晓明 吴润涵 +2 位作者 李鹏飞 杨文杰 翟岸 《湖南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期139-148,共10页
针对我国超重车辆荷载频发导致现行规范难以反映真实桥梁安全的问题,本文基于实测WIM数据构建了考虑冲击效应的车流荷载响应生成框架,采用复合极值理论外推随机车流响应,建立了一种考虑评估基准期影响的车辆荷载效应概率模型,提出了基... 针对我国超重车辆荷载频发导致现行规范难以反映真实桥梁安全的问题,本文基于实测WIM数据构建了考虑冲击效应的车流荷载响应生成框架,采用复合极值理论外推随机车流响应,建立了一种考虑评估基准期影响的车辆荷载效应概率模型,提出了基于实测车流的斜拉索疲劳可靠度评估方法.以某双向六车道高速公路WIM系统为期三个月的实测数据为基础,对工程背景斜拉桥的拉索疲劳可靠度进行了评估,结果表明:在基于实测WIM数据外推的概率模型下,斜拉桥重载侧拉索的疲劳可靠指标在3.93~6.12之间,而其承载能力极限状态抗拉强度可靠指标在7.74~11.04之间;而采用规范荷载概率模型的疲劳可靠指标在4.35~6.18之间.对比说明:疲劳可靠度远低于抗拉强度可靠度,拉索评估基准期内的安全性主要受疲劳控制;相对基于实测WIM数据外推的评估基准期荷载,采用规范荷载会较明显地高估斜拉索的疲劳可靠度. 展开更多
关键词 斜拉桥拉索 动态称重系统 车辆荷载模型 车辆荷载效应 可靠度评估
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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
7
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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倒L型导流板分离双箱梁涡激振动试验
8
作者 李加武 孟露 +2 位作者 赵勃隆 肖天宝 卢斌 《交通运输工程学报》 北大核心 2025年第3期101-113,共13页
为评估某倒L型导流板分离双箱梁的涡激振动特性,以某斜拉桥的主梁为研究对象,设计并制作了缩尺比为1∶70的主梁节段模型,在风洞实验室中建立了弹簧悬挂的节段模型振动体系,可作竖弯、扭转二自由度运动;改变振动体系的竖弯、扭转等效质... 为评估某倒L型导流板分离双箱梁的涡激振动特性,以某斜拉桥的主梁为研究对象,设计并制作了缩尺比为1∶70的主梁节段模型,在风洞实验室中建立了弹簧悬挂的节段模型振动体系,可作竖弯、扭转二自由度运动;改变振动体系的竖弯、扭转等效质量和阻尼比,开展了测振风洞试验,分析了涡振的最大振幅及涡振锁定区间对质量阻尼参数的敏感性;改变倒L型导流板的特征尺寸,进行了同步测压测振风洞试验,测量了模型的表面压力及振幅,分析了表面压力的分布特征及涡振响应规律,计算了涡激气动力,分析了主梁断面局部气动力对整体气动力的相关性和贡献程度,并探讨了气动力在模型展向的分布规律。分析结果表明:质量阻尼参数及气动外形的改变均会改变分离双箱梁的涡振响应;总体上,涡振的最大振幅及锁定区间长度与Sc数呈负相关;涡振锁定现象出现时,局部气动力与整体气动力的相关性系数、贡献系数、脉动压力系数随振幅的变化规律保持一致,表面压力与气动力同步变化;风压的展向相关系数随展向间距增大呈减小趋势,并与振幅密切相关;倒L型导流板改变了气流的分离及再附位置,从而抑制了涡振的发生,其宽高比是抑振效果的关键参数。 展开更多
