正交异性钢桥面板计算
桥面构造及铺装层对正交异性钢桥面板力学性能的影响
桥面构造及铺装层对正交异性钢桥面板力学性能的影响崔海军【摘要】为研究桥面细部构造和桥面铺装对正交异性钢桥面板力学性能的影响,确定合理的构造,以梯形及矩形截面形状的纵向加劲肋与多种缺口形式的横隔板相组合形成正交异性钢桥面板结构体系,并铺设不同厚度、不同弹性模量的沥青混凝土铺装层,建立相应的有限元实体模型进行加载,分析纵向加劲肋截面形状、横隔板缺口形式及铺装层弹性模量和厚度对正交异性钢桥面板力学性能的影响规律.结果表明:加劲肋上口间距越小,改善桥面板受力性能越明显,其中加劲肋B(梯形加劲肋侧板与底板采用圆弧连接)受力性能较好,且用料少;缺口Ⅰ、缺口Ⅲ的应力集中情况好于缺口Ⅱ,因此应合理选用缺口Ⅰ和缺口Ⅲ,但缺口Ⅲ需要优化;顶板与纵向加劲肋连接处应力高,为力学性能敏感区域;铺装层弹性模量增加,钢桥面板最大主应力减小,铺装层厚度增加,钢桥面板和沥青表面最大主应力均减小,因此铺装层弹性模量与厚度要综合设计,以使钢桥面板受力性能最优.【期刊名称】《河海大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(047)005【总页数】8页(P454-461)【关键词】正交异性;钢桥面板;纵向加劲肋截面形状;横隔板缺口;力学性能;有限元分析;铺装层;弹性模量【作者】崔海军【作者单位】扬州工业职业技术学院建筑工程学院,江苏扬州 225127【正文语种】中文【中图分类】U443.31正交异性钢桥面板由于自重轻、承载能力强、跨越能力大、施工速度快等优点,是世界大跨度桥梁常用的结构形式[1-6]。
在桥梁长期运营中,钢桥面板的破坏严重影响了结构的耐久性[7]。
正交异性钢桥面板由纵横向互相垂直的加劲肋和桥面板组成共同承受荷载的结构[8]。
纵肋和横隔板是其重要组成部分[9]。
钢桥面板细部构造及桥面铺装影响正交异性钢桥面板力学性能[10-11]。
但是采用传统应力计算方法对正交异性钢桥面板的构造进行力学和疲劳检算尚无法实现[10],因此,有必要对钢桥面板结构构造细节进一步分析,研究其受力性能影响因素,认识和理解其受力特性和构造特点,为能形成较完善的力学和疲劳设计检算方法奠定一定基础。
正交异性钢桥面板疲劳验算
正交异性钢桥面板疲劳验算
正交异性钢桥面板疲劳验算
国内外已得到广泛应用的正交异性钢桥面板在车辆荷载的作用下容易疲劳开裂,可是目前各国公路桥规还没有其疲劳验算的细则.本文对钢桥疲劳验算所涉及的诸如荷载、结构分析、低应力幅处理、焊接节点的疲劳强度、验算方法等问题进行了探讨,并通过一个实例来加以说明.
作者：童乐为沈祖炎 Tong Lewei Shen Zuyan 作者单位：同济大学刊名：土木工程学报 ISTIC EI PKU 英文刊名： CHINA CIVIL ENGINEERING JOURNAL 年，卷(期)：2000 33(3) 分类号：U44 关键词：钢桥面板结构分析焊接节点疲劳强度疲劳验算。
正交异性桥面板
正交异性桥面板的制造和安装过程相对简单，能 够减少施工周期和成本，提高工程效益。
局限性分析
材料要求高
正交异性桥面板对材料的要求 较高，需要采用高强度、高质 量的材料，增加了制造成本。
设计难度大
正交异性桥面板的结构设计较 为复杂，需要精确的计算和分 析，对设计人员的专业能力要 求较高。
维护保养要求高
80%
环保节能
正交异性桥面板的设计应采用环 保节能材料和工艺，减少对环境 的负面影响。
制造工艺
钢材选择
正交异性桥面板的制造需要选 择高质量的钢材，确保材料的 机械性能和焊接性能。
焊接工艺
正交异性桥面板的制造过程中 需要采用先进的焊接工艺，保 证焊接质量和结构的整体性。
防腐处理
为了提高正交异性桥面板的使 用寿命，需要进行防腐处理， 如涂装防锈漆等措施。
应用场景
异性桥面板适用于高速公 路桥梁的建设，能够满足车辆 高速行驶的要求。
大跨度桥梁
对于大跨度桥梁，正交异性桥 面板能够提供足够的承载能力 和稳定性，保证桥梁的安全性 和耐久性。
城市高架桥
在城市高架桥建设中，正交异 性桥面板可以减少占地面积， 提高桥下空间的利用率。
绿色环保政策
