黄炎
- 作品数：11 被引量：98H指数：6
- 供职机构：湖南大学土木工程学院更多>>
- 发文基金：国家重点基础研究发展计划湖南省交通科技项目国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：交通运输工程建筑科学更多>>
- 2种弧形切口对RF构造细节疲劳性能影响的现场监测被引量：6
- 2020年
- 现场监测能真实反映结构的构造细节、边界约束和桥面加载条件,是正交异性钢桥面板疲劳评价最合理有效的方法之一。基于某正交异性桥面板钢箱梁桥,通过监测随机车流下同一车道紧邻的2个横隔板上疲劳敏感构造细节的应力响应时程,对比2种不同弧形切口正交异性钢桥面板构造细节的应力响应;通过雨流计数法获取构造细节应力谱,再基于米勒线性累积损伤准则计算疲劳等效应力幅和等效加载次数;最后基于AASHTO LRFD规范条文计算相关构造细节的疲劳寿命。研究结果表明:横隔板弧形切口构造细节总应力是面内应力分量主导,小弧形切口峰值应力时面外应力对总应力的比不大于23%,而大弧形切口仅略减小到20%,但大弧形切口削弱了横隔板腹板,使得传递面内竖向应力的面积减小,反而增大了弧形切口构造细节的应力,因而大弧形切口构造细节的疲劳寿命仅为10.6年,低于小弧形切口的14.2年;对纵肋-横隔板(Rib-to-floorbeam,RF)焊缝构造细节而言,大弧形切口减轻了RF之间的相互约束,能一定程度减小RF纵肋侧和RF横隔板侧的应力响应;但增大了RF围焊处因弯曲产生的压应力,从而导致横向泊松效应在该构造细节处产生大的二次应力;采用小弧形切口时估计的纵肋-横隔板焊缝构造细节的疲劳寿命大于100年,而采用大弧形切口对应寿命仅为31年。研究结果可为正交异性钢桥面板抗疲劳设计和加固提供有益的参考。
- 祝志文李健朋黄炎钟国琛向泽
- 关键词：桥梁工程正交异性钢桥面板弧形切口应力分析
- 随机车流下佛陈扩建桥组合桥面板的疲劳性能评价被引量：1
- 2016年
- 为研究组合桥面板的疲劳性能,开展随机车流作用下佛陈扩建桥几个构造细节的应力监测,获得构造细节的应力记录;确定对应的等效应力幅和加载次数,进行构造细节的疲劳性能评价。分析表明:纵肋-面板构造细节和弧形切口构造细节在随机车流作用下的最大和等效应力低于常幅疲劳极限,疲劳性能满足无限寿命设计要求。
- 祝志文黄炎王甜文鹏翔向建军
- 关键词：正交异性桥面板应力监测
- 纵肋-横隔板弧形切口应力响应的面外特征研究被引量：3
- 2016年
- 为获得正交异性钢桥面板横隔板弧形切口母材在典型轮载作用下的应力响应的面外特征,开展了随机车流下正交异性钢桥面板弧形切口应力监测和分析。研究表明:一辆卡车通过横隔板弧形切口将产生与轴组数量对应的应力幅,其应力响应不能分辨轴组内单轴;在超载卡车作用下横隔板弧形切口将产生很大的应力响应,应力峰值可能会大于钢材的容许应力,而此时弧形切口处于双向受压状态,活载应力幅为压应力幅;研究同时发现,横隔板会受到面外弯曲作用,靠纵肋-横隔板焊缝下端越近,其面外变形越大,产生的面外应力越大。
- 王甜祝志文黄炎麦鹏
- 关键词：正交异性钢桥面板弧形切口
- 某正交异性板钢桥弧形切口疲劳开裂的现场监测分析被引量：12
- 2018年
- 正交异性桥面板弧形切口开裂问题在早期建成的钢桥上时有发生。通过现场监测随机车流下弧形切口的应力时程,获得弧形切口的应力谱,基于等效损伤原则获得构造细节的等效应力幅和加载次数,并基于AASHTO规范开展弧形切口疲劳评价。研究结果表明:横隔板弧形切口仅能分别轴组,在超载车辆作用下,横隔板弧形切口将产生很大的应力响应,应力峰值可能会超过钢材的设计应力。弧形切口面内应力主导,横隔板厚度增大可以有效降低总体应力水平。结果显示弧形切口疲劳寿命远小于设计寿命,横隔板偏薄、货车通行比例高、通行量大和超载严重是导致该桥过早出现疲劳开裂的主要原因。
