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钢板梁桥主梁腹板焊缝疲劳成因与构造优化分析

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重庆交通大学学报（自然科学版） 2022年第11期41卷 81-88页

作者：姚悦吉伯海杨良泽傅中秋河海大学土木与交通学院江苏南京210098

针对钢板组合梁桥钢主梁腹板焊缝的疲劳开裂问题,建立四跨连续钢板组合梁桥全局模型与带小横梁的钢主梁节段模型。针对典型开裂部位腹板间隙,分析其面外变形特征,对比不同构造形式下腹板与竖向加劲肋焊缝的应力特征,明确疲劳开裂成因与... 详细信息

针对钢板组合梁桥钢主梁腹板焊缝的疲劳开裂问题,建立四跨连续钢板组合梁桥全局模型与带小横梁的钢主梁节段模型。针对典型开裂部位腹板间隙,分析其面外变形特征,对比不同构造形式下腹板与竖向加劲肋焊缝的应力特征,明确疲劳开裂成因与面外变形作用机理。基于上述成因分析,提出一种提升抗疲劳性能的构造优化方法。结果表明:横向加劲肋对主梁腹板产生向主梁内侧、竖直向下的“拉拽”作用,其为导致腹板间隙出现面外变形的直接原因;切削横向加劲肋底部的方法可将局部应力峰值下降80%以上,有效缓解应力集中,降低外荷载导致的疲劳损伤。

关键词：桥梁工程钢板梁桥腹板间隙疲劳面外变形构造优化

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钢箱梁疲劳裂纹钻孔止裂修复的影响因素

江苏大学学报（自然科学版） 2016年第1期37卷 97-102页

作者：吉伯海袁周致远刘天笳傅中秋河海大学土木与交通学院江苏南京210098

考虑了钢箱梁疲劳裂纹止裂孔的孔径、位置、角度等参数,建立了线弹性有限元实体模型,得到钢箱梁疲劳裂纹钻孔孔边及沿孔边厚度方向的应力变化,对比了不同参数下钻孔止裂的效果,给出了钻孔止裂修复的影响因素.依据不同打孔参数下孔边应... 详细信息

考虑了钢箱梁疲劳裂纹止裂孔的孔径、位置、角度等参数,建立了线弹性有限元实体模型,得到钢箱梁疲劳裂纹钻孔孔边及沿孔边厚度方向的应力变化,对比了不同参数下钻孔止裂的效果,给出了钻孔止裂修复的影响因素.依据不同打孔参数下孔边应力降低程度,建立了止裂孔参数影响因素的比重关系.研究结果表明:过于增大止裂孔的孔径对止裂效果的提高并不明显;孔边的表面应力比孔内的应力大25%左右,裂纹更容易在表面萌生.分析结果表明:止裂孔的打孔位置应在裂纹边缘中心,并且止裂孔存在偏心或一定角度时,能够改善孔边应力的分布,进一步降低孔边应力的集中,具有更好的止裂效果.

关键词：钢箱梁疲劳裂纹止裂孔影响因素比重

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钢管轻集料混凝土空间桁架梁受弯承载力试验

长安大学学报（自然科学版） 2016年第1期36卷 69-76页

作者：傅中秋吉伯海刘海生余振鹏周宇河海大学土木与交通学院江苏南京210098

为了研究钢管轻集料混凝土空间桁架梁的承载力设计方法,进行了钢管轻集料混凝土空间桁架梁试件的纯弯加载试验,通过试件挠度和钢管表面应变分析,研究了桁架梁受弯承载性能。根据平截面假定并忽略腹杆的影响,对跨中截面进行受力分析,提... 详细信息

为了研究钢管轻集料混凝土空间桁架梁的承载力设计方法,进行了钢管轻集料混凝土空间桁架梁试件的纯弯加载试验,通过试件挠度和钢管表面应变分析,研究了桁架梁受弯承载性能。根据平截面假定并忽略腹杆的影响,对跨中截面进行受力分析,提出了空间桁架梁抗弯承载力的计算方法。研究结果表明:钢管轻集料混凝土空间桁架梁受弯过程中,腹杆受力较小,上下弦杆变形基本一致,跨中截面弦杆纵向应变分布基本符合平截面假定;桁架梁挠度超过L/50(L为跨度)时,弦杆和腹杆表面光滑均没有鼓曲现象,破坏模式为延性破坏;实测受弯承载力按正常使用极限状态取值,试验承载力取值与计算结果相差5%以内。