关键词 桥梁工程 分离双箱梁 风洞试验 涡激振动 Sc数 局域相关性
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600MPa级不锈钢筋与混凝土界面黏结性能试验
9
作者 袁健 潘知桓 尹健 《中国公路学报》 北大核心 2025年第9期294-306,共13页
为研究600 MPa级不锈钢筋与混凝土的界面黏结性能,开展了18组共54个试件的拉拔试验,并分析混凝土强度、钢筋直径、保护层厚度、相对锚固长度、劈裂面配箍率及钢筋种类对黏结性能的影响。试验结果表明:试件的主要破坏形态包括混凝土劈裂... 为研究600 MPa级不锈钢筋与混凝土的界面黏结性能,开展了18组共54个试件的拉拔试验,并分析混凝土强度、钢筋直径、保护层厚度、相对锚固长度、劈裂面配箍率及钢筋种类对黏结性能的影响。试验结果表明:试件的主要破坏形态包括混凝土劈裂破坏、钢筋拔出破坏和劈裂-拔出破坏。对于相对锚固长度为5的试件,保护层厚度为3倍钢筋直径的试件出现了由混凝土劈裂破坏过渡为钢筋拔出破坏的现象;配置箍筋后,保护层厚度为2倍钢筋直径的试件由混凝土劈裂破坏转变为劈裂-拔出破坏。600MPa级不锈钢筋与混凝土的界面极限黏结强度随着混凝土强度提高而提高,随着保护层厚度及劈裂面配箍率增大而先提高再趋于平稳,随着相对锚固长度增大而呈现先提高后降低的现象,但受钢筋直径的影响并不显著;影响规律出现转变时的保护层厚度、劈裂面配箍率及相对锚固长度取值分别为4.5倍钢筋直径、2.0%和5。不同强度等级混凝土中,600MPa级不锈钢筋与普通钢筋屈服前的黏结性能基本相当,弹性模量对钢筋黏结性能的影响完全可以忽略;屈服后不锈钢筋的黏结应力-滑移曲线变化相对平缓,且极限黏结强度略低于普通钢筋。基于600MPa级不锈钢筋与混凝土界面黏结性能试验结果,拟合得到具有一定保证率的极限黏结强度计算式及黏结应力-滑移本构模型,并提出了采用材料强度设计值表达的钢筋临界锚固长度计算式,可为混凝土中600MPa级不锈钢筋的黏结锚固设计提供参考。 展开更多
关键词 桥梁工程 高强不锈钢筋 拉拔试验 黏结性能 临界锚固长度 黏结应力-滑移本构模型
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平钢板-UHPC组合桥面板湿接缝抗正弯试验与接缝折减系数
10
作者 李传习 韦积鋆 贺龙飞 《土木工程学报》 北大核心 2025年第2期72-85,共14页
针对平钢板-UHPC组合桥面板湿接缝抗正弯性能研究不足和能否取消平钢板-UHPC组合桥面板下层纵筋的问题,文章开展了单层纵筋的平钢板-UHPC组合桥面板(即取消下层纵筋)湿接缝正弯曲静力性能足尺模型试验,考察裂纹开展过程、破坏形态、荷载... 针对平钢板-UHPC组合桥面板湿接缝抗正弯性能研究不足和能否取消平钢板-UHPC组合桥面板下层纵筋的问题,文章开展了单层纵筋的平钢板-UHPC组合桥面板(即取消下层纵筋)湿接缝正弯曲静力性能足尺模型试验,考察裂纹开展过程、破坏形态、荷载-跨中挠度曲线、荷载-最大裂缝宽度曲线等,并与双层纵筋平钢板-UHPC组合桥面板湿接缝破坏形态和相应曲线进行对比;在相关假定基础上,提出考虑接缝折减系数的平钢板-UHPC组合桥面板湿接缝弯矩-应变关系计算的分层总和法;编写基于文章假定和考虑接缝折减系数的分层总和法计算程序;对9片整体浇筑的平钢板-UHPC组合桥面板的特征弯矩进行计算,并与试验结果进行了对比;根据分层总和法程序计算值与试验值尽量接近或相等求得2种常见界面处理方式的接缝折减系数。结果表明:单层纵筋的平钢板-UHPC组合桥面板湿接缝正弯曲破坏模式为适筋梁破坏模式,相比双层纵筋的原设计,破坏模式、开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、荷载-跨中挠度曲线、荷载-最大裂缝宽度曲线和荷载-相对滑移曲线基本不变;纤维连续性较弱的接缝对平钢板-UHPC组合桥面板湿接缝截面抗压部分能力的影响可忽略不计,对截面抗拉部分能力的影响可通过折减系数考虑,且铁丝网处理的接缝折减系数为0.4,人工凿毛处理的接缝折减系数为0.5。 展开更多
