正交异性板和钢箱梁研究报告共64页
《2024年正交异性钢桥面板焊缝力学行为研究》范文
《正交异性钢桥面板焊缝力学行为研究》篇一一、引言正交异性钢桥面板作为现代桥梁工程中的一种重要结构形式，其焊缝的力学行为研究对于保障桥梁的安全性和耐久性具有重要意义。
焊缝作为桥梁结构中的关键连接部分，其力学性能的优劣直接影响到整个桥梁的承载能力和使用寿命。
因此，对正交异性钢桥面板焊缝的力学行为进行研究，有助于提高桥梁工程的设计和施工水平，保障桥梁的安全运营。
二、焊缝力学行为的基本理论正交异性钢桥面板的焊缝力学行为涉及多个方面，包括焊缝的应力分布、变形行为、疲劳性能等。
首先，焊缝的应力分布是评估焊缝力学性能的重要指标，它受到焊接工艺、材料性能、荷载条件等多种因素的影响。
其次，焊缝的变形行为也是研究的重要方面，包括弹性变形和塑性变形等。
此外，焊缝的疲劳性能也是研究的重点，因为桥梁在长期使用过程中会受到反复的荷载作用，焊缝的疲劳性能直接影响到桥梁的使用寿命。
三、正交异性钢桥面板焊缝的类型与特点正交异性钢桥面板的焊缝主要包括角焊缝、斜焊缝和对接焊缝等类型。
不同类型的焊缝具有不同的力学特性，如角焊缝具有较高的抗拉强度和抗剪强度，但容易产生应力集中；斜焊缝则具有较好的抗弯性能和抗疲劳性能。
此外，正交异性钢桥面板的焊缝还具有复杂性、多样性和隐蔽性等特点，这增加了研究的难度。
四、正交异性钢桥面板焊缝的力学行为研究方法针对正交异性钢桥面板焊缝的力学行为研究，可以采用多种方法。
首先，可以通过理论分析方法，建立焊缝的力学模型，分析焊缝的应力分布和变形行为。
其次，可以采用数值模拟方法，利用有限元软件对焊缝进行模拟分析，以获得更准确的力学性能数据。
此外，还可以通过实验方法，对实际桥梁的焊缝进行测试和分析，以验证理论分析和数值模拟结果的准确性。
五、实验研究与结果分析为了深入了解正交异性钢桥面板焊缝的力学行为，我们进行了一系列的实验研究。
首先，我们制作了不同类型和尺寸的焊缝试件，并对其进行加载测试。
通过实验数据我们发现，焊缝的应力分布和变形行为受到多种因素的影响，如焊接工艺、材料性能、荷载条件等。
公路悬索桥钢箱梁正交异性板桥面局部应力影响面与包络面和简化计算研究
公路悬索桥钢箱梁正交异性板桥面局部应力影响面与包络面和简化计算研究(1)针对正交异性板钢桥面受力性能以及使用中出现的问题和困难,结合《公路悬索桥设计细则》的制订工作,对国内外钢箱梁正交异性板桥面构造细节演变、国内外规范采用的钢箱梁正交异性板桥面汽车荷载、国内外规范对钢箱梁正交异性桥面的构造规定、国内外钢箱梁正交异性桥面典型结构设计等相关问题进行调研。
(2)针对公路悬索桥钢箱梁正交异性板桥面应力准确计算困难的问题,提出基于空间结构计算的由顶板横向应力、顶板纵向应力和顶板纵肋纵向应力构成的“正交异性板桥面局部应力”概念。
该局部应力包含了传统计算中正交异性板桥面计算体系(第二体系)应力和顶板计算体系(第三体系)应力的内涵,便于将桥梁总体计算(第一体系)的桥面应力和该局部应力叠加,直接得到准确的桥面总应力。
(3)根据业已修建和设计的公路悬索桥正交异性板钢箱梁基本尺寸的调查,选取典型结构,建立板壳单元空间结构梁段模型。
使用我国公路Ⅰ级标准车辆后轮的140kN车轴荷载,在三种典型荷载模式下,计算1806种荷载工况。
针对顶板三种典型结构部位的横向应力与纵向应力和顶板纵肋纵向应力等桥面局部应力进行影响线分析研究,总结出荷载纵向位置对桥面局部应力的影响规律。
(4)取较为不利的荷载模式,增加30kN车轴荷载作用的602个荷载工况。
利用局部应力的影响线,用叠加法绘制公路Ⅰ级标准车辆荷载作用下顶板三种典型结构部位的横向应力与纵向应力和顶板纵肋纵向应力等桥面局部应力历程曲线。
取各结构部位局部应力的最大值和最小值,对重车道外轮位置和超车道内轮位置进行局部应力包络线分析研究,总结出受力最不利结构部位和对应的荷载纵向位置。
(5)针对公路悬索桥钢箱梁正交异性板桥面典型结构,选取重车道和超车道的吊索区和跨中区等4桥面区域,确定荷载的纵向和横向施加范围,计算23668种荷载工况作用,分别对顶板横向应力与纵向应力和顶板纵肋纵向应力的影响面进行系统分析研究,总结出荷载在不同平面位置作用对局部应力的影响规律。
《2024年正交异性钢桥面板焊接工艺参数研究》范文
《正交异性钢桥面板焊接工艺参数研究》篇一一、引言随着交通运输业的快速发展，钢桥因其优良的力学性能和经济性在桥梁建设中得到广泛应用。
其中，正交异性钢桥面板以其高强度、轻量化和良好的抗疲劳性能等特点，在大型桥梁工程中占据重要地位。
然而，正交异性钢桥面板的制造过程中，焊接工艺是关键环节之一，其焊接质量直接影响到桥梁的安全性和使用寿命。
因此，对正交异性钢桥面板焊接工艺参数进行研究，对于提高桥梁建设质量和安全性具有重要意义。
二、焊接工艺概述正交异性钢桥面板的焊接工艺主要包括焊前准备、焊接过程和焊后处理三个阶段。
焊前准备阶段包括材料选择、焊缝设计、焊接坡口加工等；焊接过程涉及焊接方法、焊接速度、焊接电流等参数的选择；焊后处理则包括焊缝检验、热处理等。
本文重点研究焊接过程中的工艺参数，以优化焊接质量。
三、焊接工艺参数研究1. 焊接方法选择正交异性钢桥面板的焊接方法主要有熔化极气体保护焊、电弧焊等。
在选择焊接方法时，需考虑钢板厚度、材料性能、施工环境等因素。
一般情况下，对于较厚的钢板，采用熔化极气体保护焊；对于较薄的钢板，则可采用电弧焊。
2. 焊接电流与电压焊接电流和电压是影响焊接质量的关键参数。
电流过大或过小都会导致焊缝成形不良，电压过高或过低则会影响电弧的稳定性。
因此，在焊接过程中，需根据钢板厚度、材料性能等因素，合理选择焊接电流和电压。
3. 焊接速度焊接速度直接影响焊缝的冷却速度和热输入量。
焊接速度过快，会导致焊缝未完全熔合，降低焊缝强度；焊接速度过慢，则会导致焊缝过热，产生热裂纹等问题。