关键词：桥梁工程钢管轻集料混凝土空间桁架梁纯弯试验受弯承载力正常使用极限状态

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钢桁梁桥横梁与弦杆节点疲劳易损性分析

武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2023年第1期47卷 142-147页

作者：李传喜吉伯海姚悦傅中秋河海大学土木与交通学院南京210098

文中建立全桥及局部有限元模型,通过施加标准车辆荷载,计算并对比不同工况及不同位置的横梁与弦杆节点的应力,得到节点疲劳易损部位及荷载最不利加载位置,并进一步研究得到节点局部受力特征.结果表明:端横梁与弦杆节点易出现疲劳损伤,... 详细信息

文中建立全桥及局部有限元模型,通过施加标准车辆荷载,计算并对比不同工况及不同位置的横梁与弦杆节点的应力,得到节点疲劳易损部位及荷载最不利加载位置,并进一步研究得到节点局部受力特征.结果表明:端横梁与弦杆节点易出现疲劳损伤,且纵向活动支座处的节点最易出现疲劳损伤.横梁端部腹板上缘焊趾、连接角钢肢交线顶部易出现疲劳损伤.端横梁上翼缘与角钢之间的腹板间隙以面外变形为主,呈双向弯曲形态,腹板上缘焊趾主要受弯剪作用.

关键词：钢桁梁桥疲劳易损部位腹板间隙面外变形受力特征

钢板组合梁桥主梁与竖向加劲肋连接细节疲劳应力特征

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南京工业大学学报（自然科学版） 2021年第3期43卷 381-389页

作者：刘青茹吉伯海姚悦傅中秋河海大学土木与交通学院江苏南京210098

为研究钢板组合梁桥主梁与竖向加劲肋连接细节的疲劳应力特征,通过建立四跨连续钢板梁桥整体有限元模型以及无横梁处、小横梁处主梁两种节段有限元模型,提取疲劳荷载移动下的两主梁竖向位移差,对比分析无横梁与小横梁两种情况主梁相对... 详细信息

为研究钢板组合梁桥主梁与竖向加劲肋连接细节的疲劳应力特征,通过建立四跨连续钢板梁桥整体有限元模型以及无横梁处、小横梁处主梁两种节段有限元模型,提取疲劳荷载移动下的两主梁竖向位移差,对比分析无横梁与小横梁两种情况主梁相对竖向位移的差异及原因,进一步提取主梁与竖向加劲肋连接细节应力,讨论无横梁与小横梁两种情况主梁与竖向加劲肋连接细节疲劳应力的差异,得到钢板组合梁桥主梁与竖向加劲肋连接细节的疲劳易损部位。结果表明:车辆荷载对主梁构造应力顺桥向影响范围为荷载所在跨范围内,横桥向对无横梁处主梁的竖向位移差影响效果更大;无横梁处主梁在主梁腹板与下翼缘连接焊缝的焊趾处有较大拉应力,而小横梁处主梁在竖向加劲肋与主梁腹板围焊端部的焊趾处产生更大的拉应力。

关键词：钢板组合梁桥疲劳应力应力特征车辆荷载竖向位移

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钢桥面板顶板角焊缝疲劳裂纹钻孔孔位分析

广西大学学报（自然科学版） 2017年第1期42卷 290-298页

作者：谢曙辉吉伯海姚悦傅中秋河海大学土木与交通学院江苏南京210024

结合钢箱梁局部模型试件,针对顶板角焊缝处表面裂纹进行钻孔止裂,进行止裂孔孔周应力计算,分析了不同孔位对止裂效果的影响并提出了合理止裂孔位,最后结合实际工程中止裂孔孔径应用情况,研究了合理止裂孔位与孔径的关系。分析结果表明,... 详细信息

结合钢箱梁局部模型试件,针对顶板角焊缝处表面裂纹进行钻孔止裂,进行止裂孔孔周应力计算,分析了不同孔位对止裂效果的影响并提出了合理止裂孔位,最后结合实际工程中止裂孔孔径应用情况,研究了合理止裂孔位与孔径的关系。分析结果表明,止裂孔没有改变构件整体应力变化趋势,孔边存在很大的应力降,但有应力台阶现象;孔位在0.5D(D为孔径尺寸)更远后,裂尖与孔边之间出现高应力、大应力降连接段,合理止裂孔位为0.5D,孔径大小对合理孔位与孔径的系数没有影响;止裂孔在裂纹尖端外情形下,孔径较小时,最大应力点还在裂纹尖端,孔径较大时,最大应力点在裂纹侧孔边,且离裂纹尖端越远,孔两侧最大应力差越小。