在绿色环保政策的推动下，正交异性桥面板将更加注重环保性能， 如采用环保材料和节能技术，以降低对环境的影响。
THANK YOU
感谢聆听
03
正交异性桥面板的优势与局限性
优势分析
高承载能力
正交异性桥面板采用特殊的结构设计，能够承受 较大的载荷，确保桥梁的安全性和稳定性。
耐久性好
正交异性桥面板的材料选择和工艺制造过程能够 保证其具有良好的耐久性和抗腐蚀性，延长桥梁 的使用寿命。
开口加劲肋正交异性桥钢桥面板体系Ⅱ分析的 诸志强
开口加劲肋正交异性桥钢桥面板体系Ⅱ分析的诸志强发表时间：2020-04-14T13:39:06.233Z 来源：《建筑模拟》2020年第2期作者：诸志强[导读] 基于正交异性板竖向荷载作用下的弯曲平衡微分方程式推导了开口加劲肋正交异性板的简化方程，采用横向分配杠杆法原理，推导了车辆轮载下单个加劲肋的荷载分配系数的计算公式，并编制算例将平面单梁法得到的结果和板壳有限法相比较，验证可靠性。
中铁大桥勘测设计院集团公司华东分公司江苏南京 211300摘要：基于正交异性板竖向荷载作用下的弯曲平衡微分方程式推导了开口加劲肋正交异性板的简化方程，采用横向分配杠杆法原理，推导了车辆轮载下单个加劲肋的荷载分配系数的计算公式，并编制算例将平面单梁法得到的结果和板壳有限法相比较，验证可靠性。
关键字：钢桥、桥面、正交异性板、第二体系1.引言由纵肋、横肋以及桥面盖板所组成的共同承受车轮荷载的钢桥面结构，由于其刚度在互相垂直的两个方向上有所不同，一般呈现出构造正交异性板。
钢盖板是纵横肋的上翼缘，正交异性板又是主梁的上翼缘，其共同受力，传统的分析方法是把它分成三个结构体系加以研究：（1）体系I由盖板和纵肋组成主梁的上翼缘，与主梁一同构成主要承重构件—主梁体系。
体系I分析的关键是确定翼板有效分布宽度，可以按照规范[3]进行计算。
（2）体系Ⅱ由纵肋、横梁和盖板组成的结构，盖板成为纵肋和横梁的共同上翼缘—桥面体系。
目前规范[3]没有简化算法的规定。
（3）体系Ⅲ仅指盖板，它被视作支承在纵肋和横梁上的各向同性连续板—盖板体系。
盖板应力可呈薄膜应力状态，盖板具有很大的超额承载力，所以在钢桥面静力计算中，结构体系Ⅲ的应力可以忽略不计[1]。
在荷载作用下，钢桥面板任意点的内力（或应力）可由上述三个基本体系的内力（或应力）经适当叠加而近似求出，钢桥面板体系Ⅱ的分析是难点。
目前体系Ⅱ的分析方法主要假定为支承在主梁上的正交异性板，常见的分析方法有P-E法、H.Homberg的格梁法和薄壳有限元法。
正交异性钢桥面板的稳定分析
Y A NJ I UY U T A N S UO
方阵 , 在有限条列式过程中 , 可取 M = 1 。这样做法 是可以保持足够的精确度的[ 1 ] 。 将上述应力场函数和位移函数代入修正余能表 达式 , 可得 n 1 βT { } [ H ]{β } = mc ∏ ∑ 2 e =1 T T ( 6) {β } [ G]{ a} + { a} { Q}
[1] 邓聚龙 . 灰色系统理论教程 [ M ] . 武汉 : 华中理工大学出版社 , 1990. [2] 张雅君 ,刘全胜 . 城市需水量灰色预测的探讨 [ J ] . 中国给水排
在实际工程中 ,必须不断考虑那些随着时间推移 相继进入系统的随机因素 ,随时将每一个新得到的数 ( ) 据置入 x 0 中 , 建立新的等维新息模型进行动态预 测 。上述供水量模型的模型精度等级为 1 级 “好” ,因 此它可直接用于预测 。 近几年 , 由于经济的快速发展 , 年供水量呈现增 长趋势 , 按此趋势预计到 2010 年 , 年供水量将达到 25 283. 82 万 t 。
[4 ] 刘思峰 ,党耀国 ,方志耕 ,等 . 灰色系统理论及其应用 [ M ] . 北京 :
预测精度 ,这说明在对变化过程中的未知系统进行预 测时 ,只有不断增加新信息 ,新数据 ,才能对系统的变 化趋势有一个更好的拟合 。 ( 2) 若建立的灰色预测模型精度不高 , 可建立残 差模型 ,对原模型进行修正 。而对满足精度要求的模 型 ,可以通过新陈代谢进行不断更新 。 ( 3) 尽管动态等维新息模型能在一定程度上提
电 , 1999 ,15 (1) :23 - 27.