因此，在保证焊缝质量的前提下，应选择合适的焊接速度。
4. 坡口角度与间隙坡口角度和间隙的大小直接影响焊缝的成形和质量。
坡口角度过大或过小都会导致焊缝成形不良，间隙过大则会导致焊缝填充不饱满，间隙过小则会增加焊接难度。
因此，在焊前准备阶段，需根据钢板厚度和材料性能等因素，合理设计坡口角度和间隙。
四、实验研究为研究正交异性钢桥面板的焊接工艺参数，我们进行了系列实验。
钢箱梁正交异性桥面板疲劳机理
优化结构设计
优化桥面板布局
通过合理设计桥面板的布局， 降低应力集中和变形，提高疲
劳性能。
加强结构细节设计
优化肋板、横隔板等细节设计，提 高结构整体性和稳定性。
考虑材料特性
根据材料特性进行结构设计，利用 材料的力学性能，提高结构的抗疲 劳性能。
提高制造质量
严格控制制造工艺
采用先进的制造工艺，确保构件 的几何尺寸和形状精度，避免制
轻质结构
钢箱梁和正交异性桥面板 的轻质结构使得桥梁具有 较好的抗震性能和施工性 能。
疲劳性能要求高
由于桥梁在使用过程中会 承受反复的荷载作用，因 此对钢箱梁正交异性桥面 板的疲劳性能要求较高。
钢箱梁正交异性桥面板制造工艺
钢箱梁制造
采用焊接工艺，将钢板按照设计要求进行切割、拼装、焊接而成 。
正交异性桥面板制造
损伤容限法
通过评估钢箱梁在承受重复应力作用下的损伤容限，评估其疲劳性能。
基于寿命的疲劳性能评估方法
疲劳寿命预测法
通过建立钢箱梁的疲劳寿命预测模型，基于材料的疲劳寿命曲线和应力水平，预测钢箱梁的疲劳寿命 。
剩余寿命预测法
通过监测钢箱梁在承受重复应力作用下的剩余寿命，评估其疲劳性能。
05
钢箱梁正交异性桥面板疲劳性 能评估应用
高性能材料
将研发和应用高性能材料，提高 钢箱梁正交异性桥面板的抗疲劳 性能和使用寿命。
THANKS
感谢观看
工程实例二：某跨海大桥
总结词：有效预测
详细描述：钢箱梁正交异性桥面板疲劳性能 评估在某跨海大桥工程中得到了有效预测。 该桥梁所处的海洋环境复杂，疲劳性能受到 多种因素影响。通过应用钢箱梁正交异性桥 面板疲劳性能评估方法，成功预测了该桥梁 的疲劳性能，为工程安全提供了可靠依据。
正交异性桥面板钢箱梁疲劳设计和疲劳评估规范的现状研究
度 时桥 梁 结 构将 会 破 坏 。我 国 铁路 部 门过 去 对 铁 路桥 梁 的疲 劳 问题 进 行 了很 多研 究 ，也 取 得 了一
收 稿 日期 ：０ ０ ０ — ７ ２ １— ７ ０
谱产生的疲 劳效应不大于构件对疲劳抗力为设计 条 件 或 者 分 析基 础 。 美 国在上 世 纪 ７ Ｏ～９ 年 代 进 行 大 规 模 的 钢 构 ０ 件疲劳试验研 究， 包括 各类桥梁典型焊接构件 的 足 尺 试 验 ，这 些 试 验 包括 了等 幅和 变 幅 循 环 载荷 下 的疲劳寿命试验 、 疲劳裂纹扩展试验等 。 在大量 试 验 数 据及 其 分 析 结 果 的基 础 上 ，提 出 了根 据应 力幅和焊接构件 的构造细节来确定疲劳寿命的方 法 。 该 方法 将 各 类 桥 梁 典 型构 件 按 照 各 类 不 同 的 焊 接 接 头 型式 ，依 据 试 验得 到 的疲 劳 强 度 相 似情 况 分 为Ａ， ， ， Ｅ Ｆ ６ 等 级 ， 别 给 出其 容 Ｂ Ｃ Ｄ， ， 共 个 分 许 应力 幅 ［ ］ 与循 环 次数 问关 系 的容许 应 力 曲 线 。该方法 己为Ａ Ｓ Ｔ 公路桥梁规范和Ａ Ｅ 铁 ＡＨ Ｏ ＲＡ 路 桥 和 钢 结 构 规 范 所 采 用 ；日本 钢结 构 协 会疲 劳 设 计 指 南 和西 德 桥 规 Ｄ ８ ４ 先 后 采 用 这 些试 验 Ｎ ０也 研 究 成 果 。 些 试 验 研 究情 况 及 其 主要 结 果 ， 这 在美 国联 邦 公 路 署 Ｎ Ｈ Ｐ的专 项 研 究 报 告 中 有 详 细 ＣＲ 的记 录 和 总结 。这 些 试 验 资料 是 研 究 确 定 疲 劳 设 计规范 的基础 ， 有重要的参考价值 。但是 ， 虽然上 述 试 验 研究 是 大 量 的 ，但仍 然 是 针 对 美 国桥梁 结 构及 其 主要构 件形 式和构 造进 行 的立项研 究 工 作 ，直接搬用其结果用于我国的桥梁结构构件的 疲 劳 分 析 ， 然 是 不 行 的 。而 且 ， 显 近年 来 ， 国 在 我 大跨 桥 梁 的建设 方 面 已跨 人 世 界前 列 ，新 型 桥 梁 结 构 、新 的构 件 和构 造 形式 早 已 突破 已有 的试 验
正交异性板和钢箱梁 研究报告共65页文档
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起
公路钢箱梁正交异性桥面板的可行性分析
本试验 中加载点的接触 面积参考该规范选定 ，考虑试件 为单肋 ， 故 将 本试验的加载宽度 折减为 ４ ０ ｍ， ０ ｒ 即介 于单轮与双轮宽度之间。试验 ａ 中以一块宽ｘ 长 厚＝ ２ ｍｍｘ ０ ｍ ４０ ２ ０ ｍｘ｜ｒ 的钢板 模拟桥 面铺装 层 ， ２ｍ ａ 以 宽ｘ 厚＝ ０ ｍｍｘ ０ ｍ ５ ｍｍ的橡胶块模拟车轮进行 加载 ，试验 机 长× ４ ０ ３Ｏ ｍｘ ０ 为 ＭＴ ３ ０ Ｎ电液伺服试验机 ， Ｓ０ｋ 加载频 率为 ３ ０次／ ０ 分钟 。