- 祝志文黄炎陈魏向泽
- 关键词：正交异性钢桥面板弧形切口应力监测
- 随机车流下钢-UHPC组合正交异性桥面疲劳性能研究被引量：27
- 2017年
- 为获得钢-UHPC组合铺装正交异性桥面板构造细节轮载作用下的响应特征,准确评价随机车流下其疲劳敏感构造细节的疲劳性能,以佛陈扩建西幅桥为例,开展了钢-UHPC组合铺装正交异性钢桥面板全部构造细节的应力监测试验。利用7d连续记录的应力时程和雨流计数法获得了构造细节的应力谱;基于Miner疲劳损伤等效原则计算得到了最大应力幅、等效应力幅及疲劳加载次数。结果表明:当构造细节位于轮载正下方时,通行货车每个车轴将在面板上的构造细节中产生1个应力循环,但其他构造细节只能由每个轴组产生1个应力循环;钢-UHPC组合铺装虽并未改变正交异性钢桥面板构造细节轮载作用下明显的局部效应特征,但增大了正交异性钢桥面板的刚度,使得横隔板弧形切口的面外应力减小;其显著降低了面板上构造细节的应力幅,使得纵肋-面板焊缝构造细节和面板对接焊缝构造细节所记录到的最大应力幅均小于常幅疲劳极限;基于AASHTO规范开展的疲劳评价表明,在当前交通流下,佛陈扩建西幅桥钢-UHPC组合铺装正交异性钢桥面板全部构造细节具有足够的疲劳强度。
- 祝志文黄炎文鹏翔陈魏喻鹏石亚光邵旭东
- 关键词：桥梁工程正交异性桥面板应力监测
- 货运繁重公路正交异性板钢桥弧形切口的疲劳性能被引量：45
- 2017年
- 为研究货运繁重公路上某正交异性钢桥面弧形切口开裂现象,基于动态称重系统(WIM)得到了疲劳车模型,并建立了钢箱梁节段模型和桥面板子模型,开展了该钢桥弧形切口应力响应分析和疲劳寿命评估。研究表明:横隔板弧形切口的应力局部效应非常明显,其横桥向应力影响线长度在2个纵肋范围左右,纵桥向应力影响线长度在2个横隔板范围左右;弧形切口仅能分辨轴组,而不能分辨轴组内单轴,因而1辆疲劳车加载可以在弧形切口产生2个大应力幅,分别对应中间双联轴和后面的三联轴;弧形切口在最小净截面处存在显著应力集中,周围存在明显的应力梯度,越靠近弧形切口边缘,应力梯度越明显,其最大主应力方向与实桥开裂形态相符;面内应力显著主导弧形切口应力响应,横隔板存在一定的面外变形,适当增加横隔板的厚度,可有效降低弧形切口应力水平;考虑轮载横桥向分布,纵肋R18和R19之间的弧形切口疲劳寿命为6~13年,这与实桥弧形切口疲劳开裂时间和位置均比较吻合;货车通行比例高、通行量大和超载严重是导致该桥过早出现疲劳开裂的主要原因;提出的实测疲劳车模型能为货运繁重公路上的钢桥,特别是正交异性钢桥面板疲劳设计和评价提供重要的参考。
- 祝志文黄炎向泽麦鹏
- 关键词：桥梁工程弧形切口
- 正交异性钢桥面板切口尺寸扩大的现场疲劳监测试验被引量：2
- 2020年
- 为研究扩大切口对正交异性钢桥面横隔板切口的疲劳性能影响,采用有限元分析和实桥疲劳试验,获取了扩大切口和设计切口的应力响应及面内面外应力分量,并基于AASHTO LRFD规范对两类切口开展了疲劳寿命评价。研究结果表明,扩大切口和设计切口的应力响应特征基本一致,并且应力水平也相差不大,最不利工况下扩大切口和设计切口的应力响应分别为-72.8,-67.1 MPa,扩大切口比设计切口的应力增大了约8%左右,说明扩大切口不利于降低切口应力水平。扩大切口和设计切口的最大面内应力分别为-71.6,-65.1 MPa,面内应力增大了10%,而两者的面外应力仅在4 MPa左右,可以忽略不计,可知扩大切口的应力增幅主要是由面内应力增加造成。这主要是由于横隔板受面内变形控制,扩大切口减小了横隔板净截面面积,相当于减小了横隔板的有效承载面积,造成扩大切口应力只增不减。两类切口的疲劳寿命都只有7~14 a左右,评价结果与实桥开裂状况吻合,该桥切口开裂主要还是与超载车流量较大、横隔板厚度偏薄、切口形状欠妥、焊接工艺较差等因素有关。总而言之,扩大切口无法提高切口的疲劳性能,甚至因现场切割作业条件限制而造成切口疲劳性能降低,不推荐采用这样的方式进行切口加固。