[6] 邓聚龙 . 灰理论基础 [ M ] . 武汉 : 华中科技大学出版社 ,2002. [7 ] 张 鑫 ,韦 钢 ,周 敏 ,等 . 灰色理论在城市年用电量预测中的
闭口肋正交异性钢桥面板应力分析
加 载轴 重采 用 １０ｋ ０ Ｎ的集 中力 ， 其 转 化 为 相 应 将
的均布 荷 载后 作 用 在 ２ ０ ｍ ０ｍｍ 区域 内 。考 虑 ０ ｍ ｘ ０ ５ 到 桥面铺 装 和磨耗 层 的影 响 ， 假设 荷 载 以 ４ 。 散 到 并 ５扩
桥 面板 ， 车轮荷 载作 用 范 围修 正 为 ３０ｍ ４ ｍ×６０ｍｍ。 ４
第２卷 第４ ３ 期
石 家庄铁 道 大 学 学报 （自然科 学版 ）
Ｖ１２ ｏ ｏ ３ ． ． Ｎ ４
２１年１月 ＪＵ ＮＬ Ｆ Ｈ ＩＺＵＮ ＥＡ Ｎ ＥＳ Ｙ（ＡＵＡ Ｉ Ｃ） Ｄ ２１ ００ ２ ＯＲＡ ＩＡＨＡ Ｇ Ｉ Ｏ Ｉ ＲＩ ＮＴＲＬ Ｃ ＮＥ Ｏ ＳＪ ＴＤ Ｕ Ｖ Ｔ ＳＥ 。 ０ ． ０
分析点 选取 第三 根横 梁 （Ｘ ＝ ） 置 ， ０位 分别 使用 图
图 加 工 ３ 载 况
３所示 三 种荷 载情 况进行 加 载 ， 到桥 面板 纵 、 向 ， 梁横 向 以及纵 肋纵 向应 力 。 限于 篇 幅 ， 中仅 给 出 得 横 横 文 工 况一 作用 下结 构 的应力 分布 图示 （ ４至 图 ７ 横 梁应 力查 看处 为 图 中粗 线示 ） 其 余 工况 下应 力分 布 以 图 ， ， 表 格形 式给 出（ １ 。所 涉及 的节点 、， 表 ） ｌ坐标 的坐 标 系均与 图 １ 图 ２相 同 ， 向如 图 ７示 ， 坐标 原 、 ｚ方 其
均 处弹 性 阶段 ， 用 ｓｅ６ 元模 拟 ， 元大 小 ２ ｍ× ０ｍ 共建 立 ８１１２个单 元 。 使 ｈｌ ３单 ｌ 单 ０ｍ ２ ｍ， ５ ２
为模拟正交异性钢桥面板 的真实情况 ， 施加约束 限制桥面板两条纵向侧边 的 ｚ向位移 ， 并在每条横 梁两端加以 ｙｚ向位移约束及 ， ， ｚ轴转动约束 ， 同时限制首尾横梁的 向位移与绕 ｌ ｚ轴的转动。 ， ，
正交异性钢桥面板构造参数的优化
正交异性钢桥面板构造参数的优化正交异性钢桥面板由面板、横肋和纵肋构成，三者互相垂直，焊接成整体共同工作。
其中，横肋也称为横梁或横隔板；常用纵肋为U 形肋。
为了使钢桥面板具有足够的强度和刚度，减小面外变形引起的次应力，并确保其疲劳耐久性和良好的经济性，面板的厚度、U形肋的断面尺寸和刚度、横隔板间距之间应合理匹配[1-2]。
随着货车轴重和数量的增加，钢桥设计中面板的厚度也在不断增加，U形肋尺寸及间距、横隔板间距等参数应随之调整，以寻求三者之间合理匹配的设计值[3]，从而提高整体受力性能。
嘉靖五年，《宰辅年表》将杨一清排名于费宏前，有误，理由见前文。
《宰辅年表》出现错误的原因在于遗漏了费宏担任过吏部尚书兼谨身殿大学士。
在满足现行规范对受力、变形及构造要求的前提下，本文采用ABAQUS建模并试算，对正交异性钢桥面板的构造参数开展优化设计研究，给出面板厚度、U形肋尺寸、横隔板间距合理匹配的建议值。
1 优化设计的依据正交异性钢桥面板的面板可视为其周边弹性支撑在纵肋和横肋的肋脚上，纵肋可视为连续弹性支撑在横肋上，横肋可视为弹性支撑在主梁上[4]。