久性板 ； 正 工地接 头； 试验 １ 钢桥面板工地接头构造细节的演变历 程 １１ 钢桥 面板的构造细节 ． 对 于大跨度 悬索桥 和斜拉 桥 ， 钢箱 梁 自重约为 Ｐ Ｃ箱梁 自重 的 １ ～ ／ ５ １６ 。 ／． 正交异性钢板结构桥面板 的 自重约为钢筋混凝土桥面板 或预制预 ５ 应 力混 凝 土桥 面板 自重 的 １ — ／。所 以 ，受 自重 影 响 很 大 的 大 跨 度 桥 ／ １ ２ ３ 梁， 正交异性板铜箱梁是非常有利 的结构形式。 制造时 ， 全桥分成若干节 段在工厂组拼 ， 吊装后 在桥上进行节段间的工地连接。通 常所有 纵向角 焊缝 （ 纵向肋 和纵 隔板等 ） 贯通 ， 横隔板 与纵向焊缝 、 纵肋 下翼 缘相交处 切 割成 弧 形 缺 口与其 避 开 。 １ 正交异性钢 桥面板 的疲劳及其工地接头 构造细 节的改进 ． ２ 钢桥面板作为主梁的上翼缘 ， 同时又直接承受车辆的轮载作用 。如 上所述 ， 面板是 由面板 、 钢桥 纵肋和横助三种 薄板件 焊接而成 ， 在焊缝交 叉处设弧形缺口 ， 其构造细节很复杂。 当车辆通 过时 ， 轮载在各部件 上产 生的应力 ，以及在各部件交叉处 产生 的局部应 力和变形 也非 常复杂 ， 所 以钢桥面板 的疲劳问题是设计 考虑的重点之一 。 改进后 的构造 细节既克服了工地接头纵 向 Ｕ形 肋嵌补段 的仰焊对 接， 从而改善了疲劳性能 ， 叉避 免了面板栓接拼接对 桥面铺装层 的不利
《2024年正交异性钢桥面板焊缝力学行为研究》范文
《正交异性钢桥面板焊缝力学行为研究》篇一一、引言随着现代交通建设的快速发展，桥梁工程作为重要的基础设施，其建设技术和质量要求也日益提高。
正交异性钢桥面板作为桥梁工程中的关键部分，其焊缝的力学行为研究对于保障桥梁的安全性和耐久性具有重要意义。
本文旨在探讨正交异性钢桥面板焊缝的力学行为，为相关工程提供理论依据和技术支持。
二、正交异性钢桥面板概述正交异性钢桥面板是一种常见的桥梁结构形式，其特点是通过正交布置的加劲肋和桥面板板构成整体结构，具有较好的承载能力和稳定性。
然而，由于加劲肋和桥面板的连接处需要焊接，焊缝的质量直接影响到整个桥面的力学性能。
因此，对焊缝的力学行为进行研究显得尤为重要。
三、焊缝力学行为研究方法为了研究正交异性钢桥面板焊缝的力学行为，本文采用以下方法：1. 理论分析：通过建立焊缝的力学模型，分析焊缝在不同荷载作用下的应力分布和变形情况。
2. 数值模拟：利用有限元软件对焊缝进行数值模拟，模拟不同工况下焊缝的力学行为。
3. 实验研究：通过实际桥梁工程的焊缝试验，获取焊缝的力学性能数据，为理论分析和数值模拟提供验证。
四、焊缝力学行为分析1. 应力分布：通过理论分析和数值模拟，发现焊缝在荷载作用下，存在明显的应力集中现象。
其中，加劲肋与桥面板连接处的焊缝应力较大，需要特别关注。
2. 变形情况：焊缝在荷载作用下会产生一定的变形，变形程度与荷载大小、焊缝质量等因素有关。
在设计中需要考虑到焊缝的变形对整体结构的影响。
3. 疲劳性能：焊缝在长期承受重复荷载的作用下，容易产生疲劳损伤。
因此，需要关注焊缝的疲劳性能，采取相应的措施提高其疲劳寿命。
五、提高焊缝力学性能的措施为了提高正交异性钢桥面板焊缝的力学性能，可以采取以下措施：1. 优化焊缝设计：通过合理布置加劲肋和桥面板的位置和数量，减小焊缝的应力集中现象。
2. 提高焊接质量：采用高质量的焊接材料和工艺，确保焊缝的质量和强度。
3. 加强焊缝检测：采用无损检测技术对焊缝进行检测，及时发现并修复存在的缺陷。
悬索桥钢箱梁桥面正交异性板局部承压试验与理论分析
桥 面正交 异性板 局部 承压 试验 主要验 证桥 面
正 交异 性板在 局 部 轮压 作 用 下 的受 力 性 能 ， 试验 测试 截面 布 置在 Ｌ ４截 面 。为 了 获 得 结 构试 验 ／ 荷载 与变位 关 系 的 连 续 曲线 和 防 止 结 构 意 外损
黄 埔
横 桥 向 ２根 主 缆 中 心 间 距 ３ ． 索 塔 高 ６ ５ ｍ，
１０ ４６Ｉ， 箱 梁 采 用 低 合 金 高 强 度 结 构 钢 ９ ．７ Ｉ钢 Ｔ
Ｑ３ ５ 全 桥共 划分 ８ ４ Ｃ， ７个 梁段 。其结 构 总体 布置
见图 １ 。
番 禺
Ｉ
北边跨 ２ ０ ９
借鉴 意义 。 广州珠 江黄埔 大 桥悬 索桥 是 主跨 为 ｌ１ ８ｍ ０
计 算理 论并不 充分 ， 理论 严重滞 后 于实践 ， 中 比 其
较 突 出的 一 点是 钢 箱 梁 正 交 异 性 板 局 部 承 压 问
的单 跨钢箱 梁悬 索 桥 ， 梁 宽度 ３ ． 设 计 车 桥 ４ ５ｍ，
速 １ ０ｋ ｈ 荷载 标 准 汽 车一 ２ ０ ｍ／ ， 超 ０级 、 车－２ ， 挂 １ ０
题 ， 大部分 计算 理 论 和 规定 主要参 考 国外 一 些 其 规 范 ， 内桥 梁及 其他设 计规 范 尚无计 算 规定 。 国
本 文就广 州珠 江黄 埔大桥 悬索桥 钢箱 梁正 交 异 性 板的 局 部 承 压 理 论 进 行 探 讨 和 实 桥 试 验 研 究 。由于 目前 国内类似 结构 的桥面 板实 测资 料 比
收稿 日期 ；０ １０—３ ２ １—７１
２ １ 第 ６期 ０ １年
钢箱梁正交异性钢桥面板有效计算宽度分析研究
Ｉ。
Ｊ Ｄ
（） ２
ｔｄ ／ ｒ ｘ Ｂ
式 （ ） ：一 ２中 ｏ
— —
截 面顶底板桥 轴方 向的应力值 ；
一
截面顶底板轴方向的最大值直力值；
平 均应 力 ；
板宽 。
—
—
—
—
车轮荷载 ，而且作为 主梁的上翼 缘与主梁共同参 与 工 作 。 钢桥 面板 的受 力 常 简 化 为 以下 ３个 结 构 体 系 ： 一体 系 ， 第 即主梁 体系 ， 由盖板及 纵 、 横肋 组 成 的 正 交 异 性 板 作 为 主 梁 上 翼 缘 参 与 全 桥 受 力； 第二 体 系 ， 即桥 面体 系 ， 由盖 板及 纵 、 肋组 横 成的结构 ， 承受桥 面车轮 荷载 ； 第三体 系 ， 即盖板 体系 ， 指支承在纵 、 横加劲 肋上 的盖板 ， 承受 车 仅 轮局 部 荷 载 ， 把荷 载传 递 给 纵 、 加劲 肋 。在 传 并 横 统 的计 算 分 析 方 法 中 一般 将 ３个 基 本 体 系分 别 计 算， 后叠加 。 然 正 交 异 性 钢 桥 面板 是 由 盖 板 和 纵 横肋 组 成 的 肋板式结构。 由于 剪 力 滞 的影 响 ， 荷 载 作 用 下 盖 在 板 或 翼 缘板 应 力 不 是 均 匀 分 布 的 ，通 常腹 板 附 近 应 力 比其 它 地 方 大 。在 工 程设 计 计 算 中 为 了 简 化 计算 ，通 常假 设 顶 板 或 翼缘 板 应 力按 最 大应 力 均 匀 分 布 ， 且 按 力 的等 效 原 则 ， 并 由式 （ ） 定 其 计 １确 算宽度 ， 即有 效 分 布 宽度 。
