正交异性板和钢箱梁研究报告

正交异性钢桥面板构造细节的疲劳性能研究的开题报告一、选题背景及意义正交异性钢桥面板(Element-Fabricated Steel Orthotropic Deck, 简称EOSD)是近年来在大桥建设领域中广泛应用的桥面结构形式。

EOSD桥面板采用了正交异性钢板结构，是由水平方向的钢板和垂直方向的横筋组成的。

EOSD施工速度快，强度高，使用寿命长，同时还具有较好的舒适性和维护性。

因此，目前大桥建设中越来越多地采用EOSD桥面板。

然而，由于真实工况下的荷载、温度等因素的影响，EOSD桥面板的疲劳性能需要得到重视，以提高桥梁的安全性和寿命。

因此，进行正交异性钢桥面板构造细节的疲劳性能研究，有着重要的现实意义。

二、研究内容本研究着眼于EOSD桥面板的构造细节，重点是正交异性钢板和横筋之间的连接部位，通过模拟桥面板在真实工况下的荷载、温度等因素下的受力情况，研究EOSD桥面板的疲劳性能。

具体研究内容包括：1. EOSD桥面板构造细节的设计原理和结构组成的介绍以及疲劳破坏的机理分析。

2. 采用ANSYS软件对不同疲劳循环次数下的EOSD桥面板进行有限元分析，确定桥面板的应力分布规律和应力集中部位，挖掘其疲劳破坏的原因。

3. 根据分析结果，探讨EOSD桥面板构造细节改进的方案，提出有效的优化措施，旨在延长桥梁的使用寿命和安全性。

三、研究方法1. 搜集EOSD桥面板的相关资料及标准要求，了解其设计原理、构造特点以及疲劳破坏机理。

2. 建立EOSD桥面板的有限元模型，考虑其受力情况，并在不同载荷工况下进行有限元分析，得到桥面板的应力分布以及应力集中位置等参数。

3. 根据分析结果，制定EOSD桥面板构造细节优化方案，如加强钢板与横筋的连接等。

4. 进行疲劳试验，验证分析结果，并评估优化方案的有效性。

四、预期成果本研究的预期成果包括：1. 对EOSD桥面板构造细节的疲劳性能进行深入研究，提高EOSD 桥面板的疲劳寿命和安全性，具有重要的工程实践意义。

《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(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。

《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。

《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。

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。

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。