- 黄炎黄炎蔡晶垚
- 关键词：桥梁工程正交异性钢桥面板有限元切口
- 大跨度桥梁脉动风场模拟的插值算法被引量：6
- 2017年
- 为减少谐波合成法中功率谱矩阵分解的计算量,基于双索引频率和谱矩阵特点,提出了谱解矩阵双轴插值算法和递归插值算法。两种方法均使风场模拟计算效率大幅度提高,且得到的模拟风场均与传统谐波合成法在统计意义上相符;研究了插值节点数量及分布形式对风场模拟的影响,认为在谱解矩阵的频率轴向采取前密后疏分段插值,双索引频率轴向采用均匀分布插值节点的形式,更适合于风场模拟。通过对一实际大跨度桥梁风场的模拟,验证了方法的有效性。
- 祝志文黄炎
- 关键词：风场模拟大跨度桥梁谐波合成法插值算法
- 货运繁重公路的车辆荷载谱和疲劳车辆模型被引量：21
- 2017年
- 为研究货运繁重公路的车辆荷载谱和疲劳车辆模型,基于佛山平胜大桥的动态称重系统采集的多时段车流数据,归类出了车辆荷载谱的10类代表车型,分析了代表车型的轴距、质量、轴重和超载数据,以及沿不同车道的车辆和轴重分布特性,提出了可用于钢桥疲劳评估的车辆荷载谱;以疲劳加载率最大的六轴车辆为原型,基于疲劳损伤等效原则分别提出了桥梁单向重载车道的疲劳车辆模型和简化疲劳车辆模型。计算结果表明:平胜大桥呈现货运繁重公路的典型特征,车辆日均通行总量达到了45 065veh,约为《AASHTO LRFD》定义的日均通行量20 000veh的2.3倍;疲劳车辆在全部交通流中的比例为51.6%,为《AASHTO LRFD》定义的20.0%的2.6倍;货车占疲劳车辆总数的45.2%,主要分布于重载车道,而且通行货车超载比例占到相应车型的30%~70%,最大超载货车达到了132.5t;两轴货车超载率为29.0%,等效质量达到17.5t,后轴等效轴重达到12.1t,因而不能忽略两轴货车的疲劳加载贡献。对比《AASHTO LRFD》五轴标准疲劳车辆模型(前轴轴重为2.6t,中间双联轴和后面双联轴的单轴轴重均为5.4t)和简化标准疲劳车辆模型(前轴为2.6t,中轴和后轴均为10.8t),提出的六轴单向疲劳车辆模型总质量为33.1t,前轴轴重为3.6t,中间双联轴和后面三联轴的单轴轴重均为5.9t;简化单向疲劳车辆模型的前轴轴重为3.6t,中轴和后轴分别为11.8、17.7t;针对重载车道提出的六轴疲劳车辆模型总质量达到了36.5t,前轴轴重为4.0t,联轴中的单轴轴重均为6.5t;对应的重载车道简化疲劳车模型的前轴轴重为4.0t,中轴和后轴轴重分别为13.0、19.5t。
- 祝志文黄炎向泽
- 关键词：超载动态称重
- 螺栓加强板对横隔板弧形切口的加固研究被引量：2
- 2018年
- 为研究螺栓加强板对横隔板弧形切口的加固作用,通过现场监测随机车流下加固前和加固后的弧形切口的应力响应,获得了加固前和加固后的弧形切口应力谱。基于等效损伤原则获得加固前、后弧形切口构造细节的等效应力幅和加载次数,结合AASHTO规范开展了加固前、后弧形切口构造细节的疲劳评价。研究表明:横隔板弧形切口主要受面内应力影响,螺栓加强板增加了横隔板的厚度,明显降低了弧形切口的应力水平,横隔板厚度过薄是导致该桥弧形切口疲劳开裂的原因,螺栓加强板可以改善弧形切口的疲劳性能。
- 麦鹏彭晶亮祝志文黄炎
- 关键词：正交异性钢桥面板弧形切口