为减少钢桥面板的变形和局部次应力，提高其疲劳抗力和改善铺装层的基础条件，正交异性钢桥面板的强度须要满足使用要求，其局部刚度和整体刚度亦应符合相关规定。
欧洲规范Eurocode3对正交异性钢桥面板的强度和刚度进行了规定[5]，美国AASHTO规范也有相应规定[6]，我国JTG D64—2015《公路钢结构桥梁设计规范》[7]采纳了欧洲的规定。
综合考虑，本文采用JTG D64—2015作为优化设计计算的理论依据。
1.1 钢桥面板的刚度要求在桥梁设计使用年限内运输车辆最大轮载作用下，桥面板的变形曲率半径应满足R≥20 m，U形肋间面板的相对挠度应满足Δ≤0.4 mm，见图1。
1.做好个人养老金制度设计。
随着个人养老金的全面铺开，应当为每个社会成员提供一个养老储蓄账户，允许个人自愿向该账户缴费；向个人账户统一提供经认可的投资产品并实行低费率；该账户在一定限额内享有税收优惠。
正交异性桥面板-课件PPT
（3）邓文中 建议减小结构的跨厚比（纵肋的跨度与顶板厚度的比值），即适当增 加顶板的厚度。
23
23
4
结论
24
24
结论
• 通过对钢箱梁疲劳裂纹研究发现，Ⅱ类裂纹在各类裂纹数量中
占据比重最大，数量多，分布范围广但长度较小；I、Ⅲ裂纹发
(1)
展速度较快，在今后同类结构设计、施工及检测中应特别重视
这两类裂纹的观察，及时采取措施。
2012. [5] 孟凡超，卜一之，等.正交异性钢桥面板的抗疲劳优化设计研究．公路，2014. [6] 王春生，成锋.钢桥腹板间隙面外变形疲劳应力分析[J]．建筑科学与工程学
报，2010.
[7] Eurocode 3.Design of Steel Structures Part 2:Steel Bridges [s]. [8] 张玉玲，辛学忠，刘晓光.对正交异性钢桥面板构造抗疲劳设计方法的分析
17
17
疲劳 设计变量参数分析
顶板的最小厚度一般取决于其在轮载作用下的允许变形，为保证桥面 铺装层不产生裂纹，纵肋之间面板的竖向挠曲变形不大于0.4mm。同时各 国规范根据各自的车辆荷载及桥面铺装层情况，为保证钢桥面板的施工性 和耐久性，对顶板厚度作了不同规定。下表列出了Eurocode 3、AASHTO 和日本道路规范中的相关规定。
抗疲劳优化 设计
21
探讨
21
优化设计
对于不同的疲劳细节，各构造参数对其疲劳应力幅影响的显著程度相异。 因此，对正交异性钢桥面板这类构造复杂的结构，不能只考虑单参数的影响， 多个构造参数耦合作用效应亦需考虑，最终找出对各易损部位抗疲劳性能都 相对较优的参数匹配方案，以满足设计要求。
22
22
正交异性钢桥面板焊接节点应力集中系数
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｈ ｉｉｅｅｅ ｎ ｄ ｌ ｆｒｒｂｔ— ｅ ｋ ｉｉ ｔ ｆ ｅｆｎｔ ｌｍｅ ｔｍｏ ｅｓ ｏ ｉ－ｏｄ ｃ ｏｎｓｏ
Ｓ ｔ ｎ ａ ｇ ｚ Ｒｉ ｅ ｂ ｉ ｇ ａ ｅ ｓａ ｌ ｈ ｄ ｈ ｈ ｔｓ ｏ ｕ ｏ ｇ Ｙ ｎ ｔｅ ｖ ｒ ｒｄ ｅ ｒ ｅ ｔ ｂ ｉ ｅ ，ｔ ｅ ｏ － ｐ ｔ ｓ ｓｒ ｓ ｌｎ ｅ ｗｅｄ ｔｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｒ ｓ ｏ ｃ ｎ ｒ ｔ ｎ ｆ ｃ ｒａ ｔ ｅ ｓａｏ ｇ ｔ ｌ ｎ ｔｅ ｓ ｃ ｎ ｅ ｔ ａ ｉ ｔ ｔ ｈ ｏ ｈ ｏ ａｏ