关键词 平钢板-UHPC组合桥面板 湿接缝 正弯曲性能 试验研究 分层总和法 接缝折减系数
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钢板梁桥畸变疲劳的UHPFRC加固法与数字疲劳试验
11
作者 王春生 吴庆霖 张润泽 《中国公路学报》 北大核心 2025年第11期34-50,共17页
针对钢板梁桥水平节点板腹板间隙畸变疲劳开裂细节加固问题,提出在细节开裂区域浇筑超高性能纤维增强水泥基复合材料(Ultra-High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composite Material, UHPFRC)的加固新方法。考虑疲劳应力、... 针对钢板梁桥水平节点板腹板间隙畸变疲劳开裂细节加固问题,提出在细节开裂区域浇筑超高性能纤维增强水泥基复合材料(Ultra-High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composite Material, UHPFRC)的加固新方法。考虑疲劳应力、焊接残余应力、结构重力等多场耦合作用,建立了直、斜、弯和斜弯4种钢板梁桥的全桥数字疲劳试验模型,实现了钢板梁桥水平节点板腹板间隙细节的畸变疲劳裂纹模拟与分析;采用UHPFRC加固畸变疲劳细节的参数分析与有效性评价,明确了UHPFRC加固尺寸参数对加固效果的影响规律;构建了考虑加固界面刚度退化累积损伤过程的循环内聚力分析模型,探讨了循环荷载作用下畸变疲劳细节UHPFRC组合加固界面的损伤演化行为。研究结果表明:钢板梁桥水平节点板腹板间隙畸变疲劳与结构几何构型密切相关,直桥、斜桥、弯桥、斜弯桥的间隙畸变疲劳损伤依次增大;多场耦合作用下,间隙细节的畸变疲劳裂纹是Ⅰ型裂纹主导的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型复合裂纹,而且Ⅱ、Ⅲ型裂纹累积应变能释放率所占Ⅰ型裂纹的比例随荷载循环次数的增加逐渐增大;UHPFRC厚度对加固效果的影响显著,当其厚度从50 mm增加至70 mm时,裂纹尖端等效应力强度因子幅降低了13%;建立的循环内聚力模型能有效模拟疲劳荷载作用下UHPFRC组合加固界面的损伤演化行为,界面损伤始于组合界面边缘,并随循环加载次数的增加逐渐向加固界面中央区域扩展,细节已有裂纹会增大其所在部位的组合加固界面损伤速率。研究成果可为钢板梁桥腹板间隙畸变疲劳细节的UHPFRC组合加固设计与评估提供技术参考。 展开更多
关键词 桥梁工程 钢板梁桥 数字疲劳试验 畸变疲劳 UHPFRC加固 循环内聚力模型
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基于实测车流的焊缝疲劳裂纹扩展寿命分析
12
作者 刘扬 李升 鲁乃唯 《交通科学与工程》 2025年第3期54-63,共10页