—
—
１ 概 述
公 路 钢 桥 采 用 的 钢 桥 面 板 ，一 般 纵 肋 布 置 较 密 ， 肋 分 布 较 疏 ， 面板 纵 横 方 向 的 刚 度 不 同 ， 横 桥
钢箱梁课题
四川省交通厅科研项目
正交异性板和钢箱梁设计关键技术研究
研究报告
四川省交通厅公路规划勘察设计研究院
课题负责人：王应良
合成桥面系是指桥面系除了将荷载传递给
实际上这三个体系是共同作用的，此处为了便于理解，分为三个体系。
第五章钢梁腹板稳定计算的弹性理论
第五章钢梁腹板稳定计算的弹性理论
5.1钢箱梁腹板设计思路
1) 根据钢箱梁(钢板梁)腹板的高度、厚度及
其实际应力状态，初步假定水平加劲肋
和竖向加劲肋的尺寸和间距。
2)对各板块进行局部稳定性的验算，找出屈
曲安全系数最小的板块。
3)调整水平加劲肋和竖向加劲肋的位置，重
新计算各板块的屈曲安全系数，使得各
板块的屈曲安全度基本相等。
5.2 板块的临界屈曲应力和屈曲安全度
5.2.1 几种单向应力状态下矩形板的临界屈曲应力
δ
πσ2
2
b D
K K =单向均匀压力
周边均匀剪应力
线性分布压应力
5.3.2水平加劲肋的位置和刚度最佳刚度可以采用以下三种方法定义。
第二类临界刚度
中央设置纵向加劲肋的平板在面内弯矩作
用下，虽然沿着肋被迫没有线位移形成有节线
的“固定”状态(图(c))，但是却不会形成其线位
移的二阶导数等于零的节线，即使位移为零，
但其曲率却不等于零，(c)加劲肋处的位移曲
线有曲率。
当肋刚度达到某数值，再增加其刚
度，临界应力已无明显提高，此时刚度为临界
刚度。
苏通长江大桥钢箱梁吊机前支点横隔板局部加劲肋示意。
正交异性桥面板
正交异性桥面板目录第 4 章虎门大桥正交异性钢桥面板疲劳问题研究 ..................................................................... .. 2 4.1 绪论 ..................................................................... (2)4.1.1 正交异性钢桥面板的发展概况 ..................................................................... (2)4.1.2 正交异性钢桥面板的疲劳细节 ..................................................................... ............... 9 4.2 虎门大桥疲劳裂纹现状及成因 ..................................................................... .. (18)4.2.1 虎门大桥疲劳裂纹现状 ..................................................................... .. (18)4.2.2 虎门大桥疲劳裂纹的成因分析 ..................................................................... ............. 22 4.3 正交异性钢桥面板局部应力分析 ..................................................................... .. (28)4.3.1 有限元分析模型 ..................................................................... . (28)4.3.2 单轮荷载作用下桥面板应力分布 ..................................................................... (30)4.3.3 跨中加载时横隔板处应力分析 ..................................................................... . (33)4.3.4 轮压荷载接触面积的影响分析 ..................................................................... . (33)4.3.5 双轴作用下桥面板应力分布...................................................................... .. (34)4.3.6 结论 ..................................................................... ................................................... 