（Ｃ ） 评价 其 疲 劳 寿命 的重 要 参 数 ． Ｓ Ｆ是 目前 ， 国内和 国际上评 估 焊接节 点疲 劳 寿命 应用 较 为广 泛 的是 基 于 热点应 力 幅 的疲 劳 一 命 （ Ｎ） 寿 Ｓ— 曲线 法 ． 点 应 热
力 决 定 了疲 劳 裂 纹 的扩展 方 式 ， 节 点 疲 劳 寿命 的 是
的单元类 型及 网格 划分 方式 计 算 出 的应力 集 中系数
ｓ ｏ ｔ ｅ ｓ ａ ｄ ｔ ｅ ｉ ｆ ｅ ｃ ｆ ｅｅ ｎ ｙ ｅ ａ ｄ ｍｅ ｈ ｎ ｐ ｔｓ ｒ ｓ ， ｎ ｎ ｌ ｎ ｅ ｏ ｌｍｅ ｔ ｔ ｐ ｎ ｓ ｉ ｇ ｈ ｕ
ｒ ｑｕ ｒ ｍ ｅ ｏｎ ｃ ｅ ｉｅ ｎｔ ｏｍｐｕｔｎｇ ｒ ｓ ｌｓ ａ ｅ ｃ ｐ ｅｈ ｎｓｖ ｙ ｉ ｅ ｕ ｔ ｒ ｏｍ ｒ ｅ ｉｅｌ ａ ａｙｚ ｄ． ｎ ｒ ｅ ｔ ｖ ｌｄ ｔ ｎｕ ｅｒｃ ａ ａ ｙ ｉ ｅｓ ｔ ｈ ｎ ｌ ｅ Ｉ ｏ ｄ ｒ ｏ ａｉ ａ ｅ ｍ ｉａ１ ｎ ｌ ｓｓ ｒ ｕｌｓ，ｔ ｅ
Ｏｃ ．２ １ ｔ ００
文 章 编 号 ： ２ ３３ ４ （０ ０ １ —１２ —６ ０ ５ —７ Ｘ ２ １ ） ００ ４ ８０
构造正交异性桥面板空间计算的等效梁格解法
构造正交异性桥面板空间计算的等效梁格解法
骆佐龙;宋一凡;贺拴海
【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2014(000)007
【摘要】由于2个方向的力学特征不同，构造正交异性桥面板计算比较复杂。
为简化计算，文章提出一种构造正交异性桥面板计算的等效梁格解法。
纵向等效梁格按照与原结构横截面中性轴位置、抗弯刚度、截面面积等效的原则，并且充分考虑横肋板对纵向抗弯刚度的影响，通过理论分析得到等效截面各部分尺寸参数的计算公式。
横向梁格截面尺寸按照原结构横肋板的实际尺寸给出。
对某一构造正交异性桥面板的局部稳定性进行研究，结果表明，等效梁格解法能够反映原结构的实际状态，得出的各等效参数真实可靠，对简化构造正交异性桥面板计算方法具有参考价值。
【总页数】5页(P850-854)
【作者】骆佐龙;宋一凡;贺拴海
【作者单位】长安大学公路学院，陕西西安 710064;长安大学公路学院，陕西西安 710064;长安大学公路学院，陕西西安 710064
【正文语种】中文
【中图分类】U441.3
【相关文献】
1.坝陵河大桥钢桁加劲梁正交异性钢桥面板组装技术应用 [J], 万纯兰
2.钢桁梁正交异性桥面板组拼工艺研究 [J], 伍超然
3.基于断裂力学的正交异性钢桥面板疲劳等效应力幅分析 [J], 安永日;刘孝辉;梁磊;杨显
4.结合钢桁梁正交异性钢桥面板体系研究 [J], 常付平;蒋彦征;李鹏
5.既有桁架体系连续梁桥正交异性钢桥面板架设技术 [J], 程成; 蔡巍; 陈勇
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。