【目的】准确评估实测车流下钢桥面板顶板-U肋焊缝疲劳裂纹扩展寿命。【方法】提出了基于实测车流和ABAQUS-FRANC3D技术的裂纹扩展寿命概率分析方法;对比了不同车辆轴重、裂纹初始深度、裂纹初始形态比下焊缝裂纹尖端应力强度因子及疲... 【目的】准确评估实测车流下钢桥面板顶板-U肋焊缝疲劳裂纹扩展寿命。【方法】提出了基于实测车流和ABAQUS-FRANC3D技术的裂纹扩展寿命概率分析方法;对比了不同车辆轴重、裂纹初始深度、裂纹初始形态比下焊缝裂纹尖端应力强度因子及疲劳裂纹扩展寿命的分布规律。【结果】轴重、裂纹初始深度、裂纹初始表面长度与裂纹尖端应力强度因子分布的期望值和离散程度呈正相关关系,与疲劳裂纹扩展寿命分布的期望值和离散程度呈负相关关系。【结论】控制轴重增长在44.0%以下或裂纹初始深度在2.0 mm以内能使等效应力强度因子集中分布在扩展门槛值以下,从而有效预防裂纹扩展;随机车流下浅裂纹、短裂纹疲劳扩展寿命的分布分别比深裂纹、长裂纹疲劳扩展寿命的分布具有更显著的变异性;随机车流下轴重增长程度越低,裂纹疲劳扩展寿命的不确定性越大。 展开更多
关键词 钢桥面板 随机车流 裂纹扩展寿命 应力强度因子 概率分布
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正交异性钢桥面板带裂纹工作性能 被引量:1
13
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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均匀腐蚀下钢底板波形钢腹板组合梁疲劳损伤分析 被引量:1
14
作者 韩溥禄 王根会 《桥梁建设》 北大核心 2025年第2期73-79,共7页
为了解均匀腐蚀对钢底板波形钢腹板组合梁疲劳损伤的影响,采用模型试验和理论分析进行研究。分别设计、制作缩尺比为1∶8.82的未腐蚀、盐腐蚀(均匀腐蚀)组合箱梁各1片,进行疲劳试验及静力试验,结合疲劳损伤理论,对比分析组合梁的试验现... 为了解均匀腐蚀对钢底板波形钢腹板组合梁疲劳损伤的影响,采用模型试验和理论分析进行研究。分别设计、制作缩尺比为1∶8.82的未腐蚀、盐腐蚀(均匀腐蚀)组合箱梁各1片,进行疲劳试验及静力试验,结合疲劳损伤理论,对比分析组合梁的试验现象、应力发展及疲劳损伤情况。结果表明:盐腐蚀梁底板的腐蚀现象明显,需重点关注,未腐蚀梁与盐腐蚀梁的疲劳破坏现象相同,均为跨中截面底板与腹板交界面处的焊点疲劳破坏,说明均匀腐蚀不会影响该交界面的焊缝成为疲劳破坏的疲劳源;盐腐蚀梁较未腐蚀梁的底板应力值更大,说明均匀腐蚀会增大同级荷载下梁体的疲劳损伤,使梁体的疲劳损伤提前发生;当锈蚀率小于20%时,盐腐蚀梁的疲劳损伤随锈独率增长整体呈现指数态势增长,锈蚀率越大这种增长越明显。 展开更多
关键词 钢底板波形钢腹板组合梁 均匀腐蚀 锈蚀率 疲劳损伤 疲劳试验 静力试验
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钢-AAUHPC组合桥面板疲劳性能研究
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作者 刘彬 姜磊 +2 位作者 元敏 刘永健 蒲北辰 《交通运输工程学报》 北大核心 2025年第5期263-277,共15页
