表7-17杆件分类7.4.1.2关键工艺控制1）焊接工艺评定在桥梁施工前，根据钢材材质、板厚、钢梁结构形式、施工条件以及规范和设计要求，编制钢桁架梁焊接工艺评定方案。为保证制造精度，工厂内制作钢桁架梁专用胎架，对9 榀梁进行匹配制作。钢桁架预拼的主要目的是验证钢桁架分段接口及横、纵向联接杆件的位置情况。......
2023-07-01
钢桁架结构失效过程分析
【摘要】：损伤演化和渐进性破坏首先出现在桁架的连接节点区域；随着模拟地震荷载的增加，损伤值和局部破坏面积逐步扩大，当累积塑性应变达到其极限值和／或损伤达到其失效时的阈值，就导致桁架结构丧失其承载能力。在计算中发生局部破坏的区域由损伤分布以及最大应力来确定，并且随着模拟地震荷载的循环加载过程继续和发展，直到桁架结构完全丧失支撑能力。
本节以大跨悬索桥钢箱梁钢中的纵向加劲桁架为分析案例，研究如何将结构损伤演化过程多尺度模拟与分析方法用于分析结构由于地震荷载导致的局部损伤演化造成桁架结构的逐渐失效。纵向加劲桁架通常可用作长跨度桥面板中的加强框架，如图4.28（a）所示。建立该桁架的损伤多尺度分析模型如图4.28（b）所示。在分析中桁架结构上作用的模拟地震荷载与前述部分的“Load II”相同，即根据ECCS荷载程序确定的模拟地震荷载。计算时首先确定在单调荷载作用下桁架上结构易损局部区域进入塑性时荷载作用点处的位移，以便确定位移控制荷载的幅度Δy，然后按照式（4－101）施加循环作用荷载。
图4.28 大跨悬索桥钢箱梁中的纵向加劲桁架结构及其多尺度损伤分析模型
计算得到的ECCS循环荷载下桁架结构中的损伤分布如图4.29所示。考虑到桁架结构的对称性及其在荷载作用下相对于中腹板垂直构件的边界条件，图中的结构塑性区和损伤区的分布是对称的。主要的破坏模式将是由细观尺度损伤积累引起的延性破坏。损伤演化和渐进性破坏首先出现在桁架的连接节点区域；随着模拟地震荷载的增加，损伤值和局部破坏面积逐步扩大，当累积塑性应变达到其极限值和／或损伤达到其失效时的阈值，就导致桁架结构丧失其承载能力。
图4.29 桁架结构中的损伤分布（彩图见附录）
图4.30 易损区域的渐进破坏过程（彩图见附录）
为了进一步描述局部损伤演化造成的结构渐进破坏过程，详细考察了ECCS循环荷载下桁架结构的响应与局部损伤演化的过程。在计算中发生局部破坏的区域由损伤分布以及最大应力来确定，并且随着模拟地震荷载的循环加载过程继续和发展，直到桁架结构完全丧失支撑能力。图4.30给出了结构中的一个焊接节点中的一个的易损区域的渐进破坏过程，其中的各子图分别表示当模拟地震荷载循环到以下状态时的破坏进程：（a）幅值为Δ＝3Δy时的第一个循环；（b）幅值为Δ＝－3Δy时的第一个循环；（c）幅值为Δ＝3Δy时的第二个循环；（d）幅值为Δ＝－3Δy时的第二个循环；（e）幅值为Δ＝4Δy时的第一个循环。由该图可以看出，一旦易损局部区域的损伤开始演化，损伤值以及损伤区域随着循环次数及荷载幅度的增加而增大，最终将导致该焊接接头的失效。
图4.31给出了在局部损伤演化过程中桁架结构承载能力的变化。由该图可以看出，在桁架的焊接接头区域损伤开始演化后，桁架结构的承载能力就不能再增加，承载能力随着损伤面积与累积塑性变形的增加而减小。与此对应，结构中的局部破坏首先发生桁架中应力最高的焊接节点处，然后由于该局部支撑能力的损失，桁架的内力和应力发生重新分布，产生新的局部失效节点，这一焊接节点局部逐渐失效的进程最终将导致桁架结构破坏。
图4.31 损伤演化过程中桁架结构承载能力的变化
上述研究结果表明：结构损伤多尺度模拟与分析方法可以很好地应用于考虑局部细观损伤演化的钢结构地震损伤导致的结构渐进破坏分析，它有助于探索材料损伤演化造成的结构地震损伤与渐进失效的机制，尤其有利于在中低震级的多发地震作用下结构损伤累积过程以及损伤对结构非线性动力学行为影响的分析。
案例分析的结果表明：
（1）在地震荷载作用下，结构连接细节处的易损局部发生的损伤演化导致材料性能严重退化，进而导致局部连接功能失效，这是地震荷载下发生结构大变形和承载能力逐步降低的主要原因。
（2）结构易损局部的损伤演化对结构整体响应的影响小于对局部应力－应变滞回行为的影响，因此往往被认为在结构地震响应分析中可以忽略局部损伤演化的影响，但是，考虑到上一结论，损伤演化对结构地震的潜在作用事实上不容忽视。尤其是，如果在中低震级的多发地震作用下的结构响应分析中忽略损伤累积过程，则可能产生错误的分析结果，因为损伤演化及其对结构地震响应的影响事实上是在不断累积，随时可能导致结构因此而失效。
（3）结构损伤多尺度模拟与分析方法不仅可以兼顾结构响应与局部细节处的损伤演化过程分析对模拟精度的需求，而且可以大大提高计算效率。尤其是对于无法在单一尺度下精细模拟的大型土木结构损伤演化过程，结构损伤多尺度分析将是探索其损伤跨尺度演化导致结构失效过程的唯一途径。
有关结构损伤多尺度模拟与分析的文章
- 详细阅读
-
分析38CrSi钢平衡肘开裂失效原因详细阅读
滕俊鹏1，2，周堃1，2，王长朋1，2，苏艳1，2，朱玉琴1，2摘要：研究38CrSi 平衡肘断裂失效原因。方法是通过化学成分分析、力学性能分析、断口扫描分析、显微组织分析及硬度分析等测试手段，对38CrSi 平衡肘的断裂模式及失效原因进行分析。关键词：38CrSi；平衡肘；断裂；失效分析中图分类号：TG142文献标识码：A作者简介：滕俊鹏，男，硕士研究生，E-mail：313691172＠qq.com。大多数型号的水泥以及多数的粒料中会含有少量的铬酸盐。......