35 4.4 正交异性钢桥面疲劳裂纹加固方法研究 ..................................................................... (36)4.4.1 桥面疲劳裂缝的位置和形式 ..................................................................... . (36)4.4.2桥面疲劳裂纹加固的方法...................................................................... .. (37)4.4.3实际加固案例 ..................................................................... .. (39)4.4.4结论 ..................................................................... .................................................... 43 4.5 正交异性钢桥面板构造细节疲劳强度的研究 ..................................................................... .. (44)4.5.1 概述 ..................................................................... (44)4.5.2 焊接连接的疲劳评估 ..................................................................... (45)5.5.3 欧洲规范3有关疲劳强度规定 ..................................................................... . (47)4.5.4 肋板与桥面板的焊接连接的疲劳试验研究 (52)4.5.5 肋板与桥面板的焊接连接的试验数据统计分析 (61)4.5.6 结论 ..................................................................... ................................................... 65 4.6 小结 ..................................................................... .. (65)参考文献 ..................................................................... . (66)第 4 章虎门大桥正交异性钢桥面板疲劳问题研究 4.1 绪论4.1.1 正交异性钢桥面板的发展概况由于二战以后，德国钢材短缺，为节省材料，德国工程师建桥时采用了正交异性钢桥面板。
钢箱梁正交异性桥面板受力特性及计算方法分析研究
镪霸梁正交异性桥面板受力特性及计算方法分析研究
串请同济大学硕士学位论文
ｔｈｉｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａｄｏｐｔｅｄ ｂｙ ｍａｎｙ ｃｏｕｎｔｒｙ．Ｎｏｗ ｉｔ ｉｓ ａ ｕｎｉｖｅｒｓａｌｌｙ ｕｓｅｄ ｂｒｉｄｇｅ ｄｅｃｋ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎ
ｌａｒｇｅ ａｎｄ ｍｉｄｄｌｉｎｇ ｓｐａｎ ｓｔｅｅｌ ｂｒｉｄｅ．Ｂｅｃａｕｓｅ Ｏｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃ ｓｔｅｅｌ ｄｅｃｋ’。ｓｔｒｅｓｓ ｉｓ ｖｅｒｙ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ，ｎｏｗ
１．２钢桥及钢箱形粱的发展现状
钢桥是一座桥的上部结构的主要承重受力部分是由钢材制成的。二次世界大战后，随着强度 高、韧性好、抗疲劳和耐腐蚀性能好的钢材的出现，以及用焊接平钢板和用角钢、板钢材等加劲 所形成轻而高强的正交异性板桥面的出现，高强度螺栓的应用等，钢桥有很大发展。
钢板梁和箱形钢梁同混凝土相结合的桥型，以及把正交异性板桥面同箱形钢粱相结合的桥型， 在大、中跨径的桥梁上广泛运用。１９５１年联邦德国建成的杜塞尔多夫至诺伊斯桥，是一座正交异 性板桥面箱形梁，跨径２０６米。１９５７年联邦德国建成的杜塞尔多夫北桥，是座６孔７２米钢板梁结台
正交异性钢桥面板的受力分析通常可归结为以下三个基本受力结构体系：作为主粱截面的一 部分承受车辆运营荷载（第一结构体系）；臼纵横向加劲肋组成桥面结构，承受车辆轮轴荷载（第 二结构体系）；支承在纵横加劲肋上的钢盖板直接承受车辆轮载（第三结构体系）。传统的简化计 算方法是把三个结构体系分别加以计算并进行应力叠加。
铁路桥钢箱梁正交异性桥面板的静力行为与疲劳性能研究
优化流程
初步设计→有限元分析→根据分析结果进行优化→细节 设计→再次进行有限元分析验证→最终设计确定。
制造工艺研究及参数优化
制造工艺流程
研究桥面板的制造工艺流程，包括钢材切割、焊接、组装、涂装 等环节，制定合理的工艺流程图。
和疲劳性能，为工程应用提供依据。
02
试验方法
采用电测法进行疲劳试验，通过应变片测量试件的应变，结合应力-应
变关系计算应力，得到试件的疲劳性能参数。
03
加载条件
采用等幅循环应力进行加载，应力范围根据工程实际需求和试件强度
等级确定，加载频率根据试件的材料类型和实际工程情况确定。
疲劳性能表征与评估方法
疲劳性能表征
桥面板性能的影响。同时，可以深入研究不同类型和参数的钢箱梁结构对桥面板性能的影响规律，为优化 设计提供更多理论依据。 • 另外，可以针对实际工程中可能出现的损伤和缺陷，开展更为细致的损伤检测和健康监测研究，为保障铁 路桥梁的安全运营提供技术支持。
THANK YOU.