为改善正交异性钢桥面板疲劳性能,提高钢-混组合桥面板的综合性能,在正交异性钢桥面板上铺设具有绿色低碳优势的碱激发超高性能混凝土(AAUHPC),形成钢-AAUHPC组合桥面板;设计开口T肋和闭口U肋2种加劲肋形式的钢-AAUHPC组合桥面板;利用... 为改善正交异性钢桥面板疲劳性能,提高钢-混组合桥面板的综合性能,在正交异性钢桥面板上铺设具有绿色低碳优势的碱激发超高性能混凝土(AAUHPC),形成钢-AAUHPC组合桥面板;设计开口T肋和闭口U肋2种加劲肋形式的钢-AAUHPC组合桥面板;利用有限元软件ABAQUS建立2种组合桥面板节段模型,分析组合桥面板疲劳性能;研究不同弹性模量、不同加劲肋形式、不同铺装层厚度、不同钢顶板厚度对五类常见的疲劳构造细节疲劳性能的影响;利用S-N曲线法对组合桥面板进行疲劳性能评估。分析结果表明:两类钢-AAUHPC组合桥面板较正交异性钢桥面板疲劳性能均有较大程度改善,在开口T肋组合桥面板中,疲劳应力降幅最大的是疲劳构造细节①,降幅为75.66%,疲劳应力降幅最小的是疲劳构造细节③,降幅为42.88%;在闭口U肋组合桥面板中,疲劳应力降幅最大的是疲劳构造细节④,降幅为68.49%,疲劳应力降幅最小的是疲劳构造细节⑤,降幅为26.92%;AAUHPC层厚度在30 mm的基础上加厚10 mm后,各疲劳构造细节最不利应力均有降低,且基本呈线性关系递减;当钢顶板厚度从18 mm分别减小到16、14 mm后,2种组合桥面板各疲劳构造细节最不利应力均增大,在闭口U肋组合桥面板中,疲劳构造细节②处应力增幅最大,分别为4.30、9.20 MPa,但在疲劳构造细节③、④、⑤处的最不利应力增幅基本可忽略不计;在开口T肋组合桥面板中,疲劳构造细节①处最不利应力增幅最大,分别为3.13、4.08 MPa;采用热点应力对组合桥面板的疲劳性能进行评估,各疲劳构造细节处的应力幅均小于其对应的疲劳截止限。 展开更多
关键词 桥梁工程 钢-AAUHPC组合桥面板 S-N曲线 疲劳构造细节 疲劳性能评估 热点应力法
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无主筋组合桥塔钢壳-混凝土界面连接构造形式研究
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作者 傅立军 梁桓玮 +2 位作者 许春荣 夏富友 赵灿晖 《桥梁建设》 北大核心 2025年第4期84-92,共9页
为寻求无主筋组合桥塔钢壳-混凝土界面连接的合理结构形式,采用滞回试验及有限元法进行研究。设计、制作界面连接构造分别采用竖向加劲肋及竖向加劲肋+成排栓钉的无主筋组合桥塔钢壳-混凝土界面节段简化试件进行滞回试验,对比2种试件的... 为寻求无主筋组合桥塔钢壳-混凝土界面连接的合理结构形式,采用滞回试验及有限元法进行研究。设计、制作界面连接构造分别采用竖向加劲肋及竖向加劲肋+成排栓钉的无主筋组合桥塔钢壳-混凝土界面节段简化试件进行滞回试验,对比2种试件的钢壳屈曲应变、破坏特征及滞回曲线,建立有限元模型分析不同轴压比作用下2种试件的受力性能,并对界面连接处的构造尺寸进行分析。结果表明:采用竖向加劲肋+成排栓钉试件较采用竖向加劲肋试件的钢壳屈曲应变更大,分别为-2 101με和-995με;2种试件均为受拉侧钢壳先达到屈服,其后受压侧混凝土压溃,呈大偏心破坏的特征;2种试件钢壳-混凝土界面连接构造形式均合理,滞回荷载下的峰值水平力基本一致;小轴压比(小于0.3)下钢壳屈曲对试件抗弯承载力的影响不显著,当截面的轴压比增大后,仅采用竖向加劲肋试件中钢壳屈曲使截面抗弯承载力明显降低;当仅采用竖向加劲肋时,竖向加劲肋间距与钢壳厚度之比不宜大于72.71,当采用竖向加劲肋+成排栓钉时,栓钉竖向间距与竖向加劲肋间距之比不宜大于0.7。 展开更多
关键词 无主筋组合桥塔 钢壳-混凝土界面连接构造 轴压比 受力性能 滞回试验 有限元法
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陕西省高速公路桥梁疲劳荷载模型
