正交异性桥面板厚边U肋关键技术研究
【成果名称】正交异性桥面板厚边U肋关键技术研究
【成果属性】
【推荐单位】浙江省交通规划设计研究院有限公司
【成果体现形式】新产品
【鉴定/评价单位】浙江省交通运输厅
【成果研究形式】与企业合作
【鉴定/评价日期】2019-04-23
【成果推广形式】
【成果内容简介】针对正交异性钢桥面板U肋和顶板焊缝疲劳难题，项目组提出了对U肋端部进行局部加厚的新思路以提高疲劳寿命。课题采用精细有限单元模型，从理论上说明，采用厚边U肋有利于提高该部位抗疲劳性能，且对未熔透厚度的变化较不敏感；研究共完成11组对照性模型疲劳试验，证明厚边U肋疲劳强度较等厚U肋有大幅提高；成功研发了生产线并完成产品量产;通过依托工程全桥结构多尺度精细化有限元模型，采用规范中的疲劳车模型进行影响面加载分析，通过雨流计数法和线性疲劳损伤累积准则，对疲劳车模型作用下顶板与纵肋焊缝的疲劳寿命进行了对比分析，表明以名义应力和热点应力进行考虑时疲劳寿命的分别达到246%和305%。 研究成果已应用于黑色冶金行业标准（YB/T 4624-2017），并在背景工程湖州五一大桥、岱山鱼山大桥和凤凰山高架等项目应用，取得了良好的经济和社会效果。 本项目的主要创新点在于： 1、提出了对U肋端部进行局部加厚以提高正交异性桥面板抗疲劳性能的理念并付诸工程实践； 2、完成了理论分析、模型实验验证和工程实践的研究，得出提高耐久性的定量分析结果； 3、形成了正交异性桥面板厚边U肋的生产工艺并量产。
【成果前景介绍】钢结构桥梁建造速度快，可重复利用，对环境影响小，已成为重要的桥梁形式。正交异性钢桥面结构是钢桥最主要的部件和用量较大的组成部分。早期建造的正交异性钢桥面桥梁，运营10年后普遍出现疲劳开裂；如果20年需要进行一次焊缝的修补，对于一座千米的六车道的钢桥，一次修补费用不小于1000万元；如采用相对可靠的钢桥面，寿命期内可节约费用5000万元。 采用本项目的厚边U肋技术，在U肋端部进行增厚，可以有效增加该处的焊接厚度，克服应力不连续的缺点，从而大幅提高抗疲劳性能，具有良好的社会经济效益；可以在所有正交异性钢桥面板中应用，具有良好的推广前景。 本项目在国内外首次系统研究厚边U肋正交异性钢桥面的主要技术问题，形成若干技术发明专利，编制了技术标准和规程，形成新型技术产品，填补国内外技术空白，促进桥梁工程技术进步。
【成果登记日期】2019-04-23
【成果属性】
【推荐单位】浙江省交通规划设计研究院有限公司
【成果体现形式】新产品
【鉴定/评价单位】浙江省交通运输厅
【成果研究形式】与企业合作
【鉴定/评价日期】2019-04-23
【成果推广形式】
【成果内容简介】针对正交异性钢桥面板U肋和顶板焊缝疲劳难题，项目组提出了对U肋端部进行局部加厚的新思路以提高疲劳寿命。课题采用精细有限单元模型，从理论上说明，采用厚边U肋有利于提高该部位抗疲劳性能，且对未熔透厚度的变化较不敏感；研究共完成11组对照性模型疲劳试验，证明厚边U肋疲劳强度较等厚U肋有大幅提高；成功研发了生产线并完成产品量产;通过依托工程全桥结构多尺度精细化有限元模型，采用规范中的疲劳车模型进行影响面加载分析，通过雨流计数法和线性疲劳损伤累积准则，对疲劳车模型作用下顶板与纵肋焊缝的疲劳寿命进行了对比分析，表明以名义应力和热点应力进行考虑时疲劳寿命的分别达到246%和305%。 研究成果已应用于黑色冶金行业标准（YB/T 4624-2017），并在背景工程湖州五一大桥、岱山鱼山大桥和凤凰山高架等项目应用，取得了良好的经济和社会效果。 本项目的主要创新点在于： 1、提出了对U肋端部进行局部加厚以提高正交异性桥面板抗疲劳性能的理念并付诸工程实践； 2、完成了理论分析、模型实验验证和工程实践的研究，得出提高耐久性的定量分析结果； 3、形成了正交异性桥面板厚边U肋的生产工艺并量产。
【成果前景介绍】钢结构桥梁建造速度快，可重复利用，对环境影响小，已成为重要的桥梁形式。正交异性钢桥面结构是钢桥最主要的部件和用量较大的组成部分。早期建造的正交异性钢桥面桥梁，运营10年后普遍出现疲劳开裂；如果20年需要进行一次焊缝的修补，对于一座千米的六车道的钢桥，一次修补费用不小于1000万元；如采用相对可靠的钢桥面，寿命期内可节约费用5000万元。 采用本项目的厚边U肋技术，在U肋端部进行增厚，可以有效增加该处的焊接厚度，克服应力不连续的缺点，从而大幅提高抗疲劳性能，具有良好的社会经济效益；可以在所有正交异性钢桥面板中应用，具有良好的推广前景。 本项目在国内外首次系统研究厚边U肋正交异性钢桥面的主要技术问题，形成若干技术发明专利，编制了技术标准和规程，形成新型技术产品，填补国内外技术空白，促进桥梁工程技术进步。
【成果登记日期】2019-04-23