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摘要
随着中国高速铁路的发展,带动了大量的桥梁建设。并且桥梁的规模也不断提升,大型桥梁结构在复杂环境下的施工难题也愈加受到关注和研究,如桥梁结构中关键节点在施工过程中的受力分析和安全性评估。随着焊接工艺的成熟,目前桥梁结构一般都采用整体焊接节点,如将下平联节点板以及横梁连接板均与节点板焊接成整体。目前国内外学者对于整体节点的研究多是针对全桥结构在正常使用条件下开展的,如王天亮等人对芜湖长江大桥钢梁新型整体节点进行了疲劳性方面研究,为整体节点的应用提供技术支持,该类型节点后来在重庆朝天门长江大桥、贵州坝陵河大桥和厦深铁路榕江特大桥上得到进一步的应用[4-6]。除了整体节点疲劳性外,对整体节点的研究还包括节点应力分布、节点构造和节点焊接残余应力等相关方面。目前发生的桥梁事故中,许多是由于施工不当引起的。尽管桥梁节点在成桥运行状态设计中已经通过强度和稳定性分析,但在桥梁施工过程中存在不完整结构体系多次转换,节点在施工过程中工作应力过大往往导致隐性的局部损伤,因此需要对节点结构在施工过程中应力状态的进行研究。刘永健等人通过建立缩尺全桥试验模型判断在施工阶段节点刚度对桥梁整体的影响。刘智芳[11]针对不利施工工况下的某一特殊节点,在节点板的关键位置布置应变片用于监测节点局部受力,然后将实测结果转换成von-Mises应力,并和计算值进行对比,从而验证节点结构的安全性和有限元计算模型及等效加载方式的可靠性。大多数桥梁节点试验研究都是建立缩尺模型,在实验室中模拟各种施工工况下节点的受力状态,这样难免和实际结构的施工状态存在较大差异。有些试验研究在节点板预制过程中布置应变片,用于捕捉施工中的节点应力分布,这样也存在施工和运输过程中应力传感器难免会受到损伤的情况。本文以石家庄与济南高速铁路跨黄河公路和铁路两用特大型桥施工为研究背景。在顶推施工过程中,钢桁梁底部节点部位需要经常性倒换支撑滑块,需在偏离节点中心附近的下弦梁底部用千斤顶做临时的起落钢桁梁,节点部位的结构体系转换频繁,由于施工中节点局部偏心支撑,必然导致节点部位产生强烈的应力集中。针对济南黄河公铁两用桥在我国首次采用刚性悬索加劲钢桁梁的结构形式和钢桁梁带加劲弦顶推的施工新技术。为了验证其节点的安全性,保证桥梁建造安全,本文以该桥梁实际施工中的关键节点为试验对象,通过现场力学试验与有限元法力学分析相结合对某些关键节点在不利施工工况下的结构强度进行分析研究,为类似大型工程结构建设提供参考。
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