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作者 崔磊 姜磊 +2 位作者 刘永健 熊奕涵 沈振龙 《公路交通科技》 北大核心 2025年第4期139-150,178,共13页
【目标】车辆荷载作为桥梁承受的主要活载,是准确评估桥梁运营状态的关键,采用现有规范所给的车辆荷载考虑方法,无法准确反映车辆荷载的地域性及时效性。【方法】为精确考虑陕西省车辆荷载地域性及时效性,收集陕西省内包茂、十天、青银... 【目标】车辆荷载作为桥梁承受的主要活载,是准确评估桥梁运营状态的关键,采用现有规范所给的车辆荷载考虑方法,无法准确反映车辆荷载的地域性及时效性。【方法】为精确考虑陕西省车辆荷载地域性及时效性,收集陕西省内包茂、十天、青银、京昆、连霍5条高速公路2011-2023年共计13年交通量数据,对其进行数理统计分析,提出陕西省高速公路桥梁车流量增长模型。收集中国东北、中原、东南沿海地区疲劳荷载谱,根据等效损伤原则建立轴距及轴重分配比例模型,将陕西省实测数据与所建立分配比例模型相结合,建立陕西省高速公路桥梁疲劳荷载谱。同时收集浙江省、贵州省、广西壮族自治区、山西省等共计10地疲劳荷载谱,依托实际工程建立有限元模型,对各荷载谱代表车型进行影响线加载,引入并求解等效损伤系数对所建立荷载谱进行评估。【结果】连霍高速日均车流量增长率按每年15%考虑。包茂、十天、京昆3条高速日均车流量增长率均按每年10%考虑。青银高速日均车流量增长率按每年5%考虑。【结论】规范标准疲劳车对应等效损伤系数等于1,陕西省疲劳荷载谱对应等效损伤系数等于0.66,对比可知采用规范规定疲劳荷载进行验算会导致结果过于保守。 展开更多
关键词 桥梁工程 疲劳荷载谱 交通调查统计 等效损伤系数 车流量增长
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预应力CFRP布置方式对加固含复合型边裂纹钢结构的疲劳性能影响
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作者 叶华文 张超凡 +2 位作者 邓加林 何建希 邓雪峰 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第2期82-92,共11页
为提高预应力碳纤维增强复合材料(CFRP)对疲劳开裂钢结构的加固效率,以预应力CFRP加固含复合型边裂纹受拉钢板为研究对象,通过既有疲劳试验和裂纹扩展有限元模拟进行不同预应力CFRP布置方式加固的预裂受拉钢板的裂纹扩展行为以及疲劳寿... 为提高预应力碳纤维增强复合材料(CFRP)对疲劳开裂钢结构的加固效率,以预应力CFRP加固含复合型边裂纹受拉钢板为研究对象,通过既有疲劳试验和裂纹扩展有限元模拟进行不同预应力CFRP布置方式加固的预裂受拉钢板的裂纹扩展行为以及疲劳寿命研究。结果表明:相比CFRP加固量和初始裂纹尺寸,预应力CFRP布置方式对含复合型边裂纹钢板的裂纹扩展行为的影响最显著;沿名义主拉应力方向布置预应力CFRP的裂纹扩展驱动力消减率比垂直于初始裂纹长度方向布置的高1倍,疲劳寿命提高率则高约3倍,并随着预应力水平的增加,沿主拉应力方向布置的加固优势更加明显;在CFRP加固刚度比为0.18、钢板预压应力为30 MPa情况下,沿名义主拉应力方向布置的预应力CFRP可提高疲劳寿命超百倍,加固效率比非预应力CFRP高5倍以上。 展开更多
关键词 钢结构 加固 预应力CFRP 布置方式 复合型边裂纹 扩展行为 疲劳寿命