2023-06-23
-
桥梁可靠度分析方法：结构体系失效模型详细阅读
塑性铰与失效机构是工程结构构件失效的常见失效模型。塑性铰的出现影响到结构的刚度，导致结构丧失抗力，使结构成为机动结构。图4.6单跨刚架的结构失效示意图结合实际桥梁结构进行体系可靠性分析时，无需面面俱到地去分析。由n个构件组成的超静定桁架结构，可能会有种失效模式。，rp称为部分失效路径。当某一刚架结构产生能使结构系统成为机构的塑性铰组合后，就将导致结构系统丧失承载能力，进而失效。......
2023-09-19
-
钢屋架、桁架和水平支撑的安装指南详细阅读
第一榀屋架吊升就位后，可在屋架两侧设缆风绳固定，然后再使起重机脱钩。图7-14 屋架的临时固定1—柱子 2—屋架 3—缆风绳 4—工具式支撑 5—屋架垂直支撑图7-15 屋架临时固定图7-16 工具式支撑的构造1—钢管 2—撑脚 3—屋架上弦2）校正及最后固定。③拼装钢屋架两端支座板时，应使支座板的下平面与钢屋架的下弦纵横线严格垂直。⑤凡是在制作阶段的钢屋架、天窗架产生各种变形，应在安装前、矫正后再吊装。......
2023-08-22
-
结构损伤多尺度模拟与分析：门式钢框架结构案例详细阅读
为考察结构损伤表征与量化分析方法的可行性，这里以一个门式框架结构为例进行分析。该结构由工字钢梁和柱组成，总高9.8 m，跨度24 m；其中，工字钢梁截面尺寸为550mm×200mm×8mm×6mm，工字钢柱总高9.0m，截面尺寸为500mm×220mm×8mm×6mm，该框架有限元模型如图3.40所示。图3.40框架结构构形尺寸及其有限元模型结构上作用的荷载按相关结构设计规范来确定。计算得到各损伤工况下框架结构变形及刚度退化。......
2023-08-26
-
钛钙型结构钢焊条的波形特征分析详细阅读
图3-17是钛型结构钢焊条有代表性的波形图之一，从图中可以看出其短路十分密集，显示出C型短路特征。由于熔滴内CO气体的产生而导致B型短路的观点，有其重要的现实意义，它解释了只有钛钙型和低氢型结构钢焊条才可能出现密集的B型短路，而对于某些铝、铜及其合金焊条，则不会发生B型短路的事实。由于结构钢焊条波形具有的这种特征，因此实际上可以根据波形判断焊条种类，以及分析某种冶金特性。......
2023-06-30
-
钢铁冶炼的关键：钢的冶金过程详细阅读
坩埚在采用中性耐火材料情况下，钢液和耐火材料之间的反应较小。从钢的冶炼方面来看，良好的熔渣流动性是使钢和熔渣间反应充分进行的一个必要条件。图4-5-1 包含在渣中的钢的颗粒2.铝热钢的脱氧、镇静和含铝量脱氧就是去除钢中的氧，以得到符合使用要求的焊缝金属及防止钢液在浇入铸型后产生气孔等缺陷。......
2023-06-26
-
钢桁架小空间复杂节点制造技术优化方案详细阅读
图7-100上、下弦杆与钢箱梁连接示意图为避免焊缝重叠且便于施工，工厂内加工组拼方法如下：钢梁与上、下弦杆连接部位数控下料，如图7-102所示。钢箱腹板，加劲板与相邻上、下弦杆焊接，如图7-105 所示。图7-112顶板组装由于下弦杆内部隔板距离较小，因此采用顶板分段嵌补的方法进行焊接。......
2023-07-01
相关推荐