正交异性板由纵向肋和横向肋焊接而成，具有 较好的整体性和稳定性。
钢箱梁采用高强度钢材制造，具有较高的承载 能力和抗疲劳性能。
静力行为分析
静力行为包括桥面板的应力分布、变形和承载能力 等。
采用有限元分析方法对桥面板进行静力分析，得到 桥面板的应力分布、变形和承载能力等结果。
分析结果表明，在静力荷载作用下，桥面板的应 力分布较为均匀，变形较小，具有较好的静力性
07
研究结论与展望
研究结论与展望 研究结论
• 钢箱梁正交异性桥面板的静力行为研究结论 • 桥面板的应力分布和变形特征受到钢箱梁结构的影响，钢箱梁的壁厚、材质、横隔板间距等因素对桥面板
正交异性钢箱梁局部稳定分析理论及模型试验研究
摘要
本次演示对正交异性钢桥面板的疲劳问题进行了系统性的研究综述。通过收 集和分析相关文献，文章总结了关于正交异性钢桥面板疲劳性能的各种研究现状、 研究方法、研究成果和不足之处。本次演示旨在为后续研究提供参考，从而推动 正交异性钢桥面板疲劳问题的进一步解决。
引言
随着交通事业的快速发展，桥梁作为重要的交通设施之一，其安全性和耐久 性备受。正交异性钢桥面板作为一种常见的桥梁结构形式，具有较高的承载能力 和良好的疲劳性能。然而，在长期承受载荷的过程中，正交异性钢桥面板可能会 出现疲劳损伤，
总之，正交异性钢箱梁局部稳定分析理论及模型试验研究对于保障桥梁结构 的安全性和稳定性具有重要意义。通过不断完善研究方法和拓展研究领域，有望 为未来桥梁工程的发展提供有力支持。
参考内容
随着桥梁工程技术的不断发展，正交异性板扁平钢箱梁（Flat-plate Steel Box Girder）在桥梁结构中得到了广泛应用。本次演示将针对正交异性板扁平钢 箱梁的若干问题进行研究，并提出相应的解决方案。
固措施，以延长桥梁的使用寿命？ 3）在桥梁设计和施工过程中，如何优化 设计方案和施工工艺，以降低正交异性钢桥面板的疲劳损伤风险？ 4）如何利用 先进的无损检测技术和数值模拟方法对正交异性钢桥面板的疲劳损伤进行早期诊 断和预测？
这些问题的解决将有助于提高正交异性钢桥面板的耐久性和安全性，降低桥 梁维护和加固的成本，并为桥梁设计和施工提供更加科学的依据。因此，未来的 研究应该这些问题的解决，以期取得更加深入的研究成果。
然后分析局部稳定问题，建立相应的分析理论，最后通过模型试验验证理论 的有效性。
一、背景介绍
正交异性钢箱梁是一种由上下翼板和腹板组成的轻型钢结构，具有自重轻、 跨度大、施工方便等优点，被广泛应用于公路、铁路、城市桥梁等领域。然而， 在服役过程中，正交异性钢箱梁常常受到荷载的作用，如车辆、地震、风载等，
《2024年正交异性钢桥面板焊接工艺参数研究》范文
《正交异性钢桥面板焊接工艺参数研究》篇一一、引言随着现代桥梁建设的不断发展，正交异性钢桥面板因其具有优异的承载能力和良好的施工性能，在桥梁工程中得到了广泛应用。
焊接工艺作为正交异性钢桥面板施工的关键环节，其参数的选择直接影响到桥梁的质量和安全。
因此，对正交异性钢桥面板焊接工艺参数进行研究，对于提高桥梁建设质量和保障交通运营安全具有重要意义。
本文将针对正交异性钢桥面板的焊接工艺参数进行深入研究，分析不同参数对焊接质量的影响，为实际工程提供理论依据和指导。
二、正交异性钢桥面板概述正交异性钢桥面板是一种常用的桥梁结构形式，其由纵横交叉的加劲肋和桥面板板构成，具有较好的承载能力和稳定性。
在施工过程中，需要采用焊接工艺将各部分连接起来，因此焊接工艺参数的选择至关重要。
三、焊接工艺参数研究1. 焊接方法正交异性钢桥面板的焊接方法主要包括熔化极气体保护焊、药芯焊丝电弧焊等。
不同焊接方法具有不同的特点和适用范围，需要根据具体情况选择合适的焊接方法。
2. 焊接电流焊接电流是影响焊接质量的重要因素。
电流过大或过小都会对焊接质量产生不良影响。
适当的焊接电流能够保证焊缝的熔深和熔宽，提高焊缝的强度和韧性。
3. 焊接速度焊接速度是指单位时间内焊缝的移动距离。
焊接速度过快或过慢都会导致焊缝质量下降。
适当的焊接速度能够保证焊缝的均匀性和致密性，提高焊缝的力学性能。
4. 焊接温度焊接温度是影响焊缝成型和性能的重要因素。
过高的焊接温度会导致焊缝过烧、晶粒粗大等问题，而过低的焊接温度则会导致焊缝未熔合、夹渣等缺陷。
因此，需要合理控制焊接温度，以保证焊缝的质量。
四、实验研究为了研究不同焊接工艺参数对正交异性钢桥面板焊接质量的影响，可以进行一系列实验。
通过改变焊接电流、焊接速度和焊接温度等参数，观察焊缝的成型、力学性能和外观质量等指标，分析各参数对焊接质量的影响规律。
五、结果与讨论根据实验结果，可以发现不同焊接工艺参数对正交异性钢桥面板的焊接质量具有显著影响。