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钢桥面板焊缝多疲劳裂纹交互融合特性研究 被引量:2
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作者 鲁乃唯 崔健 +1 位作者 王鸿浩 余孟南 《工程力学》 北大核心 2025年第6期164-173,共10页
钢桥面板老化后的焊缝缺陷处微裂纹大量萌生,诱发近源裂纹之间的交互与融合行为。为研究钢桥面板多疲劳裂纹交互扩展与融合特性,及其对疲劳寿命的影响,采用ABAQUS-FRANC3D交互技术模拟了钢桥面板焊缝多疲劳裂纹的动态演化行为,分析了多... 钢桥面板老化后的焊缝缺陷处微裂纹大量萌生,诱发近源裂纹之间的交互与融合行为。为研究钢桥面板多疲劳裂纹交互扩展与融合特性,及其对疲劳寿命的影响,采用ABAQUS-FRANC3D交互技术模拟了钢桥面板焊缝多疲劳裂纹的动态演化行为,分析了多裂纹间应力强度因子的变化规律,揭示了多裂纹敏感参数对焊缝疲劳寿命的影响,提出了基于韧带连通准则的钢桥面板焊缝处共线裂纹动态表征方法。数值分析结果表明:根据应力强度因子的变化特征可将共线双裂纹扩展过程可分为四个阶段,即分离阶段、交互阶段、融合阶段、合并后扩展阶段;当双裂纹彼此接触形成一个凹裂纹时,融合点的应力强度因子急剧增加,裂纹迅速从凹裂纹演化成凸裂纹,与疲劳试验结果基本一致;焊缝多裂纹交互和融合效应导致其疲劳寿命显著降低,初始尺寸4 mm的双裂纹较单裂纹的疲劳寿命下降了31.6%;基于韧带连通准则的多裂纹交互与融合的简化分析方法可等效预测钢桥面板多裂纹的疲劳寿命。 展开更多
关键词 钢桥面板 疲劳裂纹 应力强度因子 多裂纹 疲劳寿命预测
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基于崇启大桥交通流数据归一化处理的钢桥面板疲劳耐久性评估
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作者 林峰 童浩 姜旭 《建筑钢结构进展》 北大核心 2025年第12期30-40,共11页
为了评估崇启大桥主桥钢箱梁疲劳易损部位的疲劳耐久性,本文开展了基于实际交通流的参数分析和有限元模拟。首先,采用动态称重系统对崇启大桥主桥进行为期37个月的交通流统计分析,统计各车辆的车重、轴距和轴重等特征参数,并基于以上交... 为了评估崇启大桥主桥钢箱梁疲劳易损部位的疲劳耐久性,本文开展了基于实际交通流的参数分析和有限元模拟。首先,采用动态称重系统对崇启大桥主桥进行为期37个月的交通流统计分析,统计各车辆的车重、轴距和轴重等特征参数,并基于以上交通流数据的归一化处理建立了适用于崇启大桥的等效疲劳车辆荷载谱;之后,选择更易受到疲劳损坏的顶板-U肋焊缝作为正交异性钢桥面板的疲劳敏感区,通过将等效疲劳车辆荷载谱加载到更为精细的钢桥面板局部模型上,计算得出了顶板-U肋焊缝处的疲劳应力幅和疲劳寿命。研究结果表明,崇启大桥顶板-U肋焊缝内外侧的等效常值应力幅超出了疲劳验算的容许应力幅,计算的相应区域疲劳寿命也表明了其存在一定的疲劳风险。以上结果为后续崇启大桥钢箱梁实桥疲劳应力监测以及各疲劳敏感区细节的具体疲劳损伤评估奠定了初步研究基础,并可为其他使用正交异性钢桥面板的桥梁的疲劳耐久性评估提供参考。 展开更多
关键词 正交异性钢桥面板 数据归一化 车辆荷载谱 疲劳耐久性 动态称重系统 交通流数据 等效常值应力幅
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