关键词：钢桥面板角焊缝表面裂纹止裂孔孔位

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钢桥面板疲劳热点应力计算模型精度分析

南京工业大学学报（自然科学版） 2016年第1期38卷 83-88页

作者：傅中秋吉伯海王满满章青河海大学土木与交通学院江苏南京210098 河海大学力学与材料学院江苏南京210098

通过建立钢桥面板顶板与U肋焊缝分析模型,考虑不同的单元类型和单元划分精度,计算钢桥面板顶板表面及沿厚度方向的应力分布,分析了不同计算模型精度对应力分布规律的影响,并对比不同热点应力取值方法的计算结果。分析表明:应力集中在焊... 详细信息

通过建立钢桥面板顶板与U肋焊缝分析模型,考虑不同的单元类型和单元划分精度,计算钢桥面板顶板表面及沿厚度方向的应力分布,分析了不同计算模型精度对应力分布规律的影响,并对比不同热点应力取值方法的计算结果。分析表明:应力集中在焊缝边缘位置表面处最明显,当分析模型单元尺寸足够小时,计算结果收敛。对于顶板焊缝数值计算模型,建议采用8节点实体单元计算热点应力时,板厚方向设置不少于8层单元,采用20节点实体单元计算热点应力时,沿板厚方向设置不少于4层单元。对比几种热点应力取值方法计算结果,不同方法热点应力值相差在10%以内,表面外推法计算结果最大,1 mm方法计算结果最小。

关键词：钢桥面板疲劳热点应力模型精度

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钢桥面板钻孔工艺对止裂效果的影响分析

广西大学学报（自然科学版） 2018年第1期43卷 425-431页

作者：姚悦吉伯海傅中秋谢曙辉河海大学土木与交通学院江苏南京210098

考虑实桥顶板角焊缝疲劳裂纹止裂孔的钻孔角度、钻孔偏心角度和钻孔深度,建立了顶板与U肋有限元模型,得到了桥面板顶板顶面与底面止裂孔两侧的应力分布情况。从孔边应力与裂纹扩展速率两个方面,对比不同参数下的止裂效果,提出了钻孔工... 详细信息

考虑实桥顶板角焊缝疲劳裂纹止裂孔的钻孔角度、钻孔偏心角度和钻孔深度,建立了顶板与U肋有限元模型,得到了桥面板顶板顶面与底面止裂孔两侧的应力分布情况。从孔边应力与裂纹扩展速率两个方面,对比不同参数下的止裂效果,提出了钻孔工艺参数的建议范围。研究结果表明:为了避免加速裂纹扩展,建议钻孔角度为0°~25°;对于焊趾裂纹,为了保证止裂孔孔周应力分布均匀,建议钻孔偏心角度为-15°~30°;对于未贯穿止裂孔,钻孔深度较浅时,其内侧应力较大且底面应力分布不均匀。

关键词：钢桥面板疲劳裂纹钻孔角度钻孔偏心角度钻孔深度

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顶板与竖向加劲肋围焊端部疲劳应力优化方法

工业建筑 2018年第10期48卷 46-51页

作者：蒋斐傅中秋吉伯海王益逊河海大学土木与交通学院

正交异性钢桥面板广泛应用于桥梁工程。在日常车流荷载作用下,顶板与竖向加劲肋构造细节容易发生疲劳损伤。建立该细节局部足尺模型,提出延长加劲肋横桥向长度、设置角钢支撑以及加劲肋开孔三种应力优化方法,以缓解围焊端部应力集中,预... 详细信息

正交异性钢桥面板广泛应用于桥梁工程。在日常车流荷载作用下,顶板与竖向加劲肋构造细节容易发生疲劳损伤。建立该细节局部足尺模型,提出延长加劲肋横桥向长度、设置角钢支撑以及加劲肋开孔三种应力优化方法,以缓解围焊端部应力集中,预防疲劳裂纹的萌生。通过分析围焊端部焊趾处名义应力和热点应力,结合应力集中系数,对比不同措施下围焊端部的应力水平,提出合理的优化参数。研究表明：围焊端部的应力随加劲肋长度的增加而呈线性降低;角钢支撑提高了围焊端部的刚度,降低了应力水平;对加劲肋开孔能截断围焊端部应力流,改善应力集中。

关键词：正交异性钢桥面板应力优化应力集中系数角钢支撑加劲肋开孔