大型公路钢箱梁正交异性桥面板的可行性分析
日 程术 技
有限元计算结果可以看出，两个试件对应部位的 挠度完全一致 ， 这说明缺 口的大小对试件的刚度 没有影响。 李艳丰 大庆市平通公路工程有限责任公司 ２ 、局部应力 （）实例应力基本上随着荷载的增加而呈 １ ４ｋＮ，后轮着 地面积为宽 长 囊嘲 ｉ大 路钢箱梁 异 魁 ０ 型公 正交 性桥面 后轴重 力为２ １０ 板 线性增加，而且基本上与计算值相吻合。 ６０ ＊０ｍ ０ｍｍ ２０ ｍ。本试验中 加载点的接触面积参 工地接头即箱梁节段之间的连接 ，过去均采用 （）在外加荷载作用下 ，两个试件的大多 ２ 考该规范选定 ， 考虑试件为单肋 ， 故将本试验的 全焊或高强度螺栓连接 。各 国实桥运营经验表 数对称测点的实测应力基本对称 。 明，这两种连接方 式各有不足。所 以，随着施 加载宽度折减为４０ ０ｍｍ，即介于单轮与双轮宽度 （）当在焊拴接头处加载时，将两个试件 ３ 工 技 术 的 不 断进 步 ，钢 桥 面板 工地 接 头构 造 细 之间。试验中以一块宽｛ 厚＝ ２ｍ ｝２０ ｍ 长｝ ４０ ｍ ０ｒ ａ 的实例应力进行比 ，就会发现 ：①试件Ｉ 形助 较 Ｕ 节也 再 演 变。 本 文介 绍 了大 型 公路 钢 箱 梁 正 交 ｌ ｍｍ的钢板模拟桥面铺 装层，以宽 厚 ２ 长 Ｉ 大，但 异性桥 面板工地接 头构造细节的演变，并通过 ４０ ｍ ｝３０ｕ ｝５ｍ 的橡胶块模拟车轮进 圆弧缺口附近面板上的横向应力比试件 Ｉ ０ｍ ０ｎ ｎ ０ｍ 两个试件面板上的实测 两个 足 足 试 件的 静 载和 疲 劳试 验 ， 以及 有 限 元 行加载，试验机为ＭＴ ３０ Ｎ电液伺服试验机， 数值较小 ，在其他测点 ， Ｓ０ｋ 分析 ，证 明正 交异 性桥 面板 ：￣ ．－ 采 用 焊拴 ｒ ｔ头 － ｔ 横向应力基本上一致 ，在试件中心线与焊栓接头 加载频率为３０ ／ ｉ。 ０次 ｍ ｎ 连接 具有 足 够 的刚度 、承 载 力和 耐 久 性 。 中心线的交点附近，两个试件面板上的横向应力 ２ 、测点布置 都较大 ， 但也不超过设汁容许应力；②试件 Ⅱ 焊 薯≤嘲 ≮ 钢 粱正 异 桥 板工 接 箱 交性 面 地 为研究缺 口 附近面板上 的应 力分布情况 ， 头 试验 栓接头附近面板上的纵向应力比试件Ｉ 大，在其他 在缺 口 附近面板上密集布置测点，其中面板焊缝 测点，两个试件的实测纵向应力基本上一致 ；③ 附近的ｌ个测点贴双向应变片测量纵、根双向应 ２ 试件Ｉ 形肋圆弧缺口附近的应力比试件 Ⅱ ， Ｕ 大 但 钢桥面板工地接头构造细节的演变历程 力。除了缺 Ｆ Ｉ 附近布置测点外，在试件跨中及与 数值均较小 。这表明圆弧缺 口 的大小对试件应力 １ 钢桥面板的构造细节 、 试 件焊 栓接 头对称的位置 ，也相应地布置 了测 的影响仅限于Ｕ 形肋圆弧缺 口附近 ，而且Ｕ形肋 对于大跨度悬索桥和斜拉桥 ，钢箱梁 自重 点。 圆弧缺口宽度为５ －１ ｒ 都是安全的。 ０ ０ａ ０ｍ 约为 Ｐ 箱梁 自 Ｃ 重的１５ ／ ．。正交异性钢板 ／ ～１６５ ３ 、静载试验 五， 有限元分析 结构桥面板的 自重约为钢筋混凝土桥面板或预制 两个试件都作静载试验 。静载试验分两种 １ 、计算模型 预应力混凝土桥面板 白重的１ ２ ／ 。所以，受 加载方案 ，一种是在焊栓接头处加载，另一种是 ／ ～１ ３ 计算采用４ 节点板单元，假定焊栓接头处的 自重影响很大的大跨度桥梁 ， 正交异性板铜箱梁 在跨中加载。根据有限元计算，当试件跨中作用 拼接板与Ｕ型助之间不产生滑动，即作为整体共 是非常有利的结构形式。制造时 ，全桥分成若干 １０ Ｎ ４ｋ 的荷载时 ，试件最大应力处 （ 中Ｕ 跨 形肋 同工作 ，不考虑桥面铺装层的影响。 节段在工厂组拼，吊装后在桥上进行节段间的工 下表面 ）的应力达到设计容许应力２０ ａ ０ＭＰ ，试 ２ 、计算结果分析 地连接。通常所有纵向角焊缝 （ 纵向肋和纵隔板 验中考虑到较实际受力情况更不利的状态，将最 （ １ ）在两种轮载作用下，圆弧缺 口处的变 等）贯通，横隔板与纵 向 焊缝 、纵肋下翼缘相交 大静载加到 １５ Ｎ ７ｋ ，为实际轴重力的 ２５ ．倍，使 形。在Ｕ 型肋与面板的连接处 ，Ｕ 型助产生向外 处切割成弧形缺口与其避开。 试件的最大计算应力达到钢材流动极限的７％。 ５ 的面外变形。 ２ 、正交异性钢桥面板的疲劳及其工地接头 加裁等级分四级和五级。 （ ）面板 下表面焊栓 接头线上的纵 向应 ２ 构造细节的改进 ４ 、疲劳试验 力。在两种轮载作用下，试件 Ⅱ 的纵向应力比试 钢桥面板作为主梁的上翼缘 ，同时又直接承 选 取试件 Ｉ 进行疲 劳试验 ，疲劳试验加 载 件Ｉ 的大 ，但应力的数值都较小，在对称轮载作 受车辆的轮载作用。如上所述 ，钢桥面板是由面 位置为焊拴接头处 ，荷载范围４ ～９ｋ Ｏ ０ Ｎ，循环 用下 ，试件Ｉ 和试件 Ⅱ 的纵向应 力最大值分别为 板、纵肋和横助三种薄板件焊接而成 ， 在焊缝交 次数为 ２０ ０万次。根据有限元计算 ， 试件跨中加 １． ａ ２ ． ４６ ＭＰ 和 ０ ５ ａ ＭＰ ，在偏心轮载作用下， 试 ０ Ｎ 形肋下表面的最大应 叉处设弧形缺 １ 其构造细节很复杂。当车辆通 ４ ｋ 荷载时，试件跨 中 Ｕ ３， 件Ｉ 和试件 Ⅱ 的纵向应力最大值分别为２ ． ａ ５６ 和 ＭＰ 过时 ， 轮载在各部件上产生的应力 ， 以及在各部 力与桥梁恒载作用下产生的最大应力相当 ，当加 ３ ．ＭＰ 。除 了 ０９ ａ 在焊栓接头中心线与Ｕ 型肋的交 ０Ｎ 件交叉处产生的局部应力和变形也非常复杂，所 ９ ｋ 荷载时，其最大应力与桥梁恒载、活载共同 线附近有差别外，两个试件纵 向应力分布的规律 故选取以上疲劳试 以钢桥面板的疲劳问题是设计考虑的重点之一。 作用下产生的最大应力相 当， 大体一致。 验加载范围。 改进后的构造细节既克服了工地接头纵 向Ｕ （ ）对称轮载和偏心轮载作用下两个试件 ３ 四．试验结果分析 形肋嵌补段的仰焊对接 ，从而改善了疲劳性能， 面板下表面焊栓接头中心线上的主应力分布。共 １ ． 竖向挠度 又避免 了面板栓接拼接对桥面铺装 层的不利影 同特点是 ，当轮载靠近和离开 圆弧缺 口 ，最大 时 实测各测点在不同荷载等级下的竖向挠度。 响。 主应力基本上相 同，当轮载离开圆弧缺口时，最 可以得出以下结论 ： ＝、 试件设计和制造 小主应力比靠近 圆弧缺 口时稍大 ；当两种轮载正 （ ）各测点的挠度与作用荷载的大小基本 好压在圆弧缺 口 １ 根据 《 美国公路桥梁 设计规 范》 ，用于计 上面时 ，两个试件的最大主应力 ’ 算正交异性钢桥面板刚度和恒载引起的弯曲效应 上呈线性关系。 达到极值，且数值基本上相同。 （ ）实测值与计算值基本接近，表明实测 ２ 时，与纵肋共同作用的钢桥面板的有效宽度取纵 正交异性钢桥面板工地接头中面板采用全熔 肋间距。钢箱梁工地接头处桥面板采用单面焊双 值基本可信。 透对接焊 、ｕ 形肋在两侧肋板采用摩擦型高强度 （ ）在跨中作用荷载时 ，有限元计算结果 螺栓拼接后，通过两个足尺试件的静载和疲劳试 ３ 面成型焊接工艺 ， 面板内侧需贴陶瓷衬垫 ，因此
钢箱梁正交异性板受力的有限元分析
钢箱梁正交异性板受力的有限元分析摘要：针对钢箱梁正交异性板结构，建立有限元模型，并进行了计算分析和实测对比。
结果表明，（1）相对于传统解析法，有限元法能较好的模拟钢箱梁正交异性板的实际受力状态；（2）在钢箱梁正交异性板局部加载中，最不利的横向荷位为加载在U肋之上，且轮位中心处应力值最大；（3）纵向最不利荷位为横隔板中间处，最大应力值在中间轮外侧；（4）钢箱梁正交异性板整体刚度较大，横向车辆增加时对应的应力增加并不明显。
关键词：钢箱梁正交异性板，有限元法，不利荷位，健康监控1．引言正交异性设计应用始于二战后的德国，而我国的应用始于20世纪80年代，到90年代才开始大规模的使用，并得到迅速发展。
迄今为止，我国已建造的采用正交异性钢桥面板的桥梁有30 余座[1][2]，更是促进了正交异性钢桥面的发展和应用。
这些大跨度斜拉桥和悬索桥主要采用钢箱梁，正交异性板除作为桥面外，还是主梁截面的组成部分，它既是纵横梁的上翼缘，又是主梁的上翼缘，传统的分析方法是把它分成三个结构体系加以研究，即：主梁体系、桥面体系和盖板体系[3]。
随着有限元技术的逐步成熟，研究人员越来越倾向于运用有限元法来分析研究，而且利用有限元分析法可以较好的模拟钢箱梁正交异性板整体受力特点[4]。
为此，本文以军山大桥钢箱梁正交异性板为研究对象，利用有限元法分析其整体受力特点，为该结构形式的设计与健康监控提供参考。
2．局部加载模型及有限元计算2.1 有限元模型建立参数取军山大桥A类梁段构造，沿钢箱梁纵向取4×3m（含3个横隔板，横隔板间距3m）作为计算分析对象，整个模型纵向长12m，横向对称的取钢箱梁一半，除没有考虑横隔板的人孔和各构件之间的焊缝外，有限元模型真实地模拟了12m 长的钢箱梁节段，包括横隔板上的加劲肋、U肋、纵隔板及其他加劲肋。
实桥钢箱梁有限元模型见图1-1所示，其中钢箱梁采用shell181板壳单元模拟，桥面沥铺装层采用solid65实体单元模拟，泊松比0.2，密度1200kg/m3；纵向一端约束Ux、Uy、Uz，另一端约束Ux、Uy，横向对称约束。