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正交异性钢桥面板横隔板及内隔板结构优化

哈尔滨工业大学学报 2023年第11期55卷 16-24页

作者：吴红林李长凯余金山宋谋哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨150090 内蒙古交通设计研究院有限责任公司呼和浩特010011

正交异性钢桥面板纵肋与横隔板连接处疲劳机理复杂,分析较为困难,针对这一问题,以横隔板弧形开口与U肋和横隔板焊缝端部周围区域为研究位置,结合区域内的应力分布规律,深入分析其受力机理,找出此区域内的疲劳易损点。以易损点构造细节... 详细信息

正交异性钢桥面板纵肋与横隔板连接处疲劳机理复杂,分析较为困难,针对这一问题,以横隔板弧形开口与U肋和横隔板焊缝端部周围区域为研究位置,结合区域内的应力分布规律,深入分析其受力机理,找出此区域内的疲劳易损点。以易损点构造细节的疲劳应力为控制指标,提出变厚度横隔板、双内隔板及横隔板与纵肋连接处反向圆弧切口等降低疲劳应力的构造形式,经过有限元计算,结果表明:变厚度横隔板和双内隔板分别对弧形开口处和焊缝端部的疲劳有明显的改善效果;反向圆弧切口可以使几何线性更加平顺,降低由于几何不连续导致的应力集中,可以显著降低上述两类疲劳细节的疲劳应力。

关键词：正交异性钢桥面板抗疲劳设计构造形式优化横隔板厚度内隔板

钢箱梁纵肋横隔板连接处裂纹疲劳机理及优化设计研究

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钢箱梁纵肋横隔板连接处裂纹疲劳机理及优化设计研究

作者：李长凯哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

正交异性钢桥面板(以下简称OSD结构)具有可模块化预制、加快施工速度、提高使用寿命和减轻桥梁上部结构自重等众多优点,一经提出即受到各国研究人员和工程师的广泛关注和应用。但随着OSD结构投入使用,其疲劳问题也被暴露,其中主要原因包... 详细信息

正交异性钢桥面板(以下简称OSD结构)具有可模块化预制、加快施工速度、提高使用寿命和减轻桥梁上部结构自重等众多优点,一经提出即受到各国研究人员和工程师的广泛关注和应用。但随着OSD结构投入使用,其疲劳问题也被暴露,其中主要原因包括:局部荷载问题突出;影响线短,疲劳荷载重复作用;构造复杂,易产生应力集中;焊接连接处会产生焊接残余应力。国内外学者进行了多年研究,并取得大量研究成果,但疲劳问题并没有得到彻底解决,因此对此问题进行更深一步研究。论文以一座现有的桥梁为原型,在此基础上对纵肋与横隔板连接处(Rib-Floorbeam,以下简称FB)的疲劳控制应力和应力组成进行分析,拟定构造优化的相应思路。从OSD结构的构造出发,对其设计参数和构造细节进行调整优化,以达到降低疲劳应力、提高疲劳寿命的预期,主要研究工作如下:(1)建立整体有限元模型和子模型,比较不同建模情况下有限元计算结果,选取分析较为快捷且对计算结果影响不大的建模方式。比较模型计算结果中的应力集中位置与统计中易发生疲劳破坏的位置,选取研究工作关注位置分别为U肋上A点和横隔板上B点。通过移动荷载工况分析横隔板和纵肋中的应力组成,发现横隔板上应力以面内应力为主,纵肋上应力以面外应力为主。绘制A、B两点的应力影响面,提取这两点的控制应力及主应力方向,发现这两点的影响面范围较小,受疲劳荷载影响严重,且主应力方向与疲劳裂纹方向相垂直。提取B点附近弧形开口处的主应力,发现弧形开口处曲线半径较小的区域,应力集中问题严重。(2)依据各国规范建议并参考实际桥梁采用的弧形开口形式,建立具有不同开口形式的OSD结构有限元模型,以A、B两点的控制应力为指标进行比较分析。发现提高弧形开口的半径可以改善B点的疲劳性能,提出新型的开口形式,并验证了该形式对于改善A、B两点处的疲劳性能有良好效果。(3)结合钢桥中横隔板的设计方法,计算得到依据刚度设计的横隔板厚度,远小于实际桥梁所采用的横隔板厚度。对具有不同横隔板厚度的OSD结构进行有限元分析,发现增加横隔板厚度可以有效降低A、B两点的控制应力,降低横隔板厚度可以降低B点的面外应力。提出变厚度横隔板的思路,提高横隔板上部厚度,保持横隔板下部厚度不变,计算证明该方法对于改善B点的疲劳性能有良好效果。(4)参考美国规范的纵肋内隔板设置方法,在已有模型基础上设置内隔板,发现内隔板对于降低A点的控制应力有较好效果。提出设置双内隔板的新式构造的想法,经验证该构造对于改善A点疲劳性能有良好效果。

关键词：正交异性钢桥面板疲劳机理抗疲劳设计弧形开口形式横隔板厚度内隔板

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横隔板对简支斜交T梁结构受力行为影响分析

石家庄铁道大学学报（自然科学版） 2016年第3期29卷 21-25页

作者：王彬山西省交通科学研究院山西太原030006

分别从几种跨径的斜交简支T梁横隔板布置形式、横隔板个数及横隔板厚度等方面对其结构受力行为进行分析。采用统计方法分析横隔板个数及厚度等因素对主梁受力的影响规律。探讨了跨内横隔板合理布置形式及跨中横隔板的影响,同时给出了横... 详细信息

分别从几种跨径的斜交简支T梁横隔板布置形式、横隔板个数及横隔板厚度等方面对其结构受力行为进行分析。采用统计方法分析横隔板个数及厚度等因素对主梁受力的影响规律。探讨了跨内横隔板合理布置形式及跨中横隔板的影响,同时给出了横隔板个数及厚度合理取值范围。

关键词：横隔板斜交简支T梁布置形式横隔板个数横隔板厚度

公轨两用斜拉桥钢桥面板疲劳应力幅的影响因素分析

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四川建筑 2021年第3期41卷 163-166页

作者：董世承西南交通大学四川成都610031

文章以某公轨两用斜拉桥为研究对象,采用Abaqus建立有限元模型进行了8类不同疲劳细节的应力幅影响因素分析。分析了STC桥面铺装参与和不参与钢桥面板共同受力时各个疲劳细节的横向、纵向主拉应力幅值以及剪应力幅值的变化情况,同时还对... 详细信息

文章以某公轨两用斜拉桥为研究对象,采用Abaqus建立有限元模型进行了8类不同疲劳细节的应力幅影响因素分析。分析了STC桥面铺装参与和不参与钢桥面板共同受力时各个疲劳细节的横向、纵向主拉应力幅值以及剪应力幅值的变化情况,同时还对一般位置横隔板板厚由16 mm增大到24 mm、节点位置横隔板厚度由20 mm增大到24 mm时各个构造细节的主拉应力、剪应力幅值进行了对比。结果表明:当考虑STC参与桥面板共同受力时,各个疲劳细节应力幅呈现减小趋势,主拉应力幅最大降幅11%,剪应力幅最大降幅13%;且横隔板厚度增大后,主拉应力幅最大降幅18%,剪应力幅最大降幅6.5%,可为同类桥梁的钢桥面板疲劳应力幅计算研究提供一定参考。

关键词：公轨两用斜拉桥主应力幅值剪应力幅值 STC铺装